Плазма туралы мәлімет қазақша

Сөзбен «плазма» (грек тіл. «плазма» — «ресімделген») XIX ғасырдың ортасында болды деп атау бесцветную бөлігі қан (қызыл және ақ торпақ) және сұйықтық наполняющую тірі жасушалар. 1929 жылы америкалық физика Ирвинг Ленгмюр (1881-1957) иЛеви Жұқалап (1897-1971) деп атаған плазма ионизованный газ газоразрядной тұтқасы.
Ағылшын физик Уильям Крукс (1832-1919), изучавший электрлік разряд трубках с разреженным ауамен, былай деп жазды: «Құбылыстар откачанных трубках ашады дене ғылым жаңа әлем, материя болуы мүмкін төртінші жай-күйі».
Температураға байланысты кез келген зат өзгертеді, өзінің жай-күйі. Мәселен, су теріс (Цельсий бойынша) температурада қатты күйде кездеседі, аралығында 0-ден 100-ге дейін — сұйық, жоғары 100 °С—газ тәрізді. Егер температура өсіп, атомдар және молекулалар бастайды жоғалтып өз электрондары — ионизуются және газ айналады плазманы. Температура кезінде 1 000 000 °С плазма мүлдем ионизована — ол тек электрондар мен оң иондар. Плазма — өте таралған жай-күйі, заттар табиғаты, оған шамамен 99 % массасын Ғаламның. Күн, көптеген жұлдыздардың аймағында да болатыны анықталды, бұл толығымен ионизованная плазма. Сыртқы бөлігі жер атмосфераның (ионосфера) да плазма.
Тағы жоғары орналасады және радиациялық белдеуін бар плазманы. Полярлық жарқыл, найзағай, соның ішінде шарлы, бұл әр түрлі түрлері плазма көруге болады табиғи жағдайда Жер бетінде. Тек ничтожную бөлігі Ғаламның құрайды зат қатты күйінде — планетаның астероиды және шаң аймағында да болатыны анықталды.
Астында плазма физика түсінеді газ тұратын электрлік зарядталған және бейтарап бөлшектер, жиынтық электр заряды нөлге тең, т. с. шарт орындалса, квазинейтральности (сондықтан, мысалы, байламы электрондар, летящих вакуумда емес плазма: ол теріс заряд).

РЕТІНДЕ ПАЙДАЛАНАДЫ ПЛАЗМАНЫ

 

Неғұрлым кеңінен плазма қолданылады светотехнике — газды-разрядты шамдарына жариялайтын көше, күндізгі жарық шамдарына пайдаланылатын үй-жайларда. Сонымен қатар, әр түрлі газразрядты аспаптар: выпрямителях электр ток, кернеу стабилизаторларында, плазмалық усилителях және генераторлар өте жоғары жиілікті (ӨЖЖ), есептегіш ғарыштық бөлшектер.
Барлық деп аталатын газ лазерлер (гелий-неонды, криптоновый, диоксиде көміртегі және т. б.) шын мәнінде плазмалық: газды қоспаларды оларда ионизованы электр разряды.
Қасиеттері тән плазма ие электрондар өткізгіштік металда (иондар, қатаң бекітілген кристалдық торда жояды, олардың зарядтар), жиынтығы бос электрондардың және жылжымалы «тесік» (бос орын) жартылай өткізгіштердегі. Сондықтан, мұндай жүйелер деп атайды плазма қатты денелер
Газ плазмаға қабылданды бөлуге арналған низкотемпературную — 100 мыңға дейін градус және высокотемпературную — ден 100 млн градус. Бар генераторлар төмен температуралы плазма — плазмотроны, онда пайдаланылады электр доғасы. Көмегімен плазмотрона қыздыру қажет болады кез келген дерлік дейін газ 7000-10000 градус үшін сотые және мыңдық үлестер секунд. Құра отырып, плазмотрона пайда жаңа ғылым саласы — плазмалық химия: көптеген химиялық реакциялар жедел немесе жүріп жатыр, тек плазмалық ағыны. Плазмотроны қолданылады және тау-кен өнеркәсібі және металдарды кесу.
Құрылған сондай-ақ, плазмалық қозғалтқыштар, магнитогидродинамические электр станциялары. Әзірлейді әр түрлі схемалары плазмалық жеделдету зарядталған бөлшектердің. Орталық міндеті», » плазма болып табылады проблемасы басқарылатын термоядролық синтез.
Термоядерными деп атайды синтез реакциясы неғұрлым ауыр ядролардың ядролардың бірі жеңіл элементтердің (бірінші кезекте изотоптардың сутегі — дейтерий D және трития Т) кезінде жүретін өте жоғары температураларда (» 108 және одан жоғары).

Болып саналады, бұл қорларды химиялық отын адамзатқа жетеді бірнеше ондаған жыл. Біршама шектелген және барланған қорлар ядролық жанармай. Құтқару адамзат энергетикалық ашаршылық және іс жүзінде неисчерпаемым энергия көзі болуы мүмкін басқарылатын термоядролық реакциялар плазмадағы.
1 л әдеттегі су ұсталады 0,15 мл-ауыр су (D2O). Біріккен кезде, дейтерий ядролардың бірі-0,15 мл D2O бөлінеді сонша энергиясын, қанша оның түзіледі, жанған кезде 300 л бензин. Тритий табиғатта іс жүзінде жоқ, алайда, оны алуға болады, бомбардируя нейтронами n изотоп литий:
n+7 Li ® 4He + T
Ядросы сутегі атомы жоқ сияқты протон p. Ядросында дейтерий бар, сонымен қатар, тағы бір нейтрон, ал ядросында трития — екі нейтронның. Дейтерий және тритий әрекет ете алады және бір-бірімен он әр түрлі тәсілдермен. Бірақ ықтималдығы мұндай реакциялар ерекшеленеді кейде жүздеген триллион есе, ал саны бөлінетін энергия — 10-15 рет. Практикалық қызығушылық тудырады, оның үшеуі:
D + D ® T + p + 4МэВ ;
D + D ® 3не + n + 3,3 МэВ;
D + T ® 4He + n + 17,6 МэВ.
Егер ядро қандай көлемде бір мезгілде енеді реакция, энергия бөлінеді лезде. Жүреді термоядролық жарылыс болды. Реакторда сол синтез реакциясы тиіс өтуі баяу.
Жүзеге асыруға басқарылатын термоядролық синтез әлі күнге дейін мүмкін болмады, ал артықшылығы ол сулит аз емес. Энергия бөлінеді кезінде термоядролық реакциялар массасының бірлігіне отын миллиондаған есе көп энергия химиялық отын және, демек, жүздеген есе арзан. Қазақстан да термоядролық энергетикаға жоқ шығарынды жану өнімдерінің атмосфераға радиоактивті қалдықтарды. Ақырында, термоядролық электр станциялары алынып тасталды жарылыс болды.
Кезінде синтезінің негізгі бөлігі энергия (75 %) түрінде бөлінеді кинетикалық энергиясын нейтрондардың немесе протондардың. Егер баяу нейтрондар қолайлы зат, ол қызады; алынған жылулықты айналдыру оңай электр энергиясына. Кинетикалық энергиясы зарядталған бөлшектер — протондар — ға өзгертіледі электр тікелей.
Реакция синтез ядро біріктірілуі Тиіс, бірақ олар заряжены оң және, демек, заң бойынша Кулон, итеріледі. Еңсеру үшін күш отталкивания, тіпті ядрам дейтерий және трития бар ең аз заряды (Z = 1), энергия қажет шамамен 10 немесе 100 кэВ. Оған сәйкес температура тәртібін 108-109. мұндай температурада кез келген зат күйде жоғары температурада плазма.
Тұрғысынан классикалық физика синтез реакциясы мүмкін емес, бірақ бұл жерде көмекке келеді таза кванттық — туннель әсері. Вычислено, бұл температура тұтандыру бастап, оның бөлу, энергиясы асып түседі, оның шығыны үшін реакциялар дейтерий— тритий (DТ) тең шамамен 4,5*107, ал реакциялар дейтерий—дейтерий (DD) — шамамен 4*108 К. Әрине, оның реакциясы DТ. Қыздырады плазманы электр тогымен, лазерлік сәулемен, электромагнитті толқынмен келген және басқа да тәсілдермен. Бірақ маңызды ғана емес, жоғары температура.
Жоғары концентрациясы, жиі кездесетін бір-бірімен бөлшектер, сондықтан көрінуі мүмкін, бұл жүзеге асыру үшін термоядролық реакциялар жақсы пайдалана плазманы жоғары тығыздығы. Алайда, егер 1 см3-плазма ұсталынды 1019 бөлшектердің (молекулалардың концентрациясы газға қалыпты жағдайлары кезінде), қысым онда температура кезінде термоядролық реакциялар достигало еді тәртібін 106 атм. Мұндай қысымға шыдамайды бірде-бір конструкциясы, сондықтан плазма тиіс разреженной (концентрациясы шамамен 1015 бөлшектер 1 см3). Бөлшектердің соғылуына бұл жағдайда орын сирек, және қолдау үшін реакциялар ұлғайту қажет болу уақыты олардың реакторда немесе кезінде ұстап қалу. Демек, жүзеге асыру үшін термоядролық реакциялар қарастыру қажет туындысы концентрациясы плазма бөлшектерінің кезінде оларды ұстап қалуға. Үшін реакциялар DD бұл туындысы (деп аталатын өлшем Лоусона) сияқты 1016/см3, ал реакция DТ — 1014с/см3. Демек, реакция DТ іске асыру жеңілірек DD.
Қашан начинались зерттеу плазма көрінген, бұл жүзеге асыруға басқарылатын синтез береді тез. Бірақ уақыт өте келе, белгілі бір жоғары температуралық плазмада болып жатқан күрделі процестерді және шешуші роль ойнайды көптеген тұрақсыздық. Бүгін әзірленеді бірнеше типтегі құрылғыларды олардың өткізу жоспарланып отыр термоядролық синтез. Неғұрлым перспективалы болып саналады токамаки (сокращение от «магниттік катушкалары бар тороидалдық КАмера Магниттік КАатушками»). Токамак білдіреді гигант трансформатор, алғашқы катушка оның намотана арналған өзек, ал екінші бар жалғыз сатысы — вакуумдық камераға нысанында бублика, сондай-ақ тора (лат. TORUS — «біртекті»), плазмалық бау ішінде. Жүйесі магниттерді ұстайды бау камераның ортасында, ал ток күші мың ампер нагревает оның талап етілетін температураға дейін. Нейтрондар пайда болған барысында термоядролық реакциялар, сіңіп кетеді » бланкете — қабатындағы заттар, қоршаған камераны. Выделяющееся бұл ретте жылу пайдалануға болады электр энергиясын алу үшін.
Қарамастан кажущуюся қарапайымдылығы токамак, бірде-бір құрылғы осындай үлгідегі бермеген оң шығу энергиясы. Үлкен үміт жүктеледі жобаланатын қазіргі уақытта гигант токамак ITER. Осы орнату, егер ол салынуы 2005 ж., болжамды шығу қуаты 1,5 • 109 Вт. Арасында басқа да жобаларды атап өткен жөн екі: стелларатор алда мен құрылғылар инерциялық плазманы ұстау.
Магнит өрісі күрделі нысандағы, удерживающее плазманы айналмалы камерада токамак, противодействует өз өріс плазмалық баудың, ол ұмтылады изогнуть траекториясын зарядталған плазма. «Стеллараторе (лат. STELLA — Звезда») плазмада мүмкіндік берді нысаны да, қандай ол «қалайды», және қалдырды ғана өріс, сжимающее бау. Вакуумдық камера сатып алды өте қаларлық түрі, ал көптеген магниттік катушка — өте күрделі нысаны. Эксперименттер арналған стеллараторах жүріп жатыр әр түрлі елдерде, бірақ қол жеткізуге қажетті температурасы мен уақытын плазманы ұстау әзірге мүмкін болмады.
Түбегейлі әдісі болып табылады инерциялық плазманы ұстау негізделген инерция реакциялық қоспаны, мгновенном қыздыру (мысалы, лазерлік (импульс) разлетается бірден емес. Ампуланы орналасқан қоспасы дейтерий с тритием, облучают барлық тараптардың {лазерлік импульстармен ұзақтығы дейін 10-10 және жиынтық қуаты шамамен 1020 Вт/см Қабық ампулалар буланады, кеңейтілетін газдар және жарық қысымы сжимают оның мазмұны шамамен 50 мың рет. Қысым қоспасы артады дейін 1 млн. атм, ал оның тығыздығы — ге дейін 50-100 г/см3. Мұндай жағдайда басталады термоядролық реакция.
Бірақ мен осы жолда бар бірқатар технологиялық қиындықтарды емес, мүмкіндік беретін айналдыру эксперименттік лазерлік қондырғының өнеркәсіптік реакторлар.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *