О перспективах реакции синтеза «водород + бор» в ядерной энергетике — chasodei.ru

Вторая из цикла статей научного обозревателя портала Asia.com, бывшего главного редактора международного журнала FUSION Джонатана Тенненбаума «Луч надежды для атомной энергетики: синтез водорода и бора», в которой рассказывается о эксперименте 85-летней давности, который открыл дверь к получению ядерного синтеза без лазерных лучей с температурой в миллиард градусов.

* * *

В 1933 году британские физики Эрнест Резерфорд и Марк Олифант сообщили о серии экспериментов, в которых они обстреляли тонкую пленку соединения бора пучком протонов (ядер атомов водорода) и зарегистрировали испускание высокоэнергетических альфа-частиц (ядер атомов гелия).

Это подтвердило более ранние свидетельства Джона Кокрофта и Эрнста Уолтона о том, что ядерные реакции происходят между протонами и ядрами бора, что приводит к трансмутации химических элементов: из водорода и бора мы получаем гелий. Эта реакция водород-бор (или протон-бор) была одной из многих ядерных реакций, открытых в 1930-х годах.

Более внимательный анализ показал, что ядро бора, поглотив протон, распадается на три альфа-частицы, которые разлетаются с огромной скоростью. Полная энергия, содержащаяся в их движении — их кинетическая энергия — оказывается в миллионы раз больше, чем энергия, выделяемая на один атом в результате любой известной химической реакции.

Это делает водородно-борную реакцию, наряду с более известными ядерными реакциями, такими как деление урана и синтез изотопов водорода дейтерия и трития, потенциальным кандидатом для крупномасштабного производства энергии. Тем более что бор — легкодоступный элемент.

Если присмотреться, рассматриваемая реакция происходит только с определенным изотопом бора, который называется бор-11 (B11). И с этим нет проблем, потому что бор-11 составляет 80% встречающегося в природе бора.

Хотя реакцию водород-бор обычно относят к ядерному синтезу, возможно, было бы правильнее описать ее как комбинацию процессов ядерного синтеза и деления: ядро водорода (протон, обозначенный на диаграмме буквой p) сливается с ядром B11 с образованием нестабильного, сильно возбужденного ядра изотопа углерода C12; это возбужденное ядро углерода почти мгновенно распадается на три альфа-частицы высокой энергии, которые разлетаются с огромной скоростью. (По крайней мере, это считается общепринятым объяснением происходящего в данной реакции).

Источник: iarex.ru

Leave a Comment