Kodolsintēze
Kodolsintēze ir process, kurā no diviem vieglākiem kodoliem veidojas viens smags kodols (atoma daļa). Šo procesu sauc par kodolreakciju. Tās laikā izdalās liels enerģijas daudzums.
Kodols, kas rodas kodolsintēzes rezultātā, ir smagāks par jebkuru no izejas kodoliem. Tomēr tas nav tik smags kā sākuma kodolu (atomu) sākotnējo masu kombinācija. Šī zaudētā masa pārvēršas lielā enerģijā. To parāda slavenais Einšteina vienādojums E=mc2.
Kodolsintēze notiek zvaigžņu, piemēram, Saules, vidū. Ūdeņraža atomi saplūst kopā, veidojot hēliju. Tā izdalās daudz enerģijas. Šī enerģija nodrošina zvaigznes siltumu un gaismu. Ne visus elementus var savienot. Smagākus elementus savienot ir grūtāk nekā vieglākus. Dzelzs (metāls) nevar saplūst ar citiem atomiem. Tāpēc zvaigznes iet bojā. Zvaigznes savieno visus savus atomus, lai veidotu smagākus dažādu veidu atomus, līdz tās sāk veidot dzelzi. Dzelzs kodols nevar saplūst ar citiem kodoliem. Reakcijas apstājas. Zvaigzne galu galā atdziest un iet bojā.
Uz Zemes ir ļoti grūti uzsākt kodolsintēzes reakcijas, kurās izdalās vairāk enerģijas, nekā nepieciešams reakcijas sākšanai. Iemesls ir tāds, ka kodolsintēzes reakcijas notiek tikai augstā temperatūrā un spiedienā, piemēram, Saules apstākļos, jo abiem kodoliem ir pozitīvs lādiņš, un pozitīvais atgrūž pozitīvo. Vienīgais veids, kā atgrūšanu apturēt, ir likt kodoliem atsitināties vienam pret otru ar ļoti lielu ātrumu. Tas notiek tikai pie augsta spiediena un temperatūras. Līdz šim vienīgā veiksmīgā pieeja ir bijusi kodolieroči. Ūdeņraža bumbā izmanto atomu (skaldīšanas) bumbu, lai uzsāktu kodolsintēzes reakcijas. Zinātnieki un inženieri jau gadu desmitiem cenšas atrast drošu un funkcionējošu veidu, kā kontrolēt un ierobežot kodolsintēzes reakcijas, lai ražotu elektrību. Pirms kodolsintēzes enerģiju varēs izmantot kā tīru enerģijas avotu, viņiem vēl ir jāpārvar daudz problēmu.
Periodiskās tabulas versija, kurā norādīta elementu izcelsme, tostarp zvaigžņu nukleosintēze. Elementi, kas ir lielāki par 94, ir cilvēka radīti un nav iekļauti.
Kodolsintēzes enerģijas atbrīvošanai tiek izmantota ūdeņraža, deitērija un tritija (D-T) kodolsintēzes reakcija.
Saule enerģiju iegūst, ūdeņraža kodoliem saplūstot hēlijā. Saules kodolā katru sekundi saplūst 620 miljoni metrisko tonnu ūdeņraža.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir kodolsintēze?
A: Kodolsintēze ir process, kurā no diviem vieglākiem kodoliem tiek iegūts viens smags kodols (atoma daļa). Šo procesu sauc par kodolreakciju, un tajā izdalās liels enerģijas daudzums.
J: Kā šis process notiek?
A: Kodols, kas rodas kodolsintēzes rezultātā, ir smagāks par jebkuru no sākotnējiem kodoliem, bet ne tik smags kā to sākotnējo masu kombinācija. Šī zaudētā masa pārvēršas lielā enerģijā, ko var redzēt slavenajā Einšteina vienādojumā E=mc2.
J: Kur notiek šis process?
A: Kodolsintēze notiek zvaigžņu, piemēram, mūsu Saules, vidū, kur ūdeņraža atomi saplūst kopā, veidojot hēliju, un izdalās daudz enerģijas, kas nodrošina tās siltumu un gaismu.
Vai visus elementus var savienot, izmantojot kodolsintēzi?
Atbilde: Nē, smagākus elementus ir grūtāk savienot nekā vieglākus, un dzelzs (metāls) nemaz nevar saplūst ar citiem atomiem. Tāpēc zvaigznes iet bojā, kad tās apvieno visus savus atomus, veidojot smagākus atomus, līdz sāk veidot dzelzi, kas vairs nevar saplūst.
Vai uz Zemes ir viegli uzsākt kodolsintēzes reakcijas?
A: Nē, tas ir ļoti grūti, jo šīs reakcijas notiek tikai augstā temperatūrā un spiedienā, piemēram, Saules apstākļos, jo abiem kodoliem ir pozitīvi lādiņi, kas viens otru atgrūž, tāpēc, lai kodoli veiksmīgi saplūstu, tiem ir jāsaskaras vienam ar otru ļoti lielos ātrumos.
Vai kādam ir izdevies kontrolēt vai ierobežot šīs reakcijas, lai ražotu elektrību?
A: Vēl nē - zinātnieki un inženieri ir mēģinājuši jau vairākus gadu desmitus, bet joprojām ir daudz problēmu, pirms kodolsintēzes enerģiju varēs izmantot kā tīru enerģijas avotu.
J: Kas līdz šim ir izdevies kodolsintēzes jomā?
A: Līdz šim vienīgā veiksmīgā pieeja ir bijusi kodolieroču jomā, kur ūdeņraža bumbas reakcijas sākšanai izmanto atomu (skaldīšanas) bumbu.
