Termoyadroviy sintez reaksiyalari

Yadro sintezi, asosan, bo'linish jarayoniga ziddir. Termoyadroviy sintez reaksiyalarida yengil yadrolar ortiqcha bog'lanish energiyasini chiqarish uchun birlashtiriladi va ular og'irroq yadro hosil qiladi.

Yulduzlar  energiyasi uchun ham termoyadroviy sintez reaksiyalar javobgardir. Ular, shuningdek, yer yuzida termoyadro yoki "vodorod" bombalarida katta miqdordagi energiyani nazoratsiz chiqarish uchun ishlatilgan. Biroq, hozirgi vaqtda termoyadroviy reaksiyalarning tinch tijorat maqsadlarida qo'llanilishi mavjud emas. Ushbu mohiyatan tugamaydigan energiya manbasidan nazorat ostida foydalanish bilan bog'liq ulkan salohiyat va muammolar ushbu maqolada qisqacha muhokama qilinadi. Har qanday elektr stansiya tizimini ishlab chiqish va qurishda termoyadroviy sintez reaksiyasi muhim rol o'ynaydi. Tegishli kinematikani aniq tushunish uchun termoyadroviy mahsulotlar tomonidan chiqarilgan energiyani boshqaradigan mumkin boʻlgan mexanizm uchun fizik xatti-harakatlarni o'rganish kerak. Ushbu ishda termoyadroviy sintezning umumiy qo'llaniladigan reaksiyalarini boshqaradigan nazariy formulaga reaktivlarning fizik xususiyatlariga qarab termoyadroviy sintez mahsulotlarining energiyasini hisoblash uchun erishiladi va shuning uchun berilgan reaksiyani boshqaradigan boshqa parametrlarni hisoblash mumkin. Ushbu formuladan foydalanib, T(tretiy) - ³He termoyadroviy reaksiyasidan hosil boʻlgan ⁴He ning energiya spektri reaktsiya kesimi.org burchagiga va tushish energiyasiga (0,08-0,6) MeV ga nisbatan chizilgan.

Samarali termoyadroviy tasavvurlar qanchalik yuqori bo'lsa, sintez ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Umuman olganda, sintez ehtimoli yadrolarning kinetik energiyasi ortishi  bilan ortadi. Yadrolarning kinetik energiyalari ularning T haroratiga mutanosibdir, shuning uchun T - ³He termoyadroviy sintezning eng yuqori kesimi taxminan 1000 KeV  energiyadagi haroratga ega. Reaksiya mahsulotining energiyasi reaksiyada ishtirok etuvchi zarrachalar massasiga (engil yadrolar orasidagi termoyadroviy to‘qnashuvlarda sezilarli pasayish sodir bo‘ladi) va reaktivlar tezligiga bog‘liq bo‘lib, reaktivlar Maksvell tezlik taqsimotiga ega. Og'ir mahsulot uchun maksimal termoyadroviy energiya nol reaksiya burchagida, minimal 180 ° da olinadi. Eng tez-tez uchraydigan to'qnashuvlar termoyadroviy mahsulotning 90 ° burchak ostida og'ishiga olib keladigan to'qnashuvlardir. Reaksiya burchaklariga mos keladigan energiyaga ega boʻlgan termoyadroviy tritonning hosil bo'lishining qoidasi yoki asosiy hodisalarini aks ettiruvchi ajoyib faktlarga erishayotganimizni yoki keltirganimizni ko'rish kerak. Hisoblangan natijalar va tegishli eksperimental natijalar o'rtasidagi kelishuv va atamalar nuqtai nazaridan bizning nazariy modelimizdan manfaatdor termoyadroviy parametrlarni va boshqa tegishli parametrlarni hisoblash uchun foydalanish mumkin va bu nazariyalarni alfa zarralar, neytronlar va proton sintezi mahsulotlarining energiyasini kuzatish orqali bog'lash mumkin.

Ushbu maqola Mirzo Ulugʻbek nomidagi Oʻzbekisto Milliy Universiteti Fizika fakulteti talabasi Mirxaydarov Mirjavohir tomonidan wikitaʼlim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.

Ahamiyati
Termoyadroviy sintezining amaliy ahamiyati uning cheksiz manba va iqlim o‘zgarishining asosiy sababi bo‘lgan qazib olinadigan yoqilg‘i o‘rnini bosishi mumkin bo‘lgan toza va deyarli cheksiz energiya manbai bo‘lish potentsialidadir. Muvaffaqiyatli ishlab chiqilsa, termoyadroviy quvvat dunyoning energiya ehtiyojlariga uzoq muddatli yechim bo'lib, qazib olinadigan yoqilg'iga asoslangan energiya ishlab chiqarishga barqaror va ekologik toza alternativa bo'lishi mumkin.
Termoyadroviy sintezning asosiy afzalliklaridan ba'zilari:

1. Yuqori energiya chiqishi: termoyadroviy sintezi Eynshteynning mashhur E=mc² tenglamasiga ko'ra, yoqilg'i massasining katta qismi to'g'ridan-to'g'ri energiyaga aylanadigan har qanday ma'lum energiya manbalariga qaraganda yoqilg'i birligiga ko'proq energiya ishlab chiqaradi. Bu shuni anglatadiki, termoyadroviy boshqa energiya manbalariga nisbatan oz miqdorda yoqilg'i ishlatib, katta miqdordagi energiyani ta'minlashi mumkin.

