Pierwszą reakcję jądrową przeprowadził w roku 1919 Ernest Rutherford, odkrywca jądra atomowego. W wyniku bombardowania azotu cząstkami (jądrami helu) otrzymał jądra izotopu tlenu i protony (jądra wodoru):
Obecnie znane są różne rodzaje reakcji jądrowych, które wykorzystuje się w wielu dziedzinach: energetyce jądrowej, przemyśle, medycynie, badaniach naukowych. Energetyka jądrowa oparta jest na reakcji rozszczepienia, ale od wielu lat naukowcy próbują zbudować urządzenia do efektywnego wytwarzania energii, pozwalające na przeprowadzanie kontrolowanej reakcji syntezy termojądrowej (Rys. a.). Duże nadzieje wiąże się z reaktorem ITER (ang. International Thermonuclear Experimental Reactor – Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy), budowanym we Francji.
RwLUwEVsxQfE5
Rys. a. Ilustracja przedstawia schemat reaktora opisywanego wielkimi literami ITER będącego skrótem od angielskiego International Thermonuclear Experimental Reactor. W centralnej części ilustracji widoczny jest przekrój reaktora. Reaktor widoczny jest w postaci cylindrycznego ustawionego pionowo ciemnego obiektu. Wzdłuż pionowej osi symetrii cylindra przebiega centralna Cewka indukcyjna, stanowiąca obwód pierwotny transformatora. Obwodem wtórnym jest plazma. Wewnątrz reaktora wokół pionowej osi symetrii widoczne są cewki toroidalnego i poloidalnego pola magnetycznego. Wytwarzają one silne pole magnetyczne o indukcji rzędu 5 tesli, czyli sto tysięcy razy większe od pola magnetycznego Ziemi, ogranicza ono plazmę i izoluje ją od ścian komory próżniowej. Cewki te nawinięte są na komorę próżniową, widoczną w postaci toroidu wokół pionowej osi symetrii reaktora. Komora próżniowa, której zadaniem jest izolowanie obszaru plazmy od powietrza, otoczona jest płaszczem, w którym znajduje się lit. Płaszcz ten nazywa się blanketem. Wewnątrz Komory próżniowej widoczna jest również szara rurka, wychodząca na zewnątrz. Nazywana jest ona diwertorem, a jej zadaniem jest usuwanie zanieczyszczeń i helu z Komory próżniowej. Jest to jedyny obszar, w którym świadomie dopuszcza się do kontaktu plazmy wewnątrz reaktora z powierzchniami materialnymi. Cewki oraz komora próżniowa otoczone są kriostatem. Kriostat jest schłodzony do temperatury około minus dwustu stopni Celsjusza, co zapewnia utrzymanie roboczej temperatury cewek nadprzewodzących do około minus dwustu sześćdziesięciu dziewięciu stopni Celsjusza.
Rys. a. Schemat reaktora termojądrowego ITER.
Reakcje syntezy termojądrowej zachodzą we wnętrzu Słońca i innych gwiazd i są głównym źródłem ich energii.
Twoje cele
poznasz przykłady różnych reakcji jądrowych,
zastosujesz kryteria klasyfikacji reakcji jądrowych,
dowiesz się, jak klasyfikować reakcje jądrowe według różnych kryteriów,
przeanalizujesz i uzupełnisz mapę pojęciową z klasyfikacją reakcji jądrowych,
posłużysz się prawem zachowania ładunku i liczby nukleonów do zapisu reakcji jądrowych.
