Термоядерные реакции Thermonuclear reactions

Термоядерные реакции
Thermonuclear reactions
Термоядерные реакции − реакции слияния (синтеза) лёгких ядер, протекающие при высоких температурах. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т.е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах. Избыточная суммарная энергия связи нуклонов при этом освобождается в виде кинетической энергии продуктов реакции. Название “термоядерные реакции” отражает тот факт, что эти реакции идут при высоких температурах (>107–108 К), поскольку для слияния лёгкие ядра должны сблизиться до расстояний, равных радиусу действия ядерных сил притяжения, т.е. до расстояний ≈10-13 см. А вне зоны действия этих сил положительно заряженные ядра испытывают кулоновское отталкивание. Преодолеть это отталкивание могут лишь ядра, летящие навстречу друг другу с большими скоростями, т.е. входящие в состав сильно нагретых сред, либо специально ускоренные.
Ниже приведены несколько основных реакций слияния ядер и указаны для них значения энерговыделения Q. d означает дейтрон − ядро 2Н, t означает тритон − ядро 3Н.

d + d → 3He + n + 4.0 МэВ,

d + d → t + p + 3.25 МэВ,
t + d → 4He + n + 17.6 МэВ,
3He + d → 4He + p + 18.3 МэВ.

Реакция слияния ядер начинается тогда, когда сталкивающиеся ядра находятся в области их взаимного ядерного притяжения. Чтобы так сблизиться, сталкивающиеся ядра должны преодолеть их взаимное дальнодействующее электростатическое отталкивание, т.е. кулоновский барьер. Скорость реакции слияния крайне мала при энергиях ниже нескольких кэВ, но она быстро растет с ростом кинетичской энергии ядер, вступающих в реакцию. Соответствующие эффективные сечения реакций в зависимости от энергии дейтрона приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость эффективных сечений реакции слияния

от энергии дейтрона.

Самоподдерживающиеся термоядерные реакции являются эффективным источником ядерной энергии. Однако осуществить их на Земле сложно, так как для этого нужно удерживать высокие концентрации ядер при огромных температурах. Необходимые условия для протекания самоподдерживающихся термоядерных реакций имеются в звёздах, где они являются главным источником энергии. Так внутри Солнца, где находятся ядра водорода при плотности ≈100 г/см3 и температуре 107 К, идёт цепочка термоядерных реакций превращения четырёх протонов (ядер водорода) в ядро гелия-4 (4Не). При каждом таком превращении выделяется энергия 26.7 МэВ. Эта цепочка реакций (называемая протон-протонной) начинается с реакции (1) и приведена на рисунке.

Протон-протонная цепочка.

На Земле самоподдерживающиеся термоядерные реакции с выделением огромной энергии осуществлялись в течение очень короткого времени (10-7–10-6 сек) при взрывах водородных бомб. Одной из основных термоядерных реакций, обеспечивающих энерговыделение при таких взрывах, является реакция слияния двух тяжёлых изотопов водорода (дейтерия и трития) в ядро гелия с испусканием нейтрона:

2Н + 3Н -----> 4Не + n.

При этом освобождается энергия 17.6 МэВ.
В настоящее время ведутся работы по созданию термоядерного реактора, где ядерную энергию в промышленных масштабах предполагается получать за счёт управляемого термоядерного синтеза
Самостоятельная защита от радиации
[Protect Yourself from Radiation]
Радиоактивное излучение является частью нашей жизни. Вокруг нас постоянно присутствует фоновая радиация, излучаемая в основном природными минералами. К счастью, ситуации, в которых среднестатистический индивид подвергается воздействию неконтролируемых источников радиации, превышающей фоновую, очень редки. Тем не менее, целесообразно подготовиться и знать, как действовать в случае подобной ситуации.

Лучший способ подготовиться — это понять принципы защиты от радиации с помощью времени, расстояния и экранирования. Во время радиологической аварийной ситуации (большого выброса радиоактивных веществ в окружающую среду) мы можем воспользоваться этими принципами для самозащиты и защиты своих семей.

