Край: ученик 10 клас B
Какво е ПЛАЗМА
Думата "плазма" (от "плазма" гръцката -. "Разрешение") в средата на ХIХ век. Те става известен като безцветно част на кръвта (без червени и бели кръвни клетки) и течност, която изпълва живите клетки. През 1929, American физика Irving Longmyur на (1881-1957) Тънко единадесетте (1897-1971), наречена дейонизирана плазмен газ в тръбата за разтоварване.
Английски физик Уилям Крукс (1832-1919), който е учил електрически разряд в тръби с разреден въздух, той пише: "Явленията в вакуумна среда откриват един нов свят на физическата наука, в която материята може да съществува в четвърто състояние."
В зависимост от температурата на всички съществени промени неговото състояние. По този начин, вода отрицателен (Целзий) температурите са в твърдо състояние в границите от 0 до 100 "С -. В течност над 100 ° С в газообразно Ако температурата продължава да се покачва, атомите и молекули започват да губят електрони - йонизирани и газ в плазма при температури над 1 000 000 ° с в плазмата е напълно йонизиран -. тя се състои само от електрони и положителни йони плазма -. най-разпространената състояние на материята в природата, тя представлява около 99% от масата на вселената Sun, повечето от звезди, мъглявини. - този елемент lnostyu йонизирана плазма. Външната част на земната атмосфера (йоносферата) и плазмата.
Още радиация ленти, разположени по-горе, съдържаща плазма. Aurora, мълния, включително топката - всички тези различни видове плазма, която може да се наблюдава при естествени условия на Земята. И само една малка част от вселената е материал в твърдо състояние - планети, астероиди и прах мъглявините на.
Съгласно плазмената физика разбере газ, състоящ се от електрически заредени и неутрални частици, където общата електрически заряд е нула, т. П. състояние квази-неутралност (следователно, например сноп от електрони, плаващи под вакуум без плазма: носи отрицателен заряд).
Плазмата е най-широко използвани в осветителната техника - в газоразрядни лампи, осветяващи на улицата, и флуоресцентните лампи, използвани в стаите. Освен това, в различни газоразрядни устройства: електрически ток изправители, напрежение стабилизатори, плазмени генератори и усилватели свръхвисока честота (UHF), космически броячи на частиците.
Всички така наречените газови лазери (.., хелий-неонов, криптон, въглероден диоксид, и т.н.) всъщност плазма: газова смес са йонизирани в електрически разряд.
Информацията характерни за плазма, имат проводникова електрони в метала (йони, които са определени в кристалната решетка, техните такси се неутрализират), множество свободни електрони и подвижни "дупки" (позиция) на полупроводници. Следователно, тази система се нарича плазмени твърди
плазмата на газа обикновено е разделена на ниска температура - до 100 хиляди градуса и висока температура -. Към 100 млн К. Има генератори на нискотемпературни плазма - плазмени генератори, които използват електрическа дъга. С плазмената горелка може да се нагрява почти всеки газ 7000-10000 градуса стотни или хилядни от секундата. Със създаването на плазмената горелка, нова област на науката - плазма химия, че много химични реакции се ускоряват или са само в плазмения лъч. Плазмени горелки се използват в минната промишленост и за рязане на метал.
Също така е създаден плазмени двигатели, MHD електроцентрала. Развитите различни схеми на плазмената ускоряване на заредени частици. Основната задача на физика на плазмата е проблемът на контролирания термоядрен синтез.
Термоядрен синтез реакция, наречена по-тежки ядра на ядрата на леки елементи (главно изотопи на водород - деутерий и тритий T D), протичащи при много високи температури ( "Август 10 К и по-горе)
Ин виво термоядрени реакции възникват на слънцето водородни ядра са свързани една с друга образува хелий ядро, това генерира значително количество енергия. Изкуствен реакция ядрен синтез е извършена в водородна бомба.
Контролирания термоядрен Реакциите
Смята се, че запасите от химически гориво на човечеството ще продължи в продължение на няколко десетилетия. Ограничени и доказани запаси от ядрено гориво. Запазване на човечеството от глад и енергия, за да стане почти неизчерпаем източник на енергия може да бъде контролиран термоядрен реакции в плазмата.
В 1 литър чиста вода, съдържаща 0,15 мл тежка вода (D2 О). При сливане деутерий ядра на 0.15 мл D2 О разпределени същото количество енергия, тъй като се образува по време на горенето на 300 литра бензин. Тритий е естествено почти не съществува, но тя може да бъде получена чрез бомбардиране неутрони N литиев изотоп:
п + 7 Li # 61614; 4 Той + T
Ядрото на водородния атом е не повече от протон стр. ядро деутерий съдържа, освен това, друг неутрони и тритий ядро - две неутрони. Деутерий и тритий могат да реагират помежду си, десет различни начина. Но вероятността от такива реакции са различни пъти в стотици трилиони пъти, както и количеството енергия, освободена - 10-15 пъти. Практически интерес са само три от тях:
D + D # 61614; T + р + 4MeV;
D + D # 61614; 3 Той + п + 3,3MeV;
D + T # 61614; 4 Той + н + 17,6MeV.
