Почему в термоядерном реакторе невыгодно повторить протон-протонный цикл?
Почему в термоядерном реакторе(теоретическ
Читал в википедии про эту тему. Там говорилось, что реактор должен быть ну очень большой, как звезда, и в разделе википедии, где говорится про это, показан только первый этап протон-протонного чикла, а почему не весь?
Ответы (1):
Чистого протон-протонного цикла нигде нет, даже в недрах Солнца. Ну то есть где-то в самых первых звёздах, когда никаких других элементов, кроме водорода и гелия, не существовало, таки да, был протон-протонный цикл. В сверхбольших и сверхгорячих звёздах (голубые сверхгиганты), наверное, тоже действует протон-протонный цикл. Ну так там и условия в ядре покруче солнечных.
Тут два момента.
Во-первых, в недрах солнца действует не чистый протон-протонный цикл, а CNO-цикл. Четыре протона превращаются в одно ядро гелия не непосредственно, а через многокаскадную реакцию, с участием ядер угдерода, азота и кислорода, которые выступают как катализаторы и как промежуточные компоненты реакции.
Во-вторых, энергетический выход такой реакции крайне мал, порядка 1 ватта на грамм материи. Суммарный эффект огромного - звёздного! - энерговыделения достикается за счёт того, что в реакции участвуют тоже огромные - звёздные! - массы вещества. Если же брать размер реактора, то просто нет смысла городить огород и воспроизводить солнечную реакаций один к одному. Дрова и то будут выгоднее по удельному энергетическому эффекту.
Ну а самое-то прикольное, что протон-протонный цикл - это надо столкнуть одновременно четыре протона. Что при обычных температурах, которые имеют место в термоядерных реактора (десятки миллионов градусов), нереально - для этого потребовались бы температуры ещё на порядок выше, да и плотность плазмы тоже выше на много порядков. Близко к плотности нейтронной звезды. Вы себе представляете размер одного протона?
Вот поэтому и используют дейтерий - потому что нужную массу (4 а.е.м.) можно набрать всего двумя частицами - ядрами дейтерия.