Физические основы получения атомной энергии | страница 58

Из вышеизложенного следует, что соединяться могут только очень быстрые ядра, обладающие большим запасом кинетической энергии, достаточным для производства работы по преодолению сил электрического отталкивания. Значит, здесь, как и в случае реакции деления, для сближения ядер и обеспечения начала ядерного взаимодействия между ними требуется предварительная затрата некоторой энергии, которая называется критической энергией, или энергией активации.

Энергия активации будет, конечно, тем меньше, чем меньше сила электрического отталкивания между соединяемыми ядрами. Значит, легче всего соединить ядра, имеющие возможно меньший электрический заряд. Такими ядрами являются, как мы знаем, ядра атомов водорода, гелия и лития. Вот почему при практическом осуществлении реакций синтеза в качестве реагирующего вещества используют различные изотопы именно этих элементов.

Сказанное выше относительно слияния атомных ядер можно пояснить следующим примером. Представим себе гору с глубоким кратером (рис. 31, а), и пусть у подножия кратера находятся два шарика (камня). Чтобы воспользоваться потенциальной энергией камней, их можно сбросить в кратер, но для этого им надо сначала сообщить добавочную энергию, подняв на край кратера. После этого под действием силы земного притяжения камни упадут вниз и отдадут значительно больше энергии, чем ее было затрачено при их подъеме.

Преодоление сил электрического отталкивания при слиянии атомных ядер соответствует подъему камней на край кратера в нашем примере. Та добавочная энергия, которая затрачивается при этом, и есть энергия активации. Сближению ядер в сфере действия ядерных сил, сопровождающемуся выделением части ядерной энергии, соответствует падение камней в кратере.

Не следует только думать, что слияние всяких ядер всегда сопровождается высвобождением энергии. Слияние ядер может происходить и с поглощением энергии. Так, если бы путем слияния двух ядер гелия нам удалось образовать одно ядро бериллия, то в такой реакции пришлось бы затратить энергии больше, чем ее было бы получено. Дело обстоит здесь так, как если бы в рассмотренном примере кратер был мелкий, а края его высокие (рис. 31, б), Понятно, что на подъем камней потребуется здесь больше энергии, чем они ее отдадут при последующем падении.

Как заставить атомные ядра сближаться настолько тесно, чтобы ядерные силы вступали в действие и образовывали более тяжелые ядра? Каким способом сообщить ядрам необходимые для этого колоссальные скорости?