التفاعلات الحرارية النووية Thermonuclear Reactions

أولا: دورة البروتون - بروتون Proton - Proton Cycle

وهذه تشمل التفاعلات التالية:

وتنتهي هذه السلسلة بالتفاعل :

(1) ...........

أو بالتفاعل الأقل احتمالا:

عندما ننظر إلى هذه التفاعلات نجد أن محصلتها جميعاً يمكن كتابتها على الصورة التالية:

(2) .............

لاحظ هنا أن البوزيترونات (⁺e) سوف يحدث لها أفناءاً ويتحرر تبعاً لذلك قدراً من الطاقة يساوي 1.02 Mev . ومن ثم فإن الطاقة الناتجة عن التفاعل (2) تساوي Mev 26.73

ثانياً: دورة الكربون Carbon Cycle:

وتشمل هذه التفاعلات التالية:

(3)...............

ثم يتحلل النيتروجين بعمر نصف قدره حوالى 9,96 دقيقة حب التفاعل:

(4)...............

ثم يتحلل الأكسجين بعمر نصف قدره حوالى 124 ثانية حسب التفاعل:

لاحظ هنا أن هذه السلسلة من التفاعلات تبدأ بالكربون أو بالنتروجين حيث يتبادل هذان العنصران الظهور في السلسلة. إلا في حالة التفاعل الأخير فإن هناك احتمالا لتكون الأكسجين (¹⁶₈O) وانطلاق أشعة γ. إلا أن هذا الاحتمال لا يتجاوز ^5-10 من الاحتمال الأخير كما وأننا نلاحظ أن الكربون والنيتروجين هنا يعملان كعاملين مساعدين catalysts في الكيمياء إذ أن تأثيرها النهائي هو مساعدة التفاعل على الحدوث ⁴₂He وليس الدخول فيه. وينتج أن التأثير النهائي للعمليات (16 -3) هو تحول أربع نويات هيدروجين إلى نواة ⁴₂Hl. وبجمع الطاقات والأخذ في الاعتبار طاقات تلاشي البوزنيترونات ينتج أن الطاقة الناتجة هنا تساوي Mev 26.73. وهذا بالضبط ما وجدناه في دورة البروتون- البروتون.

ثالثا: دورة الأوكسجين:

وتشمل هذه التفاعلات التالية:

(5)..............................

عندما ننظر جيداً إلى هذه العمليات نجد أن المحصلة هي عبارة عن اندماج أربعة بروتونات لتكون نواة الهيليوم. وبجمع الطاقات نجد أن الطاقة المتحررة تساوي Mev26.73 تماماً كما هي في السلسلتين السابقتين.

إذا اعتبرنا الشمس فرن نووي درجة حرارته حوالي K 10⁷ وإنها تتكون بصورة رئيسية من غاز من البروتونات وأن الجرام الواحد منها به حوالي 10²³ × 2 بروتون وإنها تستمد طاقتها من الاندماج النووي، حيث تندمج أربعة بروتونات لتكون نواة هيليوم ويتحرر تبعاً لذلك مقداراً من الطاقة قدره Mev 26.73 فإذا كان معدل الطاقة الإشعاعية التي تصل الأرض عند مدارها يساوي حوالي 10³ W/m² × 1.3 وأن معدل الطاقة المشعة من الشمس يساوي تقريباً 10²⁶W × 4 فإنه يمكن تقدير الفترة الزمنية التي يمكن أن تحياها الشمس قبل أن تستهلك ما بها من بروتونات. باعتبار أن كتلة الشم تساوي حوالي 10³⁰K × 2 لقد وجد عمر الشمس سيساوي عندها حوالي 3×10¹⁰ سنة. وذلك باعتبار أنها سوف تستمر في إشعاع الطاقة بنفس معدلها الحالي.