Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Phản ứng phân hạch là phản ứng trong đó 1 hạt nhân rất nặng hấp thụ nơtron chậm (chuyển động nhiệt) và vỡ thành 2 hạt nhẹ hơn. Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về phản ứng nhiệt hạch nhé!

Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Phản ứng nhiệt hạch, hay phản ứng hợp hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân trong vật lý học, là quá trình 2 hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với quá trình này là sự phóng thích năng lượng hay hấp thụ năng lượng tùy vào khối lượng của hạt nhân tham gia.

Ví dụ:

Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch là gì? 

Để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra cần phải có những điều kiện cụ thể như sau: 

- Để có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch trước hết hỗn hợp nguyên liệu cần phải được chuyển sang trạng thái plasma (tức là cần phải có nhiệt độ khoảng 104độ). 

- Động năng ban đầu cung cấp vào khoảng 105eV để những hạt nhân có thể tiếp xúc được với nhau và tạo nên phản ứng nhiệt hạch. 

- Mật độ hạt nhân ở trong trạng thái plasma phải đủ lớn. 

- Thời gian duy trì trạng thái plasma với mức nhiệt 100 triệu độ phải đủ lớn. 

- Thí dụ: Phản ứng chu trình carbon – nitơ :

    4 H    →  ₂⁴He  + 2 e⁺  +  26,8 MeV

- Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch khi cho nổ bom khinh khí ( bom H : chứa hỗn hợp D và T và được mồi bằng bom nguyên tử để tạo nhiệt độ trăm triệu độ )

Do cần những điều kiện trên mới có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch nên hiện nay dù có những kỹ thuật tiên tiến nhất cũng vẫn chưa thể tạo ra được các lò phản ứng hạt nhân nhiệt hạch để phục vụ cho nhu cầu năng lượng sạch vô hạn của con người. 

Đặc điểm của phản ứng nhiệt hạch

Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôi sao và làm cho bom hydro nổ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nhân nặng thì xảy ra trong điều kiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các sao và các chòm sao là quá trình chủ yếu tạo ra các nguyên tố hóa học tự nhiên.

Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là các đồng vị deuterium và tritium của hydrogen. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen.

Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau, cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn. Việc cần nhiều năng lượng để khởi động thường đòi hỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phản ứng xảy ra.

Năng lượng phóng thích từ phản ứng hạt nhân thường lớn hơn nhiều so với phản ứng hóa học, bởi vì năng lượng kết dính giữ cho các nhân với nhau lớn hơn nhiều so với năng lượng để giữ các electron với nhân. Ví dụ, năng lượng để thêm 1 electron vào nhân thì bằng 13.6 eV, nhỏ hơn một phần triệu của 17 MeV giải phóng từ phản ứng D-T (deuterium-tritium, các đồng vị của hidro).