Ако всички ядра в определена сума в същото време да реагират, се освобождава енергия мигновено. Термоядрен взрив се случва. В реактора за синтез на реакцията трябва да се извършва бавно.
Извършва контролирания термоядрен синтез не е било възможно до сега, както и ползите, които той обещава много. Енергията, освободена в термоядрени реакции на единица маса гориво, в милиони пъти енергията на химическа гориво, а оттам стотици пъти по-евтино. В термоядрена енергия без емисии на продукти на горенето в атмосферата и радиоактивните отпадъци. И накрая, в сила термоядрена експлозия е изключено.
По време на синтеза, повечето от енергията (над 75%) се отделя като кинетичната енергия на неутроните или протони. Ако се забави неутроните в подходящ материал, той се нагрява; получената топлина лесно се превръща в електрическа енергия. Кинетичната енергия на заредени частици - протони - преобразува в електричество директно.
В ядрото на реакцията на синтез трябва да бъдат свързани, но те са положително заредени, а оттам и от закона на Кулон, са отблъснати. За преодоляване на отблъскване сила, дори деутерий и тритий ядра като най-ниската заряд (Z. = 1) изисква енергия от около 10 КЕВ или 100. Това съответства на температурата от порядъка на 10 8 до 10 9 К. При такива температури, всяко вещество, е в състояние на плазма с висока температура.
От гледна точка на класическата физика, реакцията на синтез е невъзможно, но тук идва на помощ на чисто квантово - тунелиране ефект. Изчислено, че температурата на запалване, от които освобождаването на енергия надвишава загубата му за реакцията на деутерий тритий (DT) е приблизително 4.5 х 10 7 К, и реакционната деутерий-деутерий (DD) - около 4 * 10 Август К. естествено, предпочитано реакция DT на. Загрейте плазмата електрически ток, лазерно излъчване, електромагнитни вълни и по други начини. Но е важно не само да се висока температура.
Колкото по-висока концентрация, по-често те се сблъскват с други частици, така че тя може да изглежда, че за термоядрени реакции е добре да се използва плазма с висока плътност. Въпреки това, ако 1 cm 3, съдържащи се в плазмата 19 октомври частици (концентрация на молекули в газ при нормални условия), налягането в реакциите на синтез при температура достига около 10 до 6 атмосфери. Такова налягане не издържат на всеки един дизайн, но тъй плазма трябва да бъде разреден (с концентрация от около 15 октомври частици в 1 cm 3). Сблъскване между частиците в този случай са по-редки, и да се поддържа реакцията необходимо да се увеличи времето за пребиваване в реактора, или времето на задържане. Това означава, че за термоядрени реакции, за да се считат продукта на концентрацията на плазма частици по време на задържане. За реакции DD този продукт (нарича критерий Лоусън) е 10 16 / cm3 и реакция DT - 14 октомври и / см 3. Следователно, DT реакция реализират по-леки от DD.
Когато започвате плазма изследвания, изглежда, че учението ще бъде в състояние бързо контролиран синтез. Но с течение на времето стана ясно, че плазмата на висока температура срещащи сложни процеси и ролята на мулти нестабилност. Днес тя се развива няколко типа устройства, които се очаква да се извърши сливане. Най-обещаващите са токамаци (съкратено "тороидални камера с магнитна KAatushkami"). Токамак представлява гигантски трансформатор, чиято първична намотка е навита върху сърцевина и вторичната намотка има един - вакуумна камера под формата на поничка, на тороид (лат TORUS -. «Bulge") Плазма кабел вътре. система магнит притежава кабел в центъра на камерата, и ток на хиляди ампери това се нагрява до желаната температура. Неутроните са генерирани в течение на слети реакции се абсорбира в одеяло на - слой материал обгражда камерата. Топлината освободен по време на тази топлина може да се използва за генериране на електричество.
Магнитното поле на сложна форма задържащ плазма в токамак кръгова камера противодейства на собствен областта, плазмената щипка, която има тенденция да се огъват на траекторията на заредени частици на плазмата. В стеларатор (от латинската Стела. - Star ") плазма могат да бъдат под формата на това, което" иска ", и остави само на полето, компресиране на мозък. Вакуумната камера има много странен поглед, и множество магнитни бобини - доста сложна форма. Опитите с стелараторите са в различни страни, но за да се постигне желаното време на температура и плазма раждане все още не е успял.
Фундаментално различен метод е инерционно задържане на плазмата, въз основа на инерцията на реакционната смес, която при моментната нагряване (например, лазер (пулс) не е непосредствено разпръсва. Ампула който е смес от деутерий и тритий се облъчва от всички страни
Но по пътя има редица технологични трудности, не позволява да се превърне експерименталните лазерни системи в промишлени реактори.
Свързани статии