Ettekanne termotuumareaktsioonide füüsikast. Füüsika ettekanne teemal "Termotuumareaktsioonid" (11. klass)

Füüsika esitlus
Teemal:
Termotuumareaktsioon
900igr.net

Kergete tuumade ühinemisreaktsioon kl
väga kõrge temperatuur,
millega kaasneb tühjenemine
energia, mida nimetatakse termotuumaenergiaks
reaktsioon.

Ühendamiseks on vaja seda
tuuma kaugus
oli ligikaudu võrdne 0,000 000 000-ga
001 cm See on aga ära hoitud
Coulombi jõud. Nad võivad olla
ületada, kui tuumadel on suur
kineetiline energia. Eriti suur
praktilise tähtsusega on see, millal
iga nukleoni termotuumareaktsioon
vabaneb palju rohkem energiat kui
tuumareaktsiooni ajal, näiteks ajal
heeliumi tuumade süntees vesiniku tuumadest
eraldub energia, mis võrdub 6 MeV, ja kell
uraani tuuma lõhustumine üheks nukleoniks
moodustab »0,9 MeV.

Termotuumareaktsioonid Päikesel

Kasutusprobleem
termotuumaenergia paremal
kaaluti probleemi nr 1
kaasaegne teadus. Tema otsus
võimaldab teil sellest igaveseks lahti saada
inimkond ohu eest
energia nälg. Lõppude lõpuks on mered ja
ookeanid sisaldavad tohutuid varusid
need väga kerged tuumad et
vajalik termotuumaenergia jaoks
reaktsioonid. Kui tohutu ja
"ammendamatu" energiaallikas
inimesel on! Jõud
serveeri seda energiat inimestele – mida

Lev Andrejevitš Artsimovitš (12. (25.) veebruar 1909, Moskva, 1. märts 1973, Moskva) - väljapaistev nõukogude füüsik, NSVL Teaduste Akadeemia akadeemik (1953), sotsialismi kangelane

Lev Andrejevitš Artsimovitš (12. (25) veebruar 1909,
Moskva 1. märts 1973, Moskva) - silmapaistev
Nõukogude füüsik, NSVL Teaduste Akadeemia akadeemik (1953), kangelane
Sotsialistlik leiborist (1969
).

Artsimovitši juhtimisel
esimest korda maailmas laboris
tingimusi
termotuumareaktsioon.

Termotuumarelvade tegevus seisneb termotuumareaktsiooni kasutamises

Slaid 1

Slaid 2

Slaid 3

Slaid 4

Slaid 5

Slaid 6

Slaid 7

Slaid 8

Slaid 9

Slaid 10

Slaid 11

Slaid 12

Slaid 13

Slaid 14

Slaid 15

Slaid 16

Slaid 17

Slaid 18

Ettekande teemal "Termotuumareaktsioon" saab meie veebisaidilt täiesti tasuta alla laadida. Projekti teema: Füüsika. Värvilised slaidid ja illustratsioonid aitavad kaasata klassikaaslasi või publikut. Sisu vaatamiseks kasutage pleierit või kui soovite aruannet alla laadida, klõpsake pleieri all vastavat teksti. Esitlus sisaldab 18 slaidi.

Esitluse slaidid

Slaid 1

Slaid 2

Termotuumareaktsioon on kergete tuumade ühinemise reaktsioon väga kõrgel temperatuuril, millega kaasneb energia vabanemine

Energeetiliselt väga kasulik!!!

Slaid 3

4 g heeliumi süntees

2 vaguni kivisöe põletamine

Termotuumaenergia ja põlemisreaktsiooni käigus vabaneva energia võrdlus

Slaid 4

Termotuumareaktsiooni tingimused

Termotuumasünteesreaktsiooni toimumiseks peavad algtuumad langema tuumajõudude toimesfääri (jõudma lähemale 10-14 m kaugusele), ületades elektrostaatilise tõukejõu. See on võimalik tuumade kõrge kineetilise energia korral. Selleks peab aine temperatuur olema 107 K. Seetõttu nimetatakse reaktsiooni "termotuumaliseks" (ladinakeelsest sõnast therme-heat).

