ТърсиУченик? Влез с код30 дни безплатноБезплатно
Класове
Начален етап
Прогимназиален етап
Гимназиален етап
Всички игриНВО и матуриЦениСтатииВидеоЗа родителиЗа училищаВход за учителиУченик? Влез с код
Физика и астрономия · 10 клас · урок 2 от 2

Термоядрен синтез

Термоядреният синтез е сливане на леки ядра в по-тежко, при което се отделя енергия, защото продуктът е по-силно свързан. Ядрата са положително заредени и се отблъскват, затова за синтеза са нужни температури от милиони градуси, при които веществото е плазма. Така се получава енергията на Слънцето и звездите. На Земята се изследва синтезът на деутерий и тритий в устройства токамак, като международния реактор ИТЕР във Франция. Синтезът е перспективен, защото горивото е изобилно и почти няма дълготрайни радиоактивни отпадъци.

Играйте само този урок:Вярно или невярноТаблоБомбаНадбягванеОтборен тест А/Б/В/ГГорещ стол

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Синтез: 2H + 3H → 4He + n + 17,6 MeV.
  • Високата температура е нужна, за да се преодолее кулоновото отблъскване.
  • При милиони градуси веществото е плазма от ядра и свободни електрони.
  • На нуклон синтезът D + T дава около 4 пъти повече енергия от деленето на урана.

Пример

В реакцията D + T масовите числа се запазват: 2 + 3 = 4 + 1, а зарядовите: 1 + 1 = 2 + 0.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Какво е термоядрен синтез?
    • Делене на тежки ядра
    • Радиоактивно разпадане
    • Горене на водород в кислород
    • Сливане на леки ядра в по-тежко

    Отговор: Сливане на леки ядра

    При него се отделя голяма енергия.

  2. Защо за синтеза са нужни температури от милиони градуси?
    • За да се стопят ядрата
    • За да се изпари водата
    • За да преодолеят ядрата кулоновото отблъскване
    • За да се разпаднат ядрата

    Отговор: За преодоляване на кулоновото отблъскване

    Само много бързите ядра се приближават достатъчно, за да подействат ядрените сили.

  3. Коя частица се отделя, заедно с хелий-4, при синтеза на деутерий и тритий?
    • Протон
    • Електрон
    • Позитрон
    • Неутрон

    Отговор: Неутрон

    2H + 3H → 4He + n + 17,6 MeV.

  4. Какво е ИТЕР (ITER)?
    • Ускорител на частици в Швейцария
    • Международен експериментален термоядрен реактор тип токамак във Франция
    • АЕЦ в България
    • Космически телескоп

    Отговор: Международен токамак във Франция

    Строи се в Кадараш с участието на много държави.

  5. Приблизително колко пъти е по-голяма енергията на нуклон при синтеза D + T (17,6 MeV) от тази при деленето на U-235 (200 MeV)?
    • ≈ 12 пъти
    • Равни са
    • ≈ 4 пъти
    • Синтезът дава 4 пъти по-малко

    Отговор: ≈ 4 пъти

    Синтез: 17,6/5 ≈ 3,5 MeV/нуклон; делене: 200/236 ≈ 0,85 MeV/нуклон.

  6. Кои ядра се сливат в недрата на Слънцето?
    • ядра на урана
    • ядра на желязото
    • ядра на водорода
    • ядра на оловото

    Отговор: ядра на водорода

    В Слънцето водородът постепенно се превръща в хелий.

  7. Кои изотопи на водорода ще се използват като гориво в бъдещите термоядрени реактори?
    • протий и хелий
    • уран и плутоний
    • въглерод и кислород
    • деутерий и тритий

    Отговор: деутерий и тритий

    Реакцията D + T е най-лесно осъществима при достижими температури.

  8. Как се нарича състоянието на веществото при милиони градуси, съставено от ядра и свободни електрони?
    • газ от молекули
    • плазма
    • кристал
    • течност

    Отговор: плазма

    При такива температури атомите са напълно йонизирани.

  9. Защо термоядреният синтез се смята за по-чист източник от деленето?
    • не отделя никакви неутрони
    • не изисква гориво
    • продуктите му почти не са дълготрайно радиоактивни
    • протича при стайна температура

    Отговор: продуктите му почти не са дълготрайно радиоактивни

    Основният продукт е хелий, а не дълготрайни радиоактивни осколки.

  10. При синтеза D + T → 4He + n се отделят 17,6 MeV. Какъв е приблизително масовият дефект на реакцията? (1 u ≈ 931,5 MeV)
    • ≈ 0,019 u
    • ≈ 1,9 u
    • ≈ 17,6 u
    • ≈ 0,0019 u

    Отговор: ≈ 0,019 u

    Δm = 17,6 / 931,5 ≈ 0,019 u.

  11. Къде в природата протича термоядрен синтез?
    • В атомните централи
    • В земното ядро
    • В звездите
    • В облаците

    Отговор: В звездите

    Звездите, включително Слънцето, светят благодарение на синтеза на леки ядра в техните ядра.

  12. Как се нарича устройството с тороидална камера, в която горещата плазма се удържа с магнитно поле?
    • Циклотрон
    • Синхротрон
    • Брояч на Гайгер
    • Токамак

    Отговор: Токамак

    Токамакът удържа плазмата с магнитно поле, без тя да докосва стените.

  13. Колко нуклона има ядрото на трития?
    • 3
    • 2
    • 1
    • 4

    Отговор: 3

    Тритият е 3H: един протон и два неутрона.

  14. Защо горещата плазма не може да се държи в съд с обикновени стени?
    • Тя е твърде студена
    • Ще се охлади от стените
    • Тя няма маса
    • Тя не провежда ток

    Отговор: Ще се охлади от стените

    При допир със стените плазмата бързо губи енергия и изстива, а стените биха се повредили.

  15. Около колко енергия се отделя при синтеза на 1 kg деутерий-тритиева смес? (17,6 MeV на реакция, маса на реагиращата двойка около 5 u)
    • ≈ 3,4·1011 J
    • ≈ 8·1013 J
    • ≈ 3,4·1014 J
    • ≈ 1,8·1017 J

    Отговор: ≈ 3,4·1014 J

    Броят реакции е 1/(5·1,66·10−27) ≈ 1,2·1026; по 17,6 MeV ≈ 2,8·10−12 J дават ≈ 3,4·1014 J.