ИСКУССТВЕННАЯ ТЕРМОЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ

Для того чтобы шла реакция горения, необходимо нагреть вещество до точки воспламенения, тогда реакция будет сама себя поддерживать. В малом объеме горючего сделать это очень трудно. Если даже какую-то часть такого объема удастся нагреть до температуры воспламенения, то энергия, выделяющаяся в результате химической реакции, будет рассеиваться в виде излучения света или испарения быстрых молекул и воспламенения не будет. Для .малых объемов горючего вещества температура воспламенения значительно выше. Для полезного использования химической энергии горения нужно, кроме того, иметь возможность регулировать скорость реакции и отводить получаемое тепло.

Таким образом, для промышленного использования химического топлива необходимы три условия: первое — топливо должно иметь температуру выше точки воспламенения; второе — объем топлива должен быть достаточно большим, чтобы шла самоподдерживающаяся реакция; третье — скорость реакции горения должна быть регулируемой, а избыток энергии, получающийся в реакции, должен быть отведен для приведения в движение каких-либо машин.

То же самое необходимо для получения и использования термоядерных реакций, где «сгорает» ядерное топливо — вещества, содержащие легкие ядра. Но для того, чтобы началась термоядерная реакция, температура воспламенения ядерного горючего должна быть значительно выше температуры воспламенения химического горючего, т. е. порядка сотен миллионов градусов.

Для иллюстрации этого положения воспользуемся мысленным опытом, предложенным американским физиком Р. Поста. При нормальном давлении начнем нагревать 1 л дейтерия. Предположим, что сосуд, в котором содержится газ, способен выдерживать огромные температуры и давления.

Средняя скорость молекул дейтерия при комнатной температуре сравнительно невелика — примерно 105 см/сек, что соответствует кинетической энергии, равной 0,025 эв. Мы знаем, что при таких энергиях ядерные реакции идти не могут. Но даже если нагреть сосуд до 10 000° С, то и в этом случае не будем наблюдать ни одного акта ядерной реакции iD2(d, p)iT3 или iD2(d, п)2Не3. При этой температуре дейтерий будет представлять собой одноатомный газ, так как все его молекулы распались. Мы сможем иногда наблюдать разрушения отдельных атомов: электроны будут переходить на возбужденные уровни или совсем отрываться от атомов; при переходе электронов обратно в нормальное состояние будут испускаться кванты света, т. е. газ в сосуде будет излучать. Но, несмотря на то что давление в сосуде при этом достигнет 50 атм, а скорость атомов более 106 см/сек, никакого разрушения атомных ядер наблюдаться не будет.