Энергия будет равна произведению энергетического выхода при делении одного ядра урана (в джоулях) и числа всех ядер, содержащихся в количестве вещества, равном m.
Потому что реакцию синтеза дейтерия с тритием легче осуществить. Легче по следующим причинам:
- для осуществления термоядерного синтеза D и Т требуется гораздо меньшая температура (порядка 100 млн кельвинов в реакции D-T и порядка млрд кельвинов в реакции D-32He)
- гелий-3 (32He) - очень редкий и дорогой изотоп. Его можно добывать из трития на атомных станциях или доставлять с Луны, где он копился в течение сотни тысяч лет. Но т.к. существует ещё не решённая проблема удержания высокой температуры на достаточное время для реакции D-T, то про синтез D и 32HE пока ещё рано говорить
Но человечество планирует осуществлять синтез D и 32He, потому что эта реакция не предполагает такого огромного недостатка как "нейтронная радиация". Дело в том, что протон, который получается в ходе D-32He, можно поймать магнитной ловушкой, т.к. протон имеет заряд. А нейтрон, который является продуктом D-T, не имеет заряда, и ловушки для него гораздо сложнее - это даже не ловушки, а система преград, замедляющих нейтрон. Кроме того, нейтронная радиация вызывает вторичные радиации - потоки альфа-, бета- и даже гамма- частиц.
Однако начинать мы будем всё же с осуществления D-T.
Дано:
Q = 200 МэВ = 200*10⁶ МэВ
m = 11 г = 11*10^-3 кг
Na = 6,02*10²³ 1/моль
M = 235*10^-3 кг/моль
1 эВ = 1,6*10^-19 Дж
q = 27 МДж/кг = 27*10⁶ Дж/кг
Q', m' - ?
Энергия будет равна произведению энергетического выхода при делении одного ядра урана (в джоулях) и числа всех ядер, содержащихся в количестве вещества, равном m.
Q в Дж = Q * 1,6*10^-19
Q' = N*Q
m = N*m0
M = Na*m0
m/M = (N*m0) : (Na*m0) = N/Na => N = Na*m/M
Q' = Na*m*Q/M = 6,02*10²³*11*10^-3*200*10⁶*1,6*10^-19 / 235*10^-3 = 901719148936,170... = 9*10¹¹ Дж.
Q' = q*m' => m' = Q'/q = (9*10¹¹)/(27*10⁶) = (9/27)*10⁵ = (1/3)*10⁵ = 0,3333... *10⁵ = 3*10⁴ кг = 30*10³ = 30 т
ответ: примерно 9*10¹¹ Дж, 30 т.
Потому что реакцию синтеза дейтерия с тритием легче осуществить. Легче по следующим причинам:
- для осуществления термоядерного синтеза D и Т требуется гораздо меньшая температура (порядка 100 млн кельвинов в реакции D-T и порядка млрд кельвинов в реакции D-32He)
- гелий-3 (32He) - очень редкий и дорогой изотоп. Его можно добывать из трития на атомных станциях или доставлять с Луны, где он копился в течение сотни тысяч лет. Но т.к. существует ещё не решённая проблема удержания высокой температуры на достаточное время для реакции D-T, то про синтез D и 32HE пока ещё рано говорить
Но человечество планирует осуществлять синтез D и 32He, потому что эта реакция не предполагает такого огромного недостатка как "нейтронная радиация". Дело в том, что протон, который получается в ходе D-32He, можно поймать магнитной ловушкой, т.к. протон имеет заряд. А нейтрон, который является продуктом D-T, не имеет заряда, и ловушки для него гораздо сложнее - это даже не ловушки, а система преград, замедляющих нейтрон. Кроме того, нейтронная радиация вызывает вторичные радиации - потоки альфа-, бета- и даже гамма- частиц.
Однако начинать мы будем всё же с осуществления D-T.