Termonukleární fúze

30. září 2011 | 15.04 |

Termonukleární reakce či termojaderná fúze je proces, při kterém dochází ke sloučení atomových jader (jaderné fúzi) za pomoci vysoké teploty či tlaku.

Během termojaderné reakce se uvolňuje velké množství energie, která je ekvivalentem hmotnostního úbytku. Proti slučování jader působí odpudivá coulombova interakce, která například při pokojové teplotě zabraňuje dvěma jádrům s kladnými náboji přiblížit se natolik, aby se uplatnila krátkodosahová jaderná síla. Výška Coulombovy potenciálové bariéry například pro dva protony je asi 400 keV. Možnost jejího překonání roste s energií tepelného pohybu.

Slunce vyzařuje výkon 3,9x1026 Wattů. Teplota ve středu Slunce je 1,5x107 Kelvinů. Z toho lze triviálně vypočítat, že kinetická teplota (střední kinetická energie) je 1.3 keV a to není dostatečné k fúzi protonů, ke které je potřeba cca 400 keV. Slunce ale přesto vyzařuje energii vzniklou z termojaderné fúze. Vysvětlením je, že rychlost protonů v protonovém plynu se řídí Maxwellovým rozdělovacím zákonem a tak některé protony mohou mít až o dva i o tři řády vyšší rychlost než je rychlost nejpravděpodobnější. Druhým důvodem je, že i když kinetická energie protonů nižší než výška poteciálové bariéry, mohou ji překonávat pomocí kvantového tunelového jevu.

Proto Slunce vyzařuje relativně pomalu. Pokud by dva výše zmíněné kvantové děje neprobíhaly, byla by průměrná kinetická energie protonů menší než výška potenciálové bariéry a k termojaderné fúzi by nedocházelo vůbec. Pokud by kinetická energie protonů byla naopak vyšší než potenciálová bariéra došlo by během relativně krátké doby k fúzi všech protonů a Slunce by vyhaslo. Oba tyto případy by měly očividně ničivé dopady pro jakýkoliv život na Zemi.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře