1. Атомдық ядролардағы заттың тығыздығын бағалаңыз

Двигателдің ПӘК-і

мұндағы Р_Т – толық қуат, ол (2)

Е – t уақыттағы массасы m уран бөлінген кезде бөлінетін энергия.

Осы урандағы атомдар санын мына теңдіктен анықтау керек.

мұндағы М – уранның молярлық массасы, N_A – Авогадро тұрақтысы.

Сонда энергия

(4)

(1) – (4) формулаларды пайдаланып, ПӘК анықтаймыз:

Сан мәндерін қойып, (ХБЖ-дағы мәндер) тапқанда .

1. Сутегі изотопы ядроларының – дейтерий мен тритийден – мына схема бойынша

термоядролық реакция жүрген кезде гелий ядросы синтезделеді. Реакция кезінде 17,6 МэВ энергия бөлінеді. Егер гелийдің массасы 1 г болса, онда синтезделу кезінде қандай энергия бөлінеді?

Массасы 1 г гелий синтезделуі кезіндегі энергияны анықтау үшін, 1 граммға келетін атомдар санын ядролық реакцияның шығу энергиясына көбейту керек: .

Гелий атомдарының саны:

Синтезделу кезіндегі энергия Е = 4,2·10¹¹ Дж

2. Массасы 1 г гелий синтезделуі кезіндегі бөлінетін энергия Е = 4,2·10¹¹ Дж. Осындай энергия алу үшін қанша тас көмір жағу қажет? Тас көмірдің меншікті жану жылуы 29 МДж/кг.

Шешімі:

Есептің шарты бойынша Q = E болса, онда

Сонымен, массасы 1 г гелий синтезделуі кезіндегі бөлінетін энергияға тең энергия алу үшін тас көмірдің массасы m = 1.56·10⁴ кг болуы керек.

3. Термоядролық реакция кезінде массасы 2 г дейтерий толық жануы үшін қандай энергия бөлінуі қажет?

Шешімі:

Бөлінген энергияны төмендегі формуламен анықтаймыз:

мұндағы E₀ – синтездің бір реакциясының энергиясы; N – реакция саны; E₀ = 17.6 МэВ.

осы теңдеуден реакция санын анықтаймыз:

Реакция санын (1) формулаға қойып: энергияны табамыз

Есептей келе энергия Е₁ = 1.06·10²⁵ МэВ = 1,7·10¹⁰ Дж екені шығады.

4. Термоядролық синтез реакциясы кезінде массасы 2 г дейтерий толық жануы үшін Е₁ = 1.06·10²⁵ МэВ энергия керек. Ал 5 г уранның барлық ядросының бөлінуі кезінде қандай энергия шығады? Шыққан энергияны дейтерийдің энергиясымен салыстырыңыз.

Шешімі:

Массасы 5 г уран – 235 бөлінгендегі энергия да алдыңғы есептегі формуламен анықталады:

бірақ бұл кезде Е₀ = 200 МэВ, ал N – ыдыраған ядролар саны:

(2) формуланы (1) формулаға қойып, табамыз:

Енді дейтерийдің энергиясымен салыстырайық, сонда екені шығады.

Синтез реакциясының энергиясы бөліну реакциясының энергиясына қарағанда 4 есе көп болып шығады.

5. Термоядролық реакция энергиясын есептңіз.

Табу керек: Е

Ядролық реакция энергиясы формуласы бойынша анықталады.

6. Бір протон және екі нейтрон бір ядроға біріккенде қанша энергия бөлінеді?

нәтижесінде тритий ядросы пайда болады. Ядролық реакцияның энергетикалық эффекті .

Сонда