2. Mo'l-ko'l yoqilg'i: vodorod va geliy kabi termoyadroviy reaksiyalarda ishlatiladigan yoqilg'ilar Yerda juda ko'p va faqat okeanlarning o'zida butun sayyorani millionlab yillar davomida energiya bilan ta'minlash uchun yetarli deyteriy mavjud.

3. Minimal emissiya: fotoalbom yoqilg'ilardan farqli o'laroq, termoyadro sintezi ifloslantiruvchi gazlarni yoki boshqa ifloslantiruvchi moddalarni chiqarmaydi, bu esa energiya ishlab chiqarishning atrof-muhitga salbiy ta'sirini kamaytirishi mumkin. Termoyaviy reaktsiyaning yagona qo'shimcha mahsuloti geliy va oz miqdordagi radioaktiv chiqindilar bo'lib, ular yadroviy parchalanish natijasida hosil boʻlgan chiqindilarga qaraganda kamroq zararli.

4. Xavfsizlik: termoyadroviy o'z-o'zidan xavfsizdir, chunki reaksiya aniq va boshqariladigan sharoitlarni talab qiladi va reaksiyaning har qanday tasodifiy buzilishi uning qochib ketishi yoki erishi xavfisiz darhol to'xtashiga olib keladi.

Termoyadroviy sintezning ulkan potentsial afzalliklariga qaramay, boshqariladigan termoyadroviy sintezga erishishning texnik va muhandislik muammolari hali ham muhim va yirik tijorat termoyadroviy elektr stansiyalari hali ishlamayapti. Biroq, ushbu sohadagi tadqiqotlar va ishlanmalar davom etmoqda, ko'plab mamlakatlar va tashkilotlar ushbu istiqbolli toza energiya manbaiga katta mablag' sarflamoqda.

Yana qarang
Termoyadroviy sintezi hali keng miqyosda tijorat energiya ishlab chiqarish uchun foydalanilmagan, chunki texnologiya hali ham ishlab chiqilmoqda va takomillashtirilmoqda. Biroq, butun dunyo bo'ylab bir nechta eksperimental termoyadroviy reaktorlar, jumladan, Buyuk Britaniyadagi Qo'shma Yevropa Torus (JET) va Fransiyada qurilayotgan Xalqaro termoyadroviy eksperimental reaktor (ITER) mavjud.
Kelajakda termoyadroviy sintezdan foydalanish imkoniyatlari keng bo'lishi mumkin, jumladan:

1. Elektr energiyasini ishlab chiqarish: termoyadroviy energiyaning eng ko'p qo'llanilishi elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun termoyadroviy reaksiya natijasida hosil boʻlgan issiqlikni bug' hosil qilish uchun ishlatish, keyin esa elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun turbinani boshqaradi.

2. Sanoat jarayonlari: termoyadroviy sintez natijasida hosil boʻlgan yuqori haroratlar metall eritish yoki kimyoviy ishlab chiqarish kabi sanoat jarayonlari uchun ishlatilishi mumkin.

3. Koinot sayohati: termoyadroviy quvvatdan kosmik kemalar uchun uzoq muddatli missiyalarda harakatlanishni ta'minlash uchun foydalanish mumkin, chunki u minimal yoqilg'i talablari bilan yuqori miqdorda energiya ishlab chiqaradi.

4. Tibbiy qo'llanmalar: termoyadroviy reaksiyalar paytida hosil boʻlgan izotoplar tibbiy dasturlarga ega bo'lishi mumkin, shu jumladan tasvirlash va terapiyada.

5. Atrof-muhitni qayta tiklash: termoyadroviy reaksiyalar natijasida hosil boʻlgan issiqlik va radiatsiya atrof-muhitni ifloslantiruvchi moddalarni tozalash yoki ifloslangan tuproq va suvni tozalash uchun ishlatilishi mumkin.
Biroq, ushbu ilovalarga erishish uchun Yerda boshqariladigan termoyadroviy sintez reaksiyalarini yaratish va qo'llab-quvvatlashning muhim qiyinchiliklarini yengib o'tish va tijorat miqyosdagi termoyadroviy reaktorlarni muvaffaqiyatli ishlab chiqish va joylashtirish kerak bo'ladi.

Havolalar 
 Atom tuzilishi 

Fizika