Slaid 5

Kontrollimatud termotuumareaktsioonid

Kontrollimatu termotuumasünteesi on Päikesel toimunud miljardeid aastaid. Ühe hüpoteesi kohaselt ühinevad 4 vesiniku tuuma Päikese sügavustes heeliumi tuumaks. Sel juhul vabaneb kolossaalne kogus energiat 2. Vesinikupomm.

Foto esimese Prantsuse termotuumapommi Canopus plahvatusest, mida katsetati 24. augustil 1968 Prantsuse Polüneesias.

Slaid 6

Kõige võimsam katsetatud pomm oli NSV Liidus loodud vesinikupomm, mille tootlikkus oli 57 megatonni (57 miljonit tonni TNT ekvivalenti). Arendajate hulgas olid Sahharov, Kharitonov ja Adamsky. 1961. aasta 30. oktoobri hommikul kell 11.32 jõudis 10 km kõrguselt heidetud pomm Novaja Zemlja (NSVL) kohal 4000 meetri kõrgusele ja plahvatas. Plahvatuspaik meenutas põrgut – maapinda kattis paks põlenud kivide tuhakiht. Epitsentrist 50 kilomeetri raadiuses põles kõik, kuigi enne plahvatust sadas mehekõrgune lund, 400 kilomeetri kaugusel mahajäetud külas hävisid puumajad.Plahvatuse võimsus oli 10 korda suurem kui plahvatuse ajal. kõigi Teises maailmasõjas kasutatud lõhkeainete koguvõimsus.

Slaid 7

Vesinikupommi toimemehhanism.

Vesinikpommi plahvatuse ajal toimuvate protsesside jada võib kujutada järgmiselt. Esiteks plahvatab kesta sees asuv termotuumareaktsiooni initsiaatorlaeng (väike aatomipomm), mille tulemuseks on neutronite sähvatus ja termotuumasünteesi algatamiseks vajalik kõrge temperatuur. Neutronid pommitavad deuteerium-liitium-6 ühendist valmistatud sisestust. Liitium-6 jaguneb neutronite mõjul heeliumiks ja triitiumiks. Seejärel algab deuteeriumi ja triitiumi segus termotuumareaktsioon, temperatuur pommi sees tõuseb kiiresti, kaasates sünteesisse üha rohkem vesinikku.

Slaid 8

Strateegilise lennunduse vesinikpomm

Kõige esimene vesinikupomm, mis on masstootmises meisterdatud ja strateegilises lennunduses kasutusele võetud. Arendustöö lõpetamine - 1962. a

RFNC-VNIITF muuseum, Snežinsk.

Slaid 9

Kontrollitud termotuumareaktsiooni eelised

Tuumasünteesireaktori loomise idee sai alguse 1950. aastatel. Praegu (2010) ei ole kontrollitud termotuumasünteesi veel rakendatud. Termotuumaenergia, mis kasutab absoluutselt mitteradioaktiivset deuteeriumi ja radioaktiivset triitiumi, kuid tuhandeid kordi väiksemas mahus kui tuumaenergeetikas, saab olema keskkonnasõbralikum. Ja võimalikes hädaolukordades ei ületa radioaktiivne foon termotuumaelektrijaama läheduses looduslikke näitajaid. Samal ajal saadakse termotuumakütuse massiühiku kohta ligikaudu 10 miljonit korda rohkem energiat kui orgaanilise kütuse põletamisel ja ligikaudu 100 korda rohkem kui uraani tuumade lõhustumisel. See allikas on praktiliselt ammendamatu, see põhineb vesiniku tuumade kokkupõrkel ja vesinik on universumis kõige levinum aine.

Selle probleemiga tegeles NSV Liidus I.V. Kurchatov, A.D. Sahharov, I.E. Tamm, L.A. Artsimovitš, E.P. Velikhov

Slaid 10

CTS-i uurimistöö põhisuunad

Peamine probleem on hoida gaasi kinnises ruumis temperatuuril 107 K (plasma). Hetkel rahastatakse üsna intensiivselt kahte põhiskeemi juhitava termotuumasünteesi rakendamiseks. 1. Kvaasistatsionaarsed süsteemid, milles plasma on suhteliselt madala rõhu ja kõrge temperatuuriga piiratud magnetväljaga. 2. Impulsssüsteemid. Sellistes süsteemides viiakse CTS läbi väikeste deuteeriumi ja triitiumi sisaldavate sihtmärkide lühiajalise kuumutamise teel ülivõimsate laser- või ioonimpulssidega. Selline kiiritamine põhjustab termotuuma mikroplahvatuste jada.