Содержание страницы:
Время, расстояние и экранирование
Радиационные аварийные ситуации
Куда обращаться в случае радиационной аварийной ситуации
Подготовка к радиационной аварийной ситуации
Йодид калия (KI)

Время, расстояние и экранирование

Время, расстояние и экранирование снижают воздействие радиации примерно так же, как они защищают вас от чрезмерного солнечного воздействия:

Время, расстояние и экранирование

Время: для тех, кто подвергается дополнительному воздействию радиоактивного излучения помимо естественной фоновой радиации, ограничение или сокращение времени воздействия снижает дозу радиации.
Расстояние: точно так же, как тепло от огня ослабевает по мере того, как вы отдаляетесь от него, доза радиации значительно снижается по мере увеличения расстояния от источника излучения.
Экранирование: барьеры из свинца, бетона или воды обеспечивают защиту от проникающих гамма-лучей и рентгеновского излучения. По этой причине некоторые радиоактивные вещества хранятся под водой или в облицованных бетоном или свинцом помещениях, а стоматологи кладут свинцовое одеяло на пациентов, делая рентгеновские снимки зубов. Следовательно, установка надежного экрана между вами и источником радиоактивного излучения значительно снизит или устранит получаемую дозу облучения.
Радиационные аварийные ситуации
На практике было подтверждено, что при крупномасштабном выбросе радиации, например, вследствие аварии на атомной электростанции или в результате террористического акта, нижеследующие рекомендации обеспечивают максимальную защиту.

В случае радиационной аварии, вы можете принять следующие меры для защиты себя, своих близких и ваших домашних животных: Зайди в укрытие, Оставайся в укрытии и Будь на связи. Выполняйте рекомендации аварийной бригады и представителей спасательных служб.

Зайди в укрытие

Зайди в укрытие

В случае радиационной опасности вас могут попросить войти в помещение и укрыться там на некоторое время.
Данное действие называется «Обеспечение локального убежища».
Находитесь в центре здания или подвала, подальше от дверей и окон.
Возьмите с собой в укрытие домашних животных.
Оставайся в укрытии

Оставайся в укрытии

Здания способны обеспечить ощутимую защиту от радиоактивного излучения. Чем больше стен между вами и внешним миром, тем больше барьеров между вами и радиоактивным веществом снаружи. Своевременное укрытие в помещениях и пребывание в них после радиологического инцидента способно ограничить воздействие радиации и, возможно, спасет вам жизнь.
Закройте окна и двери.
Примите душ или протрите открытые части тела влажной тканью.
Пейте бутилированную воду и принимайте пищу из герметично закрывающейся тары.
Будь на связи

Будь на связи

Сотрудники экстренных служб обучены реагировать на аварийные ситуации и будут принимать конкретные меры для обеспечения безопасности людей. Оповещение может осуществляться через социальные сети, системы экстренного оповещения, телевидение или радио.
Получайте оперативную информацию с помощью радио, телевидения, интернета, мобильных устройств и т. д.
Сотрудники экстренных служб предоставят информацию о том, куда следует обратиться для проверки на радиоактивное заражение.
Если вы обнаружили источник радиоактивного излучения или соприкасались с ним, свяжитесь с ближайшим к вам государственным управлением радиационного контроля [вы покидаете сайт EPA].

