Physique Question #733
Derrick Smith (Genre: mâle, Àge: 34 années) de Jacksonville sur 1 avril 2002 demande:
Dans la science-fiction il est commun pour voir la fusion de pp, mais ma lecture semble indiquer qu'il est inefficace comparé à d'autres formes de fusion. Si nous pourrions réaliser les valeurs de retenue seraient là n'importe quels avantage/inconvénient à employer la fusion de pp par opposition à d'autres réactions de fusion (d-he3, couvercle, ou p-b11). Les réactions autres que la fusion de pp également produisent-elles des neutrinos ?
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La réponse
La « efficacité » est peut-être pas tout à fait le mot que vous recherchez. la fusion de Proton-proton libère réellement plus d'énergie par masse que la fusion des noyaux plus lourds parce qu'il n'y a aucune énergie de liaison aux noyaux de source. Cependant, un proton individuel, qui a seulement une fraction de l'attraction de fort-force aux distances intermédiaires qu'un plus grand noyau aurait, exige de plus grandes pressions et températures de donner les énergies nécessaires pour obtenir les particules assez étroites pour réagir réellement. Ainsi la fusion de pp implique une voie compliquée (la chaîne de pp) dans laquelle deux hydrogens agissent l'un sur l'autre pour former un « deutéron » (une combinaison de proton-neutron). Dans le noyau d'un poids léger tenir le premier rôle qui produit de la majeure partie de son énergie par la méthode de pp, ceci est l'étape taux-limiteuse. Le bidon de deutérium puis (très rapidement -- dans le noyau d'un tenir le premier rôle, en général d'une seconde) ajouter les hydrogens additionnels pour former un noyau de l'hélium 3. Plusieurs réactions sont possibles ici -- typique serait l'addition de deux noyaux He-3 au produit helium-4 plus deux atomes d'hydrogène.
Vous voyez un diagramme et apprenez plus à ce sujet au projet contemporain d'éducation de physique.
Les autres réactions possibles que vous avez mentionnées se poursuivent directement par une barrière sensiblement plus petite d'énergie, et sont ainsi beaucoup, beaucoup plus rapide à une température dans laquelle l'énergie typique des particules sont au-dessous de ce régime (même dans un tenir le premier rôle, c'est la collision extraordinairement rare qui mène réellement à un résultat, de peur que les entiers tiennent le premier rôle consommer son carburant en quelques minutes).
Ainsi le facteur critique, en particulier pour la facilité de la construction d'un réacteur pratique, est l'énergie nécessaire pour obtenir les noyaux assez proches du fusible dans l'étape taux-limiteuse -- ceci détermine les températures et les pressions que le dispositif de fusion doit réaliser dans son intervalle d'opération (la fusion à inertie d'emprisonnement doit évidemment atteindre les températures et des pressions plus élevées parce que l'emprisonnement est tellement plus court).
D'autres facteurs à considérer sont -- les produits finaux sont-ils chargés ou neutre ? (c.-à-d., sont les neutrons actuels ?) Si oui, ceux-ci réagiront facilement avec le mur du navire de réaction, qui peut produire les déchets radioactifs longévitaux dans le cas de l'acier, ou peuvent être employés pour multiplier plus de carburant dans le cas du lithium (--> tritium). Si les produits finaux sont chargés, l'énergie dans leur mouvement (mais seulement leur mouvement) peut être tapée au rendement relativement élevé par des champs magnétiques (conversion magnétohydrodynamique) -- si le neutre, alors les cycles thermiques avec leur inefficacité associée doit être employé.
Vous pouvez faire le calcul de neutrino vous-même. Le regard juste à chaque particule du côté de source de l'équation et déterminent s'il a un impair ou même un nombre de nucléons, et sont donc d'impair ou même de rotation. Regarder les résultats et faire les mêmes observations. Les électrons et les positrons comptent en tant que rotation impaire. Voir si le mixup d'impair et même du match vers le haut.
Par exemple : H + H --> D + positron + ? ?
Noter que nous ont en termes de rotation, impaire + impaire (les égales même) --> même + impair (égales impaires). Ainsi nous avons omis quelque chose -- c'est le neutrino, pour équilibrer des choses. La réaction, déjà équilibrée pour le nombre de nucléons lourds et pour la charge, distillateur a besoin équilibrer pour impair ou même tourne, ainsi vous jet dans un neutrino comme produit supplémentaire.
Essayer ceci avec les autres réactions -- vous pourrez la figurer dehors vous-même.
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