Slaid 11

TOKAMAK on toroidne vaakumkamber magnetilise plasma sulgemiseks. Plasmat hoiab kinni magnetväli, mille sees ripub kambri seinu puudutamata plasma “juhe” – “sõõrik”. Esmalt töötati välja nimelises Aatomienergia Instituudis. Kurchatov, et uurida kontrollitud termotuumasünteesi probleemi. Mähised keritakse ümber kaamera, et luua magnetväli. Õhk pumbatakse esmalt vaakumkambrist välja ja seejärel täidetakse deuteeriumi ja triitiumi seguga. Seejärel luuakse induktiivpooli abil kambris keeriselektriväli.

Kvaasistatsionaarsed süsteemid

Induktiivpool on suure trafo primaarmähis, milles TOKAMAKi kamber on sekundaarmähis. Pöörise elektriväli paneb plasmas voolama voolu ja soojendab seda.

Slaid 12

Kontrollitud termotuumasünteesi probleemid TOKAMAKis

Rõhu tõus plasmas põhjustab selles protsesse, mis mõjutavad negatiivselt selle aine oleku stabiilsust. Selles tekivad "kaela" või "madu" tüüpi häired, mis põhjustavad plasma paiskumist kambri seintele. Need hävivad ja plasma jahtub. Magnetväli peaks takistama plasma liikumist üle jõujoonte. Seni vajab TOKAMAK, mille magnetväli luuakse ülijuhtivate elektromagnetite abil, plasmakimbu hoidmiseks rohkem energiat, kui tuumade ühinemise tõttu vabaneb.

Seni on suudetud saada 1 s ajaks plasma tihedus 1014 osakest cm3 kohta, mis ei võimalda veel käivitada isemajandavat termotuumareaktsiooni. Plasma tiheduse ja kinnipidamisaja korrutis peaks olema praegu saavutatust 20 korda suurem.

Tööstuslikuks kasutamiseks peavad fusioonireaktsioonid toimuma pidevalt pika aja jooksul. Reaktsiooni saavutamiseks vajalikus ulatuses on vaja suurendada rõhku plasmas.

Slaid 13

Sellistes süsteemides viiakse CTS läbi deuteeriumi ja triitiumi sisaldavate väikeste sihtmärkide lühiajalise kokkusurumise ja ülikiire kuumutamise teel, kasutades ülivõimsaid mitmekanalilisi lasereid või ioonimpulsse. Selline kiiritamine põhjustab termotuumareaktsiooni sihtmärgi keskel.

Impulsssüsteemid

CTS-i sihtmärk koosneb õõneskest (1), tahke külmutatud diislikütuse segu kihist (2) ja madala tihedusega diislikütusegaasist sihtmärgi keskel (3).

Põhiidee on rakendada sihtkompressioonirežiimi, kus ainult selle keskosa viiakse süttimistemperatuurini, samas kui suurem osa kütusest jääb külmaks. Seejärel levib põlemislaine kütuse pinnakihtidesse.

Slaid 14

Californias asuv Livermore'i riiklik labor on maailma võimsaim laserkompleks.

192 võimsat laserit, mis suunatakse samaaegselt millimeetrisele sfäärilisele sihtmärgile (umbes 150 mikrogrammi deuteeriumi ja triitiumi segu). Selle tulemusena jõuab sihtmärgi temperatuur 100 miljoni kraadini, samal ajal kui rõhk palli sees on 100 miljardit korda kõrgem kui Maa atmosfääri rõhk. See tähendab, et tingimused sihtmärgi keskmes on võrreldavad tingimustega Päikese sees. Impulsstermotuumaseade sarnaneb sisepõlemismootoriga, milles töökambrisse perioodiliselt tarnitud kütus plahvatab. CTS-i raskused seisnevad segu kohese ja ühtlase kuumutamise probleemis. Arvutused näitavad, et kui tahke vesiniku tihedus on 1000 korda suurem, piisab termotuumareaktsiooni süttimiseks miljonist džaulist. Kuid seni on katseseadmetes tihedus kasvanud vaid 30-40 korda. Peamine takistus on sihtmärgi valgustuse ebapiisav ühtlus.

Slaid 15

Termotuumasünteesi reaktor tarbib väga väikeses koguses liitiumi ja deuteeriumi. Näiteks 1 GW elektrivõimsusega reaktor põletab aastas umbes 100 kg deuteeriumi ja 300 kg liitiumi. Kui eeldada, et kõik termotuumajaamad toodavad 5·1020 J aastas, s.o. poole tulevasest elektrivajadusest, siis on deuteeriumi ja liitiumi aastane kogukulu vaid 1500 ja 4500 tonni. Sellise tarbimise korral piisab vees sisalduvast deuteeriumist (0,015%), et varustada inimkonda energiaga paljudeks miljoniteks aastateks.

Termotuumasüntees on kaasaegse energia lootus

Slaid 16

Rahvusvaheline eksperimentaalne termotuumareaktor ITER

Kontrollitud termotuumasünteesi probleem on nii keeruline, et ükski riik ei tule sellega üksi toime. Seetõttu on maailma üldsus valinud kõige optimaalsema tee – rahvusvahelise projekti – ITERi loomise, mis hõlmab täna lisaks Venemaale USA-d, Euroopa Liitu, Jaapanit,

Hiina ja Lõuna-Korea. Termotuumasünteesi reaktor ehitatakse Cadarache'is (Prantsusmaa) ja see võetakse kasutusele 2016. aasta paiku. Just TOKAMAKist peaks saama maailma esimese eksperimentaalse termotuumareaktori alus.

Slaid 17

Kuu kütus (heelium-3)

See reaktsioon nõuab kõrgemaid temperatuure, kuid on keskkonnasõbralik, kuna see ei vabasta läbivaid neutroneid, nagu teistes tuumareaktsioonides, vaid laetud prootoneid, mida on lihtne kinni püüda, ilma et tekiks oht, et struktuursed materjalid muutuvad radioaktiivseks. Reaktori kasutusiga pikeneb märkimisväärselt, konstruktsioon lihtsustub ja töökindlus suureneb. Kuna prootonid kannavad elektrilaengut, on võimalik termotuumaenergia otse elektrienergiaks muundada,

termilise muundamise tõttu tekkivatest kadudest möödaminek. Maal on ainult 4 tuhat tonni heelium-3. Venemaa varustamiseks on vaja umbes 20 tonni heelium-3 aastas, kaasaegne maailmamajandus vajab umbes 200 tonni heelium-3 aastas. Selle varud Kuu pinnases on umbes 1 miljon tonni.Heelium-3 kaevandamine on juba kosmoseosakondade võimete piires.

  • Tekst peab olema hästi loetav, vastasel juhul ei näe publik esitatavat teavet, on loost väga häiritud, püüdes vähemalt millestki aru saada, või kaotab huvi täielikult. Selleks peate valima õige fondi, võttes arvesse, kus ja kuidas esitlus edastatakse, ning valima ka õige tausta ja teksti kombinatsiooni.
  • Oluline on oma ettekannet harjutada, mõelda, kuidas tervitate publikut, mida ütlete esimesena ja kuidas esitluse lõpetate. Kõik tuleb kogemusega.
  • Vali õige riietus, sest... Kõne tajumisel mängib suurt rolli ka kõneleja riietus.
  • Proovige rääkida enesekindlalt, sujuvalt ja sidusalt.
  • Proovige esinemist nautida, siis tunnete end vabamalt ja vähem närvis.
  • Slaid 2

    Termotuumareaktsioon on kergete tuumade ühinemisreaktsioon väga kõrgel temperatuuril, millega kaasneb energia vabanemine

    Energeetiliselt väga kasulik!!!

    Slaid 3

    Termotuumaenergia ja põlemisreaktsiooni käigus vabaneva energia võrdlus

    4 g heeliumi süntees 2 auto kivisöe põletamine

    Slaid 4

    Termotuumareaktsiooni tingimused

    Termotuumasünteesreaktsiooni toimumiseks peavad algtuumad langema tuumajõudude toimesfääri (jõudma lähemale 10-14 m kaugusele), ületades elektrostaatilise tõukejõu. See on võimalik tuumade kõrge kineetilise energia korral. Selleks peab aine temperatuur olema 107 K. Seetõttu nimetatakse reaktsiooni "termotuumaliseks" (ladinakeelsest sõnast therme-heat).

