Физические основы получения атомной энергии | страница 61

Затем дейтроны соединяются с протонами, образуя ядра легкого изотопа гелия с атомным весом 3 (_>2Не^>3). Эта реакция сопровождается испусканием гамма-лучей (γ). Последующее развитие цикла может происходить разными путями. Наиболее вероятным, то есть относительно чаще встречающимся продолжением первых двух реакций протонно-протонного цикла, является реакция соединения двух ядер легкого изотопа гелия, ведущая к образованию ядра основного изотопа гелия (_>2Не^>4) и двух протонов. Схема ядерных реакций такого варианта протонно-протонного цикла приведена на рис. 32.

Возможен и другой путь образования гелия на Солнце, связанный с так называемым углеродно-азотным циклом Г. Бете. При высоких температурах, господствующих внутри Солнца, быстрые протоны могут проникать в ядра атомов углерода, имеющегося там. Это дает начало цепочке ядерных реакций, составляющих цикл Бете и ведущих в конечном счете к образованию одного ядра гелия из четырех протонов с испусканием двух позитронов. На последнем этапе этого цикла углерод вновь возрождается полностью.

Как протонно-протонный, так и углеродно-азотный циклы дают один и тот же результат: из водорода образуется гелий и выделяется огромное количество энергии — около 165 миллионов килокалорий на каждый грамм гелия. Что касается времени протекания каждого из рассмотренных циклов, то оно очень велико. Продолжительность протонно-протонного цикла по современным данным составляет около 14 млрд. лет, продолжительность цикла Бете несколько меньше и равна примерно 330 млн. лет.

Следует иметь в виду, что огромная мощность излучения Солнца связана не с быстротой выделения энергии, а с огромной массой (весом) самого Солнца. Мощность излучения, рассчитанная на один грамм вещества Солнца, составляет всего около двух десятимиллионных долей ватта (точнее 1,9∙10^>-7вт). При столь малой скорости выделения энергии потребовалось бы около 100 г солнечного вещества, чтобы обеспечить питание 20-ваттной электрической лампочки накаливания.

Таким образом, образование гелия из водорода в недрах Солнца и звезд происходит очень медленно, но в грандиозных масштабах. Именно поэтому Солнце излучает огромное количество энергии на протяжении миллиардов лет. А так как водорода на Солнце очень много, то его хватит, как показывают расчеты, еще на сотни миллиардов лет.