Термоядролық синтез жəне оның бар болу шарттары. Термоядролық реакция

Термоядролық синтез жəне оның бар болу шарттары. Термоядролық реакция,
термоядролық синтез - миллиондаған градус температурада жүзеге асатын ядролық
бірігу реакциясы деп аталады.
Жеңіл элементтерді (сутек, гелий, литий, т. б.) жүздеген миллион градусқа дейін
қыздырғанда, олардың бейтарап атомдары тұтастығын жойып, ядролар мен электрондарға
ыдырайды.
Нəтижесінде оң зарядты ядролардан, теріс зарядты электрондардан тұратын ерекше орта
— жоғарғы температуралық плазма пайда болады. Мұндай плазмада ядролар кулондық
тебіліс бөгетін (барьерін) жеңе алатын кинетикалық энергияға ие болады:
мұндағы k—Больцман тұрақтысы; Т—плазманың температурасы; m жəне v — бөлшектің
массасы мен жылдамдығы.
Температурасы жүздеген миллион градус болатын ыстық плазмадағы ядролар аса үлкен
жылдамдықпен бір-біріне жақындап, ядролық күштердің əрекет аймағына енеді. Сол
сəтте-ақ тегеурінді ядролық күш оларды біріктіріп, жаңа ядроны түзеді. Бұл кезде пайда
болған m масса ақауы есебінен аса мол энергия босап шығады.
Жер бетінде алғаш рет термоядролық реакциялар 1950 жылдардың басында Қазақстанда
(Семей полигоны) сутек бомбасын жару арқылы жүзеге асырылды. Қажетті жоғары
температура атом бомбасын алдын ала жару үстінде алынды. Термоядролық бомбаның
ішіне жоғары температура алу үшін атом бомбасының заряды жəне жеткілікті мөлшерде
сутек изотоптары (мысалы, дейтерий) орналастырылады. Термоядролық жарылыста əуелі
атом бомбасының заряды іске қосылады да, температура миллиондаған градусқа
көтеріліп, сутек изотоптарының ядролары жаппай біріге бастайды. Осылайша əп-сəтте
атом бомбасының жарылысы сутек бомбасының жарылысына ұласады.
Қолдан басқарылатын термоядролық реакцияларды іске асыру зор қиындықтарға кезікті.
Оларды жүзеге асыру үшін, негізінен, үш мəселені шешу керек.
Біріншіден, сутек газын қыздыру арқылы ыстық плазманың температурасын ондаған
миллион градусқа көтеру қажет.
Екіншіден, термоядролық реакцияны тұтандыру үшін ыстық плазманы суытпай, белгілі
бір көлемде кем дегенде 10-1-10~2 с ұстап тұру қажет.
Үшіншіден, термоядролық реакция қарқынды жүріп, энергия шығыны қажетінше мол
болуы үшін ыстық плазмадағы дейтерий ядроларының тығыздығы белгілі бір шамадан
кем болмауы тиіс, яғни 1 м
3
көлемде 1022 бөлшек болуы керек.
Осы үш шарт қатарынан орындалса ғана басқарылатын термоядролық реакцияны іске
асыруға болады. Алайда плазма заттың ең орнықсыз күйі болып табылады, сондықтан бұл
шарттарды бір мезгілде орындау мəселесі əлі күнге шешуін таппай отыр.