    Slaid 5

    Kontrollimatud termotuumareaktsioonid

    Kontrollimatu termotuumasünteesi on Päikesel toimunud miljardeid aastaid. Ühe hüpoteesi kohaselt ühinevad 4 vesiniku tuuma Päikese sügavustes heeliumi tuumaks. See vabastab tohutul hulgal energiat 2. Vesinikupomm. Foto esimese Prantsuse termotuumapommi Canopus plahvatusest, mida katsetati 24. augustil 1968 Prantsuse Polüneesias.

    Slaid 6

    Kõige võimsam katsetatud pomm oli NSV Liidus loodud vesinikupomm, mille tootlikkus oli 57 megatonni (57 miljonit tonni TNT ekvivalenti). Arendajate hulgas olid Sahharov, Kharitonov ja Adamsky. 1961. aasta 30. oktoobri hommikul kell 11.32 jõudis 10 km kõrguselt heidetud pomm Novaja Zemlja (NSVL) kohal 4000 meetri kõrgusele ja plahvatas. Plahvatuspaik meenutas põrgut – maapinda kattis paks põlenud kivide tuhakiht. Epitsentrist 50 kilomeetri raadiuses põles kõik, kuigi enne plahvatust sadas mehekõrgune lund, 400 kilomeetri kaugusel mahajäetud külas hävisid puumajad.Plahvatuse võimsus oli 10 korda suurem kui plahvatuse ajal. kõigi Teises maailmasõjas kasutatud lõhkeainete koguvõimsus.

    Slaid 7

    Vesinikupommi toimemehhanism.

    Vesinikpommi plahvatuse ajal toimuvate protsesside jada võib kujutada järgmiselt. Esiteks plahvatab kesta sees asuv termotuumareaktsiooni initsiaatorlaeng (väike aatomipomm), mille tulemuseks on neutronite sähvatus ja termotuumasünteesi algatamiseks vajalik kõrge temperatuur. Neutronid pommitavad deuteerium-liitium-6 ühendist valmistatud sisestust. Liitium-6 jaguneb neutronite mõjul heeliumiks ja triitiumiks. Seejärel algab deuteeriumi ja triitiumi segus termotuumareaktsioon, temperatuur pommi sees tõuseb kiiresti, kaasates sünteesisse üha rohkem vesinikku.

    Slaid 8

    Strateegilise lennunduse vesinikpomm

    Kõige esimene vesinikupomm, mis on masstootmises meisterdatud ja strateegilises lennunduses kasutusele võetud. Arendustöö lõpetamine - 1962. RFNC-VNIITF muuseum, Snežinsk.

    Slaid 9

    Kontrollitud termotuumasünteesi reaktsiooni eelised Tuumasünteesireaktori loomise idee tekkis 1950. aastatel. Praegu (2010) ei ole kontrollitud termotuumasünteesi veel rakendatud. Termotuumaenergia, mis kasutab absoluutselt mitteradioaktiivset deuteeriumi ja radioaktiivset triitiumi, kuid tuhandeid kordi väiksemas mahus kui tuumaenergeetikas, saab olema keskkonnasõbralikum. Ja võimalikes hädaolukordades ei ületa radioaktiivne foon termotuumaelektrijaama läheduses looduslikke näitajaid. Samal ajal saadakse termotuumakütuse massiühiku kohta ligikaudu 10 miljonit korda rohkem energiat kui orgaanilise kütuse põletamisel ja ligikaudu 100 korda rohkem kui uraani tuumade lõhustumisel. See allikas on praktiliselt ammendamatu, see põhineb vesiniku tuumade kokkupõrkel ja vesinik on universumis kõige levinum aine. Selle probleemiga tegeles NSV Liidus I.V. Kurchatov, A.D. Sahharov, I.E. Tamm, L.A. Artsimovitš, E.P. Velikhov

    Slaid 10

    CTS-i uurimistöö põhisuunad

    Peamine probleem on hoida gaasi kinnises ruumis temperatuuril 107 K (plasma). Hetkel rahastatakse üsna intensiivselt kahte põhiskeemi juhitava termotuumasünteesi rakendamiseks. 1. Kvaasistatsionaarsed süsteemid, milles plasma on suhteliselt madala rõhu ja kõrge temperatuuriga piiratud magnetväljaga. 2. Impulsssüsteemid. Sellistes süsteemides viiakse CTS läbi väikeste deuteeriumi ja triitiumi sisaldavate sihtmärkide lühiajalise kuumutamisega ülivõimsate laser- või ioonimpulssidega. Selline kiiritamine põhjustab termotuuma mikroplahvatuste jada.

    Slaid 11

    TOKAMAK on toroidne vaakumkamber magnetilise plasma sulgemiseks. Plasmat hoiab kinni magnetväli, mille sees ripub kambri seinu puudutamata plasma “juhe” – “sõõrik”. Esmalt töötati välja nimelises Aatomienergia Instituudis. Kurchatov, et uurida kontrollitud termotuumasünteesi probleemi. Mähised keritakse ümber kaamera, et luua magnetväli. Õhk pumbatakse esmalt vaakumkambrist välja ja seejärel täidetakse deuteeriumi ja triitiumi seguga. Seejärel luuakse induktiivpooli abil kambris keeriselektriväli. Kvaasistatsionaarsed süsteemid Induktiivpool on suure trafo primaarmähis, mille sekundaarmähiseks on TOKAMAK-kamber. Pöörise elektriväli paneb plasmas voolama voolu ja soojendab seda.

    Slaid 12

    Kontrollitud termotuumasünteesi probleemid TOKAMAKis

    Rõhu tõus plasmas põhjustab selles protsesse, mis mõjutavad negatiivselt selle aine oleku stabiilsust. Selles tekivad "kaela" või "madu" tüüpi häired, mis põhjustavad plasma paiskumist kambri seintele. Need hävivad ja plasma jahtub. Magnetväli peaks takistama plasma liikumist üle jõujoonte. Seni vajab TOKAMAK, mille magnetväli luuakse ülijuhtivate elektromagnetite abil, plasmakimbu hoidmiseks rohkem energiat, kui tuumade ühinemise tõttu vabaneb. Seni on suudetud saada 1 s ajaks plasma tihedus 1014 osakest cm3 kohta, mis ei võimalda veel käivitada isemajandavat termotuumareaktsiooni. Plasma tiheduse ja kinnipidamisaja korrutis peaks olema praegu saavutatust 20 korda suurem. Tööstuslikuks kasutamiseks peavad fusioonireaktsioonid toimuma pidevalt pika aja jooksul. Reaktsiooni saavutamiseks vajalikus ulatuses on vaja suurendada rõhku plasmas.

    Slaid 13

    Sellistes süsteemides viiakse CTS läbi deuteeriumi ja triitiumi sisaldavate väikeste sihtmärkide lühiajalise kokkusurumise ja ülikiire kuumutamise teel, kasutades ülivõimsaid mitmekanalilisi lasereid või ioonimpulsse. Selline kiiritamine põhjustab termotuumareaktsiooni sihtmärgi keskel. Impulsssüsteemid CTS-i sihtmärk koosneb õõneskest (1), tahke külmutatud diislikütuse segu kihist (2) ja madala tihedusega diislikütusegaasist sihtmärgi keskel (3). Põhiidee on rakendada sihtkompressioonirežiimi, kus ainult selle keskosa viiakse süttimistemperatuurini, samas kui suurem osa kütusest jääb külmaks. Seejärel levib põlemislaine kütuse pinnakihtidesse.

    Slaid 14

    Californias asuv Livermore'i riiklik labor on maailma võimsaim laserkompleks.

    192 võimsat laserit, mis suunatakse samaaegselt millimeetrisele sfäärilisele sihtmärgile (umbes 150 mikrogrammi deuteeriumi ja triitiumi segu). Selle tulemusena jõuab sihtmärgi temperatuur 100 miljoni kraadini, samal ajal kui rõhk palli sees on 100 miljardit korda kõrgem kui Maa atmosfääri rõhk. See tähendab, et tingimused sihtmärgi keskmes on võrreldavad tingimustega Päikese sees. Impulsstermotuumaseade sarnaneb sisepõlemismootoriga, milles töökambrisse perioodiliselt tarnitud kütus plahvatab. CTS-i raskused seisnevad segu kohese ja ühtlase kuumutamise probleemis. Arvutused näitavad, et kui tahke vesiniku tihedus on 1000 korda suurem, piisab termotuumareaktsiooni süttimiseks miljonist džaulist. Kuid seni on katseseadmetes tihedus kasvanud vaid 30-40 korda. Peamine takistus on sihtmärgi valgustuse ebapiisav ühtlus.

