Выделение энергии при делении и синтезе ядер. Ядерная энергетика

Ядерная энергетикаУдельная энергия связи, приходящаяся на один нуклон (протон или нейтрон), входящий в состав ядра, зависит от сорта ядра. Для легких ядер, которым соответствуют атомы в начале таблицы Менделеева, и тяжелых ядер, находящихся в конце таблицы Менделеева, эта энергия значительно меньше, чем удельная энергия, приходящаяся на один нуклон, в ядрах из середины таблицы Менделеева. Это обстоятельство позволяет получать энергию при ядерных реакциях слияния легких ядер или ядерных реакциях распада тяжелых ядер. И в том и в другом случае образуются ядра, масса покоя которых меньше, чем масса покоя ядер до проведения соответствующей реакции.

Изменение массы покоя продуктов реакции по сравнению с исходной массой ядер до реакции соответствует выделению в ходе реакции энергии в виде излучения электромагнитных волн, кинетической энергии продуктов реакции при распаде ядер, и др.

Источником энергии в существующих сегодня атомных электростанциях (АЭС) служат ядра тяжелых химических элементов, которые при распаде на части высвобождают огромную (в сравнении с химическими источниками энергии) удельную энергию. При распаде одного килограмма ядер урана выделяется столько энергии, сколько при сгорании примерно двух с половиной тысяч тонн угля. Эта энергия появляется в основном в виде кинетической энергии осколков ядер, разлетающихся и ускоряющихся под действием кулоновских сил отталкивания.

Перед человечеством реально встает угроза энергетического голода: через несколько десятилетий будут исчерпаны ископаемые запасы углеводородов (нефти). Запасов угля при нынешних темпах его потребления хватит еще на пару столетий. Поэтому особое внимание в развитых странах уделяют проблеме создания электростанций на основе управляемой термоядерной реакции синтеза более тяжелых ядер из легких. Если эта проблема будет решена, то человечество получит практически неисчерпаемый источник энергии.