Выделение ядерной энергии

Из зависимости (А) (см. рис. выше) следует, что есть две возможности выделения ядерной энергии:

1) деление тяжёлых ядер с А>100. Всегда существует отличная от нуля вероятность развала ядра вследствие воздействия на него внешних факторов (поглощение ядром дополнительных элементарных частиц или упругое соударение ядра с другими микрочастицами). Ядро разваливается на два (обычно примерно одинаковых) осколка, у которых удельная энергия связи нуклонов больше, чем у материнского ядра. Поэтому, после развала материнского ядра, нуклоны осколков "падают" друг на друга и их потенциальная энергия ещё больше уменьшается, а разность энергий связи обоих осколков и материнского ядра уносится фотонами, излучаемыми при делении ядра, и идёт на сообщение новым, менее массивным ядрам, кинетической энергии, что приводит к повышению температуры радиоактивного вещества. Например:

,

( =7,5 МэВ)

а выделяемая при этом делении энергия равна:

=2×119×8,6 – 238×7,5 = 2047 – 1785 = 260 МэВ.

2) синтез (образование) ядерсА<80.

Синтез ядер возможен лишь при высокой температуре ( К), когда за счёт большой кинетической энергии протонов (или других лёгких ядер) их можно сблизить до расстояния , на котором ядерные силы притяжения превышают кулоновские силы отталкивания. Процесс синтеза ядер, как и процесс деления тяжёлых ядер, сопровождается "дополнительным падением" нуклонов друг на друга и излучением фотонов, уносящих разность энергий связи объединяющихся ядер и объединённого ядра. Например:

,

при этом .

На первой возможности выделения ядерной энергии основан принцип действия атомной бомбы (работа атомных электростанций), на второй - водородной бомбы. Энергетически наиболее выгодной является реакция синтеза ядер гелия ( ) из ядер атомов дейтерия ( ), так как в этом случае разность удельных энергий связи нуклонов максимальна ( ). Именно такая реакция ( ) и протекает на Солнце.