    Slaid 15

    Termotuumasünteesi reaktor tarbib väga väikeses koguses liitiumi ja deuteeriumi. Näiteks 1 GW elektrivõimsusega reaktor põletab aastas umbes 100 kg deuteeriumi ja 300 kg liitiumi. Kui eeldada, et kõik termotuumajaamad toodavad 5·1020 J aastas, s.o. poole tulevasest elektrivajadusest, siis on deuteeriumi ja liitiumi aastane kogukulu vaid 1500 ja 4500 tonni. Sellise tarbimise korral piisab vees sisalduvast deuteeriumist (0,015%), et varustada inimkonda energiaga paljudeks miljoniteks aastateks. Termotuumasüntees on kaasaegse energia lootus

    Slaid 16

    Rahvusvaheline eksperimentaalne termotuumareaktor ITER

    Kontrollitud termotuumasünteesi probleem on nii keeruline, et ükski riik ei tule sellega üksi toime. Seetõttu on maailma üldsus valinud kõige optimaalsema tee – rahvusvahelise projekti – ITERi loomise, mis hõlmab täna lisaks Venemaale USA-d, Euroopa Liitu, Jaapanit, Hiinat ja Lõuna-Koread. Termotuumasünteesi reaktor ehitatakse Cadarache'is (Prantsusmaa) ja see võetakse kasutusele 2016. aasta paiku. Just TOKAMAKist peaks saama maailma esimese eksperimentaalse termotuumareaktori alus.

    Slaid 17

    Kuu kütus (heelium-3)

    See reaktsioon nõuab kõrgemaid temperatuure, kuid on keskkonnasõbralik, kuna see ei vabasta läbivaid neutroneid, nagu teistes tuumareaktsioonides, vaid laetud prootoneid, mida on lihtne kinni püüda, ilma et tekiks oht, et struktuursed materjalid muutuvad radioaktiivseks. Reaktori kasutusiga pikeneb märkimisväärselt, konstruktsioon lihtsustub ja töökindlus suureneb. Kuna prootonid kannavad elektrilaengut, on võimalik termotuumaenergia otse muundada elektrienergiaks, jättes mööda termilise muundamise kadudest. Maal on ainult 4 tuhat tonni heelium-3. Venemaa varustamiseks on vaja umbes 20 tonni heelium-3 aastas, kaasaegne maailmamajandus vajab umbes 200 tonni heelium-3 aastas. Selle varud Kuu pinnases on umbes 1 miljon tonni.Heelium-3 kaevandamine on juba kosmoseosakondade võimete piires.

    Slaid 18

    Vaadake kõiki slaide

    Esitluse eelvaadete kasutamiseks looge Google'i konto ja logige sisse: https://accounts.google.com


    Slaidi pealdised:

    Termotuumareaktsioon

    Mis on termotuumareaktsioon? Kergete tuumade ühinemisreaktsiooni väga kõrgel temperatuuril, millega kaasneb energia vabanemine, nimetatakse termotuumareaktsiooniks.

    Termotuumareaktsioonide näited:

    1 g U - 75 MJ = 3 tonni kivisütt 1 g deuteeriumi-triitiumi segu - 300 MJ =? tonni kivisütt. Reaktsioonide energiasaagis

    Termotuumasüntees on ammendamatu ja keskkonnasõbralik energiaallikas. Järeldus:

    Reaktsiooni üksikasjad Selleks, et sulandumine toimuks, peab tuumade vaheline kaugus olema ligikaudu 0,000 000 000 001 cm, kuid Coulombi jõud takistavad seda. Neid saab ületada, kui tuumadel on kõrge kineetiline energia. Eriti suur praktiline tähtsus on sellel, et termotuumareaktsiooni käigus eraldub nukleoni kohta palju rohkem energiat kui tuumