核聚变反应星星

聚变反应是恒星的主要能量来源和机制核合成的光元素。在1930年代末汉斯是首先认识到的融合氢核形成氘是放热的(即。,有一个净的能量释放),加上后续的核反应,导致的合成氦。氦的形成是正常的恒星发出的能量的主要来源,如太阳,burning-core等离子体有一个温度不到15000000 K。然而,因为气体从一个明星形成通常包含一些更重的元素,特别是吗碳(C)和氮(N),重要的是这些原子核包括质子和之间的核反应。质子之间的连锁反应,最终导致是氦与质子间的循环。当质子诱导碳和氮的燃烧,必须考虑CN周期;,当氧气包括(O),还有一个替代CNO bi-cycle方案,必须占。(看到碳循环。)

的与质子间的在明星只包含氢核聚变周期始于反应H + H→D +β⁺+ν;问= 1.44兆电子伏,在哪里问价值假设毁灭的正电子由一个电子。氘可以与其他氘反应核,但是,因为有这么多的氢,D / H比率非常低的值,通常10⁻¹⁸。因此,下一步就是H + D→³他+γ;问= 5.49兆电子伏,在γ表明伽马射线携带一些能源产量。然后燃烧氦- 3的同位素产生普通氦和氢通过链中的最后一个步骤:³他+³他→⁴他+ 2 (H);问= 12.86兆电子伏。

在平衡氦- 3主要由燃烧反应本身,因为它反应速率与氢很小,而燃烧由于浓度非常低氘氘可以忽略不计。氦- 4建立后,与氦- 3的反应会导致生产依然沉重的元素,包括铍7、铍8锂7,硼8,如果温度高于10000000 K左右。

恒星演化的阶段组成的结果在很长时间内变化。一颗恒星的大小,另一方面,是由之间的平衡压力施加热等离子体和恒星的引力质量。燃烧的能量核心是运输对恒星的表面辐射在一个有效的温度。太阳表面的有效温度大约是6000 K,和大量的辐射在可见光和红外发射波长范围。

聚变反应控制发电

氘和之间的反应氚最重要的聚变反应控制权力一代,因为他们的横截面发生高,净能量释放所需的实际等离子体温度适中,和能源产量反应高- 17.58兆电子伏的基本蒸聚变反应。

应该注意的是,任何含有氘等离子体自动产生一些氚和氦- 3的反应与其他氘氘离子。其他聚变反应涉及的元素原子序数以上2可以使用,但只有更大的困难。这是由于库仑势垒的增加而增加负责的核,导致等离子体温度超过1000000000 K的要求是否达到显著率。一些更有趣的反应是:

1. H +¹¹B→3 (⁴他);问= 8.68兆电子伏;
2. H +⁶李→³他+⁴他;问= 4.023兆电子伏;
3. ³他+⁶李→H + 2 (⁴他);问= 16.88兆电子伏;和
4. ³他+⁶李→D +⁷是什么;问= 0.113兆电子伏。

反应(2)将锂- 6氦- 3和普通氦。有趣的是,如果反应(2)后跟反应(3),然后一个质子将再次生产和可诱导反应(2),从而吗传播这个过程。不幸的是,似乎反应(4)是10倍更容易发生反应(3)。

磁约束

在磁约束热等离子体的粒子和能量在使用的地方磁场。一个带电粒子磁场经历一个洛伦兹力粒子的乘积成正比的速度和磁场。这个力的原因电子和离子螺旋磁场的方向力线,从而围的粒子。当磁场产生一个有效的拓扑磁场和等离子体之间的压力平衡和字段是稳定的,等离子体可以在远离物质的界限。热量和粒子运输,穿过田野,但能源损失在两个方面是可以预防的。第一是增加磁场强度的两个位置沿磁场线。带电粒子包含这些点之间来回反射,产生影响磁镜像。基本上连续系统的地区加强磁场两端,通过末端由于粒子还可以逃避散射粒子之间的镜像点的方法。结束这样的损失完全可以避免通过创建一个磁场拓扑结构的环面(即。甜甜圈、配置或内胎)。

外部磁铁可以安排来创建一个磁场拓扑结构稳定的等离子体约束,或者他们可以使用与电流所产生的磁场诱导流等离子体本身。1960年代末的一个重大进步苏联在利用核聚变反应实际的能源生产。苏联科学家实现了等离子体温度高(约3000000 K),以及其他身体参数,在一个称为机器托卡马克装置(看到图)。托卡马克是环形磁约束系统的等离子体保持稳定通过外部生成的,环形的磁场和等离子体中的电流流动。自1960年代末以来的托卡马克装置的主要关注点磁聚变研究在世界范围内,尽管等其他方法仿星器、压缩环面反向场捏(RFP)也一直在追求。在这些方法中,磁力线螺旋,或screwlike,路径的线路磁力在环面。在托卡马克的螺距螺旋弱,所以电场线风松散的极向方向(通过中心孔)的环面。相比之下,RFP电场线风更紧,多次包装极向方向之前完成一个循环环向方向(约中央孔)。

磁关等离子体必须加热到温度在这个核聚变是有力的,通常大于75000000 K(相当于4400 eV)的能源。这可以通过耦合射频电波或微波等离子体粒子,通过注入成为电离和高能中性原子束