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Channel: アンディマンのコスモロジー (宇宙論)
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天体宇宙物理学への扉を開く

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出典:フリー百科事典「ウィキペディア」より引用
原子核融合 その2
・融合炉・爆弾での反応
D-T反応
イメージ 1
 
*D-T反応
 D + T 4He + n
核融合反応の中でもっとも反応させやすいのが、重水素(D)と三重水素(トリチウム、T)を用いた反応である。これは過去には水素爆弾に利用され、現在でも、もっとも実現可能性の高い核融合炉の反応に用いられている。
・恒星での反応
恒星などの生み出すエネルギーも、基本的には核融合によるものである。
*D-D反応
 D + D T + p
 D + D 3He + n
収縮しつつある原始星の中心温度が約250Kを超えると、初めて核融合が起こる。最初に起こるのは、比較的起こりやすい、2つの重水素(D) が反応する重水素核融合(工学ではD-D反応と呼ぶことも多い)である。重水素核融合を起こした天体を褐色矮星と呼ぶ。
中心の温度が約1,000Kを超えると(ちなみに太陽の中心は1,500K)、以下に述べるような水素核融合を起こし、恒星と呼ばれる。
・陽子-陽子連鎖反応
次の、軽水素(陽子、p)どうしが直接反応する水素核融合を、陽子-陽子連鎖反応、p-pチェインなどと呼ぶ。太陽で主に起こっている核融合反応である。
(1) p + p 2H + e+ + νe
2つの陽子が融合して、重水素となり陽電子とニュートリノが放出される。
(2) 2H + p 3He + γ
重水素と陽子が融合してヘリウム3が生成され、ガンマ線としてエネルギーが放出される
(3) 3He + 3He 4He + p + p
ヘリウム3とヘリウム3が融合してヘリウム4が生成され、陽子が放出される。
CNOサイクル
次の、炭素(C)・窒素(N)・酸素(O) を触媒とした水素核融合を、CNOサイクルと呼ぶ。星の中心温度が約2,000Kを超えると、p-pチェインよりCNOサイクルのほうが優勢になる。
(a-1) 12C+4p 12C+α
(b-1) 12C+p 13N
(b-2) 13N+3p
12C+α
(c-1) 12C+p 13N
(c-2) 13N+p
14O
(c-3) 14O+2p
12C+α
系の温度が高いとa->b->cの順に反応経路が変化し、反応速度が速まるが、基本的には炭素1+陽子4つが炭素1つとアルファ線になる反応である。
また、b,cでは13N14Oがそれぞれベータ崩壊、ガンマ崩壊する前に次のステップに進む。
・ヘリウム燃焼
恒星の中心核に充分な量のヘリウムが蓄積された場合に起こる反応。水素原子核の核融合の後に残ったヘリウムは恒星の中心に沈殿し、重力により収縮して中心核の温度が上がる。約1K程度になると3つのヘリウム原子核がトリプルアルファ反応を起こし、炭素が生成され始める。
 3 4He C
ヘリウム中心核からの熱により核の周辺部では水素の核融合が継続する。
 

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