Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì? cơ chế của phản ứng nhiệt hạch

Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Chương VII: Bài tập cấu tạo hạt nhân, thuyết tương đối

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp thành một hạt nhân nặng hơn.

Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Tại bề mặt của mặt trời đang xảy ra phản ứng nhiệt-hạch tự nhiên. Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở bề mặt của các ngôi sao trong vũ trụ.

1/ Phản ứng nhiệt hạch:

Trong thực tế ta chỉ nghiên cứu các phản ứng nhiệt hạch trong đó các hạt nhân Hidro tự tổng hợp thành hạt nhân He do nguồn nguyên liệu vô tận của Hidro trong tự nhiên.
Phương trình phản ứng nhiệt hạch trong tự nhiên

21H+31H→42He+1on12H+13H→24He+o1n + 17,6MeV
21H+21H→42He12H+12H→24He + 3,25MeV​

Các phép tính toán cho thấy năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g He lớn gấp 10 lần năng lượng tỏa ra của phản ứng phân hạch 1g Urani, lớn gấp 100 triệu lần năng lượng tỏa ra khi đốt 1g Cácbon.
b/ Điều kiện để xảy ra phản ứng nhiệt hạch

  • Trước hết hỗn hợp nhiên liệu phải được chuyển sang trạng thái plasma (cần nhiệt độ khoảng 104 độ).
  • Cung cấp động năng ban đầu vào khoảng 105 eV để các hạt nhân tiếp xúc với nhau tạo nên phản ứng phân hạch (cần nhiệt độ khoảng 100 triệu độ)
  • Mật độ hạt nhân trong trạng thái plasma phải đủ lớn
  • Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ 100 triệu độ phải đủ lớn

Vì những lý do trên mà hiện tại những kỹ thuật tiên tiến nhất vẫn chưa thể ứng dụng để tạo ra các lò phản ứng hạt nhân nhiệt hạch phục vụ cho nhu cầu cung cấp năng lượng sạch vô hạn cho con người.
2/ Phản ứng nhiệt hạch trên trái đất
Phản ứng nhiệt hạch có điều khiển

21H+31H→42He+1on12H+13H→24He+o1n​

Phản ứng này thực hiện một cách đơn lẻ như sau: cho triti (31H13H) ở thể khí bám vào một tấm đồng, các hạt nhân đơteri (21H12H) được gia tốc đập vào tấm bia đó. Phản ứng nhiệt hạch xảy ra với dấu hiệu là sự phát ra hạt notron năng lượng xác định 14,1MeV.
Để thực hiện được phản ứng trên cần điều kiện sau:

  • Đưa tốc độ của các hạt nhân Hidro lên rất lớn (bằng cách sử dụng nhiệt độ cao hoặc dùng các máy ra tốc hoặc sử dụng các chùm tia Laze cực mạnh)
  • “Giam hãm” các hạt nhân đó trong một phạm vi không gian nhỏ hẹp để chúng có thể gặp nhau trong khoảng thời gian đủ lớn để xảy ra phản ứng.

Video hoạt động của bề mặt Mặt trời nơi xảy ra phản ứng nhiệt hạch giải phóng năng lượng (photon ánh sáng, các loại bức xạ …)

Thảo luận cho bài: Chương VII: Phản ứng nhiệt hạch là gì? cơ chế của phản ứng nhiệt hạch