Синтез дейтерия , также называемый горением дейтерия , представляет собой реакцию ядерного синтеза , происходящую в звездах и некоторых подзвездных объектах , в которой ядро дейтерия и протон объединяются, образуя ядро гелия-3 . Это происходит как вторая стадия протон-протонной цепной реакции , в которой ядро дейтерия, образованное из двух протонов , сливается с другим протоном, но может происходить и из первичного дейтерия.
Дейтерий является наиболее легко сливающимся ядром, доступным для аккрецирующих протозвезд , [1] и такое слияние в центре протозвезды может происходить при температуре выше 10 6 K . [2] Скорость реакции настолько чувствительна к температуре, что температура не поднимается намного выше этого значения. [2] Энергия, генерируемая термоядерным синтезом, вызывает конвекцию, которая переносит генерируемое тепло на поверхность. [1]
Если бы не было дейтерия, доступного для слияния, то звезды набирали бы значительно меньшую массу на фазе до главной последовательности , поскольку объект коллапсировал бы быстрее, и происходил бы более интенсивный синтез водорода , препятствующий аккреции вещества объектом. [2] Синтез дейтерия способствует дальнейшему увеличению массы, действуя как термостат, который временно останавливает повышение центральной температуры выше примерно одного миллиона градусов, температуры недостаточно для синтеза водорода, но дает время для накопления большего количества массы. [3]Когда механизм переноса энергии переключается с конвективного на радиационный, перенос энергии замедляется, позволяя температуре повышаться и водородному синтезу вступать во владение стабильным и устойчивым образом. Водородный синтез начнется в10 7 К .
Скорость генерации энергии пропорциональна (концентрация дейтерия) × (плотность) × (температура) 11,8 . Если ядро находится в стабильном состоянии, генерация энергии будет постоянной. Если одна переменная в уравнении увеличивается, две другие должны уменьшаться, чтобы производство энергии оставалось постоянным. При повышении температуры до степени 11,8 потребуются очень большие изменения либо концентрации дейтерия, либо его плотности, чтобы вызвать даже небольшое изменение температуры. [2] [3] Концентрация дейтерия отражает тот факт, что газы представляют собой смесь обычного водорода, гелия и дейтерия.
Масса, окружающая радиационную зону, по-прежнему богата дейтерием, и синтез дейтерия протекает во все более тонкой оболочке, которая постепенно смещается наружу по мере роста лучистого ядра звезды. Генерация ядерной энергии в этих внешних областях с низкой плотностью заставляет протозвезду набухать, задерживая гравитационное сжатие объекта и откладывая его прибытие на главную последовательность. [2] Полная энергия, доступная при синтезе дейтерия, сравнима с энергией, выделяемой при гравитационном сжатии. [3]
Из-за нехватки дейтерия во Вселенной запасы протозвезды ограничены. Через несколько миллионов лет он будет полностью израсходован. [4]