Куда обращаться в случае радиационной аварийной ситуации

Куда обращаться в случае радиационной аварийной ситуации
Инфографика создана по материалам Центра по контролю и профилактике заболеваний, (CDC).
Переместитесь в подвальное помещение или в центр прочного здания. Радиоактивное вещество оседает снаружи зданий, поэтому лучше всего держаться как можно дальше от стен и крыши. Оставайтесь внутри здания по крайней мере в течение суток, пока сотрудники аварийно-спасательной службы не оповестят вас о том, что выходить наружу безопасно.
Подготовка к радиационной аварийной ситуации
На случай любой чрезвычайной ситуации важно иметь действующий план, для того, чтобы вы и ваша семья знали, как реагировать при возникновении реальной чрезвычайной ситуации. Чтобы подготовить себя и свою семью, уже сейчас выполните следующие этапы:

Защитите себя: в случае возникновения радиационной аварийной ситуации, зайдите в укрытие, оставайтесь в укрытии и будьте на связи. Повторяйте эту рекомендацию членам вашей семьи в период отсутствия чрезвычайных ситуаций, чтобы они знали, как действовать в случае радиационной аварии.

Составьте семейный план связи в экстренных случаях: поделитесь семейным планом связи с вашими близкими и отрабатывайте его, чтобы ваша семья знала, как реагировать в чрезвычайной ситуации. Для получения дополнительной информации о создании плана, включая шаблоны, посетите раздел «Make a Plan» на сайте Ready.gov/plan (на английском языке).
Соберите комплект на случай чрезвычайных ситуаций: Данный комплект может использоваться в любой чрезвычайной ситуации и включает в себя нескоропортящиеся продукты питания, радио с питанием от батареек или генератора с ручным приводом, воду, фонарик, батарейки, средства первой медицинской помощи и копии важных для вас документов, если вам предстоит эвакуация. Для получения дополнительной информации о том, что входит в комплект, см. раздел «Basic Disaster Supplies Kit» на сайте Ready.gov/kit (на английском языке).
Ознакомьтесь с планом действий при радиационных чрезвычайных ситуациях в вашей общине: проконсультируйтесь с местными должностными лицами, со школой вашего ребенка, по месту вашей работы и т.д., чтобы выяснить, насколько они готовы к радиологической чрезвычайной ситуации.
Ознакомьтесь с Системой сигнализации и оповещения населения о возникновении аварийных ситуаций: Эта система будет использоваться для оповещения населения в случае возникновения радиологического инцидента. Во многих общинах для экстренных уведомлений есть системы оповещения текстовыми сообщениями или электронной почтой. Чтобы узнать, какие оповещения доступны в вашем регионе, введите в Интернете в строке поиска название вашего поселка, города или округа и слово «оповещение» (“alerts”).
Определите достоверные источники информации: уже сейчас определите для себя надежные источники информации и вернитесь к этим источникам в случае возникновения чрезвычайной ситуации для получения сообщений и инструкций. К сожалению, из прошлых бедствий и чрезвычайных ситуаций, мы знаем, что немногочисленные группы лиц могут воспользоваться возможностью распространять ложную информацию.
Йодид калия (KI)
Не принимайте йодид калия (KI) и не давайте его другим, за исключением случаев, когда это специально рекомендовано отделом здравоохранения, сотрудниками спасательных служб или вашим врачом.

КI предписывается только в случаях попадания в окружающую среду радиоактивного йода и защищает только щитовидную железу. КI работает путем заполнения щитовидной железы человека стабильным йодом, тогда как вредный радиоактивный йод из выброса не поглощается, тем самым снижая риск развития рака щитовидной железы в будущем.

Ниже приведены вопросы и ответы со страницы Йодистый калий (KI) на веб-сайте Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) (на английском).

Что такое йодид калия?

KI (йодид калия) не удерживает радиоактивный йод от попадания в организм и не способен устранить последствия для здоровья, вызванные радиоактивным йодом при повреждения щитовидной железы.

KI (йодид калия) защищает от радиоактивного йода только щитовидную железу, но не другие части тела.

KI (йодид калия) не способен защитить организм от других радиоактивных элементов, кроме радиоактивного йода— при отсутствии радиоактивного йода прием KI не обеспечивает защиту и может нанести вред.

Поваренная соль и продукты, богатые йодом, не содержат достаточного количества йода, необходимого для предотвращения попадания радиоактивного йода в щитовидную железу. Не используйте поваренную соль или продукт