Физическая энциклопедия - ядерная энергия

(атомная энергия), внутр. энергия ат. ядра, выделяющаяся при ядерных превращениях. Энергия, к-рую необходимо затратить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны, наз. энергией связи ядра ?св. Это макс. энергия, к-рая может выделиться.

Энергия связи ядра складывается из энергии притяжения нуклонов друг к другу под действием ядерных сил и энергии электростатич. отталкивания протонов. Яд. силы обладают тем св-вом, что каждый нуклон сильно взаимодействует лишь с небольшим числом соседних. Поэтому уже начиная с ядер Не уд. энергия связи ?св/А (А массовое число) слабо растёт с увеличением А.

Для нуклонов, находящихся на периферии ядра, притяжение к остальным нуклонам явл. более слабым. В лёгких ядрах относительное число таких нуклонов велико; оно уменьшается с ростом А. В результате с увеличением А значение ?св/A возрастёт. В тяжёлых же ядрах ?/А убывает с ростом A, т. к. энергия притяжения растёт пропорц. A»2Z (Z число протонов), а энергия электростатич.

отталкивания растёт пропорц. Z2. Максимум отношения . ?св/А достигается в области Fe (A=56, рис.). Т. о., экзотермическими явл. реакции яд. синтеза образования лёгких ядер из легчайших и реакции деления тяжёлых ядер, а также спонтанный альфа-распад. Зависимость уд. энергии связи от А обладает тонкой структурой, связанной с наличием в ядре замкнутых оболочек (см.

ЯДРО АТОМНОЕ, МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА). Реакции яд. синтеза из-за наличия кулоновского барьера могут развиваться лишь на ч-цах высоких энергий, т. е. при высоких темп-рах среды. Они явл. источником звёздной энергии. Реакции в звёздах протекают с образованием 4Не и выделением энергии =7 МэВ/нуклон (1,8 •108 кВт•ч/кг). В земных условиях удалось осуществить слияние двух дейтронов, сопровождающееся выделением энергии ок.

1 МэВ/нуклон, и синтез дейтрона и тритона с выделением энергии 3,5 МэВ/нуклон (см. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ). В реакции деления 235U нейтронами выделяется ок. 202 МэВ в 1 акте деления. Из них ок. 12 МэВ уносят нейтрино. Т. о., реально выделяющаяся Я. э. составляет 0,86 МэВ/нуклон (2,2•107 кВт•ч/кг). Пока в качестве источника Я. э. используются только реакции деления ядер (см. ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО, ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР). .