Что же мешает получить энергию из воды?

Что же мешает получить энергию из воды?

Такая возможность пока что кажется фантастиче­ской, но она вполне реальна. На пути к ее осуществ­лению наука уже преодолела немало трудностей. Уже решена сложнейшая проблема, как извлекать тяжелую воду из природной. Теоретически уже исследованы и рассчитаны условия, при которых возможны ядерные реакции между легкими атомами.

Но, к сожалению, исследователи встретили много трудностей. Насколько они серьезны, может показать прямой расчет: чтобы два атома могли вступить в ядер­ную реакцию, их ядра должны столкнуться, т. е. сбли­зиться до расстояния, начиная с которого межъядерные силы уже могут преодолеть электростатическое оттал­кивание — примерно до 10^-12 см.

Но ядра атомов защищены, как броней, своими электронными оболочками. Эти оболочки простира­ются на расстояние в десятки тысяч раз большее. А самое главное — ядра заряжены и отталкиваются друг от друга, как и все одноименно заряженные тела. Энергию, необходимую для того, чтобы преодолеть их взаимное отталкивание, рассчитать нетрудно. Из за­кона Кулона следует, что потенциальная энергия двух ядер, сблизившихся на расстояние 10^-12 см, должна быть равна:

если между собой сталкиваются элементы с атомными номерами Z₁ и Z₂.

Конечно, мир атомных величин не очень привычен и нагляден, и трудно сразу представить себе, какова же эта энергия — мала или не очень мала. Но легко сообразить, с какой скоростью должны сталкиваться атомы, чтобы преодолеть потенциальную энергию элект­ростатического отталкивания. Они должны обладать не меньшей кинетической энергией или по крайней мере равной. Следовательно, можно написать:

массу одного атома можно найти из атомного веса, зная, сколько атомов содержится в грамм-атоме:

Можно найти и скорость, с которой должны столк­нуться атомы, чтобы могла начаться ядерная реакция;

У дейтерия атомный номер Z=1. Масса изотопа А=2, следовательно, скорость атомов должна быть равна: V=3,8•10⁸ см в секунду, или 3800 км/сек. При обычной температуре физикам известна средняя ско­рость теплового движения у атомов дейтерия, она равна всего лишь 1,9 км/сек. При комнатной температуре — 293°К— кинетическая энергия молекул возрастает про­порционально абсолютной температуре, или, что то же самое, пропорционально квадрату скорости. Следова­тельно, чтобы средняя скорость молекул дейтерия была достаточной для реакции между ядрами, нужно на­греть тяжелый водород до температуры:

Итак, сталкиваться и реагировать между собой могут только ядра дейтерия, «нагретые» до температуры свыше миллиарда градусов. Вот в этом-то и заклю­чается довольно серьезное затруднение для подлинных героев науки — физиков, посвятивших свою жизнь труднейшей и величественнейшей из проблем — стрем­лению обеспечить энергией будущие поколения.