Техника - молодёжи 1974-07, страница 11
ТЕРМОЯДЕРНАЯ! ПРОБЛЕМЫ И ния? ф Две роли элемента бора • «Чистые» Станет ли бор конкурентом урана? ПОИСКИ неустойчивым и распадается на ядра 3Li7 и 2Не4 с выделением энергии. Одна часть промежуточных ядер распадается с выделением 2,3 мэв энергии, другая — 2,78 мэв. По атомным масштабам это не так уж много. Важнее знать, в каком виде появляется тут энергия. Обычно полагают, что она предстает в форме быстро движущихся атомных частиц — конечных продуктов реакции. Но это не совсем так. Ядерная энергия может выделиться и в виде проникающего гамма-излучения. Тогда конечными продуктами станут составное ядро и испущенный им гамма-квант, то есть порция проникающего излучения. Именно такой ход дела и создает «грязь» атомного реактора. Именно из-за нее реактор заключают в бетонные стены и свинцовые плиты. При взаимодействии ядра бора с нейтроном актов испускания гамма-лучей в единицу времени оказывается в 100 тыс. раз меньше, чем актов деления на литий й гелий. В этом смысле реакция нейтрон — бор намного «чище», нежели реакция нейтрон — уран Что касается радиоактивных осколков, то их вообще нет: ведь ядра лития и гелия стабильны. Однако в сообщении, которое привел читатель А. Слуцкий, подразумевается совсем другая реакция, хотя и родственная взаимодействию нейтрон—бор. В самом деле, если бы мы пожелала извлекать энергию из этого взаимодействия, то нам понадобились бы нейтроны. Откуда их взять? Из актов деления урана? Но тогда неизбежно появилось бы гамма-излучение и чистота реакции оказалась бы сведенной на нет. Все дело в том, что в случае изотопа 5В10, содержащего 5 протонов и 5 нейтронов, возможна так называемая зеркальная реакция, показанная на рисунке справа. Она получается из предыдущей заменой всех нейтронов на протоны и, наоборот, всех протонов — на нейтроны. Но это будет уже не ядерная, а термоядерная реакция1 Ведь в качестве активирующей частицы выступает протон, который необ1 ходимо разогнать до энергии 2,3 мэв. Конечные продукты — ядра бериллия и гелия плюс выделившаяся энергия. Правда, и тут можно говорить о «делении», но это будет дань скорее словам, чем существу дела. Ведь главная трудность в том, чтобы добиться слияния, синтеза протонов и ядер бора, то есть возбудить термоядерную реакцию. Для синтеза необходима высокая температура, порядка миллионов градусов. Получить ее можно различными путями: с помощью луча лазера, ударной волны, электрического разряда в газах. Но как бы ни инициировать реакцию, она выгодна лишь тогда, когда энергетические «доходы» существенно превышают «расходы». А что касается радиоактивного излучения, то в зеркальной реакции оно так же мало, как и в исходной. Экономичность взаимодействия протон—бор, конечно, ниже, чем деления урана. Но резкое снижение уровня побочных радиоактивных продуктов действительно представляется заманчивым делом. На рисунке: слева - реакция взаимодействия ядра бора с нейтроном; синими кружками обозначены нейтроны, красными — протоны. Справа дана зеркальная реакция термоядерного типа; оиа получается из предыдущей заменой каждого нейтрона на протон и наоборот. Уровень радиоактивности в каждой из этих реакций крайне незначителен. в ю .Be' 2Не энергия бора прямо на месте выхода пластов и пород. И самое любопытное, что индикатором в приборах служит все тот же бор — получается, что он ищет сам себя! Такой неожиданный поворот дела связан опять-таки со свойствами изотопа 5В10, широко распространенного в природе. Этот изотоп хорошо поглощает нейтроны и тем самым обнаруживает себя. Вот как работает атомный «геолог». Источник (или генератор) нейтронов посылает их прямо в толщу горной породы. Множество частиц-разведчиков устремляется в укрепленный лагерь противника, но только немногим из них удается выбраться оттуда. По числу вернувшихся и можно судить о численности гарнизона. Нейтроны-возвращенцы снова сталкиваются с ядрами бора — теперь уже внутри регистрирующего устройства. В результате реакции появляются заряженные ядра гелия, счетчик «настукивает» их число, которое и служит окончательным показателем концентрации бора в горной породе. Такие устройства разработаны в Институте геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР и Институте аналитической химии и геохимии АН СССР. Они легки и удобны, намного повысили результативность труда геологов. 9 |
