Ядерная энергия

Определение "Ядерная энергия" в Большой Советской Энциклопедии

Зависимость удельной энергии связи ядер от числа нуклонов

Ядерная энергия, атомная энергия, внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся при ядерных реакциях. Энергия, которую необходимо затратить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны, называется энергией связи ядра x_св. Следовательно, энергия связи — максимальная Ядерная энергия Энергия связи, рассчитанная на один нуклон, называется удельной энергией ев я з и x_св /А (А — массовое число). Энергия связи ядра складывается из энергии притяжения нуклонов друг к другу под действием ядерных сил и энергии взаимного отталкивания протонов под действием электростатических сил. Каждый нуклон сильно взаимодействует лишь с небольшим числом соседних. Поэтому уже начиная с ⁴He удельная энергия связи слабо растет с увеличением А. Максимум достигается в области Fe (А = 56), после чего идёт спад (см. рис.). Такой ход зависимости объясняется тем, что часть нуклонов находится на периферии ядра, и для них притяжение к остальным нуклонам является более слабым. В лёгких ядрах число таких нуклонов относительно велико. В результате уменьшения роли периферийных нуклонов с увеличением А значение x_св /А растёт. В тяжёлых ядрах x_св /А с ростом А убывает, т. к. энергия притяжения растет с увеличением А линейно, а энергия электростатического отталкивания протонов растет пропорционально квадрату числа протонов Z². Т. о., экзотермическими являются реакции ядерного синтеза (образование лёгких ядер из легчайших), реакции расщепления тяжёлых ядер (деление ядер на более мелкие осколки, см. Ядра атомного деление) и спонтанный альфа-распад. При т. н. магических значениях Z и N (число нейтронов в ядре) зависимость x_св /А от А имеет небольшие максимумы, связанные с наличием в ядре замкнутых оболочек (см. Ядро атомное, Магические ядра).

  Из-за электростатического отталкивания протонов реакции ядерного синтеза могут развиваться, если кинетическая энергия ядер велика, т. е. при высоких температурах среды (см. Термоядерные реакции). Реакции ядерного синтеза являются источником звёздной энергии. Реакции так называемого водородного цикла в звёздах протекают с образованием ⁴He и выделением энергии ~7 Мэв/нуклон (1,8(10⁸ квт (ч/кг). В земных условиях осуществлены 2 термоядерные реакции: слияние 2 дейтронов, сопровождающееся выделением энергии 1 Мэв/нуклон, и синтез дейтрона и тритона, при котором выделяется 3,5 Мэв/нуклон.

В реакции деления ²³⁵U под действием нейтронов выделяется около 214 Мэв в 1 акте деления (для изотопов Pu на 4—5% больше). Из них около 12 Мэв уносит в мировое пространство нейтрино. Т. о., реально выделяющаяся Ядерная энергия составляет 0,85 Мэв/нуклон, или 2,2·10⁸ квт·ч/кг. Это в 2·10⁶ раз превосходит энергию, выделяющуюся при сгорании 1 кг нефти. Пока в качестве промышленного источника Ядерная энергия используются только реакции деления ядер.
Лит. см, при ст. Ядро атомное.
  А. М. Петросьянц<