Токамак
Наша планета купається в потоках світла і тепла, і все це – завдяки ядерним реакціям синтезу, що йде на Сонці. А чи можемо ми тут, на Землі, отримувати енергію ядерного синтезу і застосовувати її – без всякої загрози – для потреб людства? На Сонці чотири ядра водню (чотири протона) зливаються в ядро гелію. Його маса менше, ніж маса чотирьох протонів. Недостатня маса перетворюється на енергію згідно співвідношенню Ейнштейна Е = тс2. Величезні тиску і температури, необхідні для протікання на Сонці реакцій синтезу, створюються його величезної гравітацією.
Вчені намагаються здійснити ядерні реакції синтезу на Землі, створюючи досить високі температури і щільності, так що газ, що складається з ізотопів водню (дейтерію і тритію), стає плазмою, сумішшю вільних ядер і електронів. Ці ядра могли б злитися, утворюючи ядра гелію і вільні нейтрони і вивільняючи енергію. На жаль, ніякої матеріал не витримує високих температур, необхідних для протікання реакцій синтезу. Одне з можливих рішень цієї задачі – токамак. У токамаке застосовується складна система магнітних полів, яка стискає і утримує плазму у вакуумній камері у формі тора (бублика). Плазму можна нагріти магнітним стисненням, мікрохвильовим вивченням, електричним полем і пучком швидких нейтральних атомів. Далі плазма циркулює в токамаке, не торкаючись його стінок. Найбільший у світі токамак ITER споруджується зараз у Франції.
Вчені продовжують удосконалювати свої токамаки, ставлячи за мету створити установку, в якій виробляється більше енергії, ніж витрачається на підтримання її роботи. Будь такою токамак побудований, він був би дуже вигідний. По-перше, легко отримати потрібну йому (невелике) кількість палива. По-друге, реакція синтезу не створює проблеми високорадіоактивних відходів, яка існує для сучасних ядерних реакторів ділення, де великий вихід енергії супроводжує розвал важких ядер (наприклад, урану) на менші частини.
Токамак був винайдений в 1950-х рр. радянськими фізиками Ігорем Таммом та Андрієм Сахаровим і вдосконалений Левом Арцимовичем. У наші дні вчені вивчають також можливе інерційне утримання гарячої плазми за допомогою лазерних пучків світла.
Related posts:
- Енергія зв’язку і дефект мас Нуклони всередині ядра утримуються ядерними силами. Їх утримує певна енергія. Виміряти цю енергію безпосередньо досить складно, однак можна зробити це побічно. Логічно припустити, що енергія, яка потрібна для розриву зв’язку нуклонів в ядрі, буде дорівнює чи більше тієї енергії, яка утримує нуклони разом. Енергія зв’язку та енергія ядра Цю прикладену енергію вже легше виміряти. Зрозуміло, […]...
- Що таке термоядерна реакція Поряд з реакцією ділення важких ядер енергетично вигідним виявляється і зворотний в деякому розумінні процес – синтез легких ядер, тобто злиття ядер легких елементів (розташованих на початку періодичної таблиці) з утворенням більш важкого ядра. Щоб почалося злиття ядер, їх потрібно зблизити впритул – щоб вступили в дію ядерні сили. Для такого зближення потрібно подолати кулонівське […]...
- Енергія зв’язку нуклонів у ядрі Енергією зв’язку називається енергія, яку необхідно затратити для того, щоб розщепити ядро. Її звичайно виражають у мегаелектронвольтах (Мев) (1 Мев= 1,6 – 10-13Дж). Стійкість атомного ядра характеризується енергією зв’язку (Езв). Під енергією зв’язку ядра розуміється енергія, необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони. Базуючись на законі збереження енергії можна сказати, що енергія зв’язку дорівнює […]...
- Чому Сонце світить і гріє? Земля віддалена від Сонця на 172 млн. Км, маса світила в 1,3 млн. Разів більша за масу Землі. При цьому, Сонце, на відміну від нашої планети, не є твердим тілом – це величезний гзаовий куля, з температурою на поверхні в 6000 градусів Цельсія. Може здатися дивним, але достовірно наука відповісти на питання “чому світить Сонце” […]...
- Характеристика і склад Сонця Наше Сонце – одна з мільярдів зірок. Є зірки, значно більші, ніж Сонце (гіганти), є зірки і менше Сонця (карлики). Такі зірки, як Сонце, живуть приблизно 10-15 мільярдів років. Маса Сонця 1,9891 – 1030 кг, т. Е. 332 946 мас Землі, або 99,866% від сумарної маси всієї Сонячної системи. Середній діаметр 1,392 – 109 м, […]...
- Як з’являються зірки? Зірки народжуються з особливої речовини, що утворюється в результаті довгого процесу конденсації хмар з газу і пилу в міжзоряному просторі. Неоднорідність і різна концентрація розподілу цієї речовини в таких хмарах призводить до того, що з’являються області з підвищеною щільністю. У цих областях сили гравітації частинок значно перевищують газовий тиск, в результаті речовина в таких газово-пилових […]...
- Порівняння атома і ядра Атомна і ядерна фізика істотно розрізняються за масштабами об’єктів вивчення. Атоми, маючи майже таку ж масу, як і ядра, займають набагато більше місця в просторі. Розміри атомів ~ 10-10 м, що майже на 5 порядків більше розмірів ядер. Ядра упаковані дуже щільно, і зруйнувати їх набагато важче, ніж атоми. Необхідні для цього енергії різняться в […]...
- Які атоми найпоширеніші? Найпоширеніші атоми у Всесвіті – це атоми водню, найлегші з усіх атомів. Друге місце за поширеністю займають друге і по тяжкості атоми – це атоми гелію. На частку водню і гелію припадає близько 99% всіх атомів у Всесвіті! Справа в тому, що в основному з цих атомів (точніше, з ядер цих атомів) складаються зірки – […]...
- Маса молекул Визначити масу молекули звичайним шляхом, тобто зважуванням, звичайно, неможливо. Вона для цього занадто мала. В даний час існує багато методів визначення мас молекул, зокрема, за допомогою мас-спектрографа визначені маси всіх атомів таблиці Менделєєва. Оскільки маси атомів і молекул надзвичайно малі, то при розрахунках зазвичай використовують не абсолютні, а відносні значення мас, одержувані шляхом порівняння мас […]...
- Характеристики зірок: світність, спектральний клас Основними характеристиками зірок є світність і спектральний клас. Світність – це кількість енергії, випромінюваної зіркою в одиницю часу. Спектральний клас – це характеристика зірки, пов’язана з її температурою, світністю, кольором і видом спектру. Зірки розділені на десять спектральних класів, які позначаються буквами W, O, B, A, F, G, K, M, L, T. У таблиці наведено […]...
- Відкриття гелію “Зараз, коли наповнені гелієм повітряні кульки бачиш на кожному дитячому дні народження, може здатися дивним, – пишуть брати Гарфінкл, фізик Девід і письменник Річард, – що [в 1868 р] гелій був оповитий такою ж таємницею, як сьогодні – темна матерія. Тоді це була речовина, ніколи не зустрічалося на Землі, виявлене тільки на Сонце, та й […]...
- Що таке енергія атома? Вчені століттями вважали атом неподільною часткою. Потім виявили, що його можна “розібрати” на складові частини, але це стосувалося тільки ядра і електронів, само атомне ядро все ще продовжували вважати неподільним. І тільки наприкінці XIX століття було встановлено, що ядра атомів теж можуть розпадатися на частини, випускаючи промені і тепло. Це явище було названо радіоактивністю. А […]...
- Енергія: потенційна і кінетична енергія Слово “енергія” в перекладі з грецької мови означає “дія”. Енергійною ми називаємо людину, яка активно рухається, роблячи при цьому безліч різноманітних дій. Енергія у фізиці І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати і вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи […]...
- Модель атому Резерфорда Щоб отримати такий результат експерименту, необхідно зосередити позитивний заряд в меншому розмірі, в результаті чого вийде більше електричне поле. За формулою потенціалу поля можна визначити необхідний розмір позитивної частинки, яка змогла б відштовхнути альфа-частинку в протилежному напрямку. Радіус її повинен бути близько максимум 10-15 м. Саме тому Резерфорд запропонував планетарну модель атома. Дана модель названа […]...
- Чи справді атом неподільний? На початку 20-го століття англійський вчений Ернест Резерфорд, “обстрілюючи” атоми пучками швидких частинок, виявив, що деякі з них після зіткнення з атомами відскакують назад! Це означало, що всередині атома існує крихітне атомне ядро, в якому зосереджена майже вся маса атома. Розрахунки, зроблені на підставі цього досвіду, показали, що розміри атомного ядра приблизно в сто тисяч […]...
- Зміна кінетичної і потенційної енергії Всі тіла володіють одним з видів енергії, або двома одночасно, як летить літак. Енергії в тілах можуть змінюватися, як в хитному маятнику. Або якщо ми візьмемо м’яч і кинемо його зверху на асфальт. Слідкуйте за ситуацією: Коли ми підняли м’яч, він набрав потенційну енергію; Відпустивши м’яч, ми дозволяємо потенційної енергії перетворюватися в кінетичну. З падінням […]...
- Будова атома Знання будови атома дає можливість передбачити властивості елементів, простих і складних елементів, пояснювати механізми виникнення хімічних реакцій. Сьогодні вважають, що фундаментальними частинками атома є кварки і лептони. Електрон відноситься до лептонам. А протон і нейтрон складаються з трьох кварків кожен, які з’єднані глюонами. Протони і нейтрони (нуклони) утримуються в ядрі дуже сильними ядерними силами, які […]...
- Коли з’явилося Сонце? Сонце – найближча до Землі зірка. Воно являє собою гігантський газовий кулю, що складається в основному з водню, і знаходиться в центрі Сонячної системи. Твердої речовини на Сонці немає. Що таке Сонце? Сонце таке велике, що всередині його без праці вмістився б мільйон планет, подібних нашій Землі. Воно не схоже на інші зірки тому, що […]...
- Будова ядра атома Після дослідів Резерфорда, які виявили пристрій атома, природно, виникло запитання: з чого складається атомне ядро? Відповіді довелося чекати двадцять років – до відкриття нейтрона. Ядро найпростішого атома водню, як ви пам’ятаєте, було названо протоном. Протон має позитивний заряд e = 1,6 ■ 10-19 Кл (рівний по модулю заряду електрона) і масу mp = 1,6726 ■ […]...
- Космічні промені – конспект “Історія досліджень космічних променів – це розповідь про наукові пригоди, – пишуть вчені з Обсерваторії ім. П’єра Оже (призначеної для спостереження космічних променів і побудованої в 2008 р в аргентинському місті Маларгу. – Прим. Пер.). – Протягом майже століття вчені, які вивчали їх, підіймалися на гірські вершини, літали на монгольф’єрів, добиралися до найвіддаленіших куточків Землі, […]...
- Зміна внутрішньої енергії тіла при теплових процесах Теплові явища – це явища, пов’язані з процесами нагріву і охолодження, зміною агрегатного стану, тобто плавлення і затвердіння, випаровування і конденсації. Розглянемо теплові явища з точки зору зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна температури тіла залежить від зміни кінетичної енергії руху молекул в цьому тілі. При цьому зміні підлягає і потенційна енергія взаємодії цих молекул, виключаючи […]...
- Внутрішня енергія: доповідь Внутрішня енергія – найважливіша умова існування і характеристика всіх тіл живої та неживої природи. Для того щоб визначити її значення в організації життя на нашій планеті, згадаємо основні фізичні поняття термодинаміки. Макроскопічні тіла складаються з рухомих і взаємодіючих частинок: молекул, атомів, іонів. У свою чергу, атоми і ядра атомів теж складаються з рухомих і взаємодіючих […]...
- Кулонівський бар’єр: розрахунок, сутність, роль в природі В ядерних процесах, як відомо, виявляють себе три типи фундаментальних взаємодій: сильне, слабке і електромагнітне, причому перші два характеризуються надзвичайно малим радіусом дії. На відстанях, що перевищують цей радіус, взаємодія ядер і частинок визначається дальнодіючими електромагнітними силами, що виникають між об’єктами мікросвіту, що мають особливу властивість – електричний заряд. Один з проявів дії таких сил […]...
- Нова космологічна теорія Нова космогонічна теорія (НКТ) з’явилася в кінці XX століття, авторами є російські вчені А. Є. Ходько і М. Г. Виноградова [6]. У НКТ представлені теоретичні обгрунтування і взаємопов’язане розвиток основних форм матерії на генетичній основі: а) визнання основних форм матерій, що беруть участь в процесі космогенеза: фізичного вакууму, водню і променевої енергії; б) основного процесу […]...
- Джерела енергії зірок Зірки світять дуже і дуже довго. Звідки ж береться величезна енергія, необхідна для випромінювання зірок? Успіхи ядерної фізики і квантової механіки дозволили зробити висновок про те, що таким джерелом є термоядерні реакції, що відбуваються в надрах зірок завдяки дуже високих температур. Це реакції синтезу ядер гелію з ядер водню (протонів). 2 протона на величезній швидкості […]...
- Ядерні реакції – доповідь Минула тема зачіпала процеси, що дозволяють розщепити ядро на складові частини. Зараз ми поговоримо з Вами, яким чином це може статися. Безліч вчених проводили досліди над радіоактивними елементами. Вони прагнули змінити період радіоактивного розпаду елементів під дією зовнішніх сил, підвищуючи температуру, поміщаючи частку в магнітне поле, а також багато інших експериментів, що включають в себе […]...
- Типи ядерних перетворень Якщо в ядрі занадто багато протонів або нейтронів, то такі ядра не стійкі і зазнають мимовільні перетворення, в результаті яких змінюється склад ядра, і, отже, ядро атома одного елемента перетворюється на ядро іншого елемента. При цьому процесі ядра, випускають радіоактивні випромінювання. Існують наступні види ядерних перетворень: альфа-розпад, бета-розпад (електронний та позитронний), електронний захват, внутрішня конверсія. […]...
- Хімічні елементи і неорганічні сполуки H (Hydrogenium), № 1 Маса атома водню дорівнює 1 а. е. м. Проста речовина водень складається з двоатомних молекул, його формула – Н2. При звичайних умовах водень – газ, не має кольору і запаху, погано розчинний у воді. При сильному стисненні і охолодженні він переходить в рідкий стан. Рідкий водень кипить при -253 ° С. […]...
- Факти про Сонце Сонце – дивна зірка, яка дарує світло і тепло всім нам. Цікаві факти про це світилі представлені нижче. Сонце є центром Сонячної системи, а його маса становить 99,8% від маси всієї Сонячної системи. Сонце – найближча до нас зірка, світло від неї йде 8 хвилин. А щоб світло дійшов від зірки Проксима Центавра (друга по […]...
- Як працює МРТ? Сучасна медицина вже нікого не дивує тим, що може побачити людину наскрізь. Але ви тільки уявіть, скільки різних методів винайдено: УЗД, рентген, МРТ. Мабуть, найдосконалішим є останній, про нього й поговоримо. МРТ дозволяє створювати тривимірне зображення внутрішніх органів людини мало не в повний зріст, при цьому ніякого шкідливого впливу не робить! Так який його принцип […]...
- Атомні ядра Матерія, побудована з атомів, має дивну стійкість. Маса атомів в основному зосереджена в найдрібніших ядрах, що займають мізерно малий обсяг. Ядра не монолітні, вони складаються з протонів і нейтронів. Їх можна розбити. Більшість же з відомих ядер розпадаються самі, тому вони, безумовно, не підходять для ролі фундаментальних “цегли світобудови”. Ядро – центральна масивна частина атома, […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Перетворення енергії: закон збереження енергії Уявіть собі ревучий водоспад. Грізно шумлять потужні потоки води, іскряться на сонці краплі, біліє піна. Красиво, чи не так? Але з точки зору фізика все набагато складніше, ніж здається на перший погляд… Перетворення одного виду механічної енергії в інший А як ви вважаєте, чи володіє ця стихія енергією? Ніхто не буде сперечатися з тим, що […]...
- Окислення органічних речовин Основний реакцією, що дозволяє вивільняти енергію, що використовується для життєдіяльності, є окислення органічних речовин, що надходять з їжею. В основі реакції окислення лежить передача електронів з однієї молекули на іншу, яка при цьому відновлюється. Існує кілька механізмів окислення. Найбільш часто використовується в клітці дегидрирование – відщеплення двох електронів разом з протонами. Окислювальні процеси в клітці […]...
- Характеристика та фізичні властивості азоту Як уже було відзначено вище, ця речовина не має ні запаху, ні смаку, воно відрізняється інертністю, тобто, слабкою здатністю взаємодіяти з іншими хімічними елементами. Крім того, що в повітрі міститься дуже велика кількість азоту, його виявили і в інших місцях: в газових туманностях в космосі, на планетах Нептун, а також Уран, деяких супутниках планет сонячної […]...
- Гіпотеза Планка про кванти. Формула Планка Закони електродинаміки і термодинаміки стверджують, що все випромінюють тіла, протягом усього часу випромінюють енергію. Під час випромінювання тіло втрачає свою енергію, а в результаті і температуру. Але так як всі тіла в нагрітому стані випромінюють, то вони повинні були б рано чи пізно досягти абсолютного нуля температур. Однак, цього не відбувається. Саме тому вчені намагалися […]...
- Неможливість створення вічного двигуна Довгий час вчені робили спроби створення вічного двигуна, т. є. Такого пристрою, який здійснювало б механічну роботу тільки за рахунок внутрішньої енергії, не отримуючи енергії ззовні. З першого закону термодинаміки випливає неможливість створення такого двигуна. Дійсно, якщо до системи не підводять енергію, т. Е. Q = 0, то робота буде відбуватися тільки за рахунок внутрішньої […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Відкриття протона і нейтрона Коли з’ясувалося, що ядра атомів мають складну будову, постало питання про те, з яких саме частинок вони складаються. У 1913 р Резерфорд висунув гіпотезу про те, що однією з частинок, що входять до складу атомних ядер всіх хімічних елементів, є ядро атома водню. Підставою для такого припущення послужив ряд з’явилися на той час фактів, отриманих […]...
- Ізотопи – коротко Навіть якщо маса якогось ядра буде відрізнятися, але його заряд буде відповідати тому ж елементу, то ми такий атом просто віднесемо до ізотопів. У ізотопів відрізняється тільки маса, але не заряд. Маса ізотопу відрізняється через різну кількості нейтральних (з зарядом нуль) нейтронів. Відповідно, у нас може бути, наприклад, і вуглець-12 з масою 12 і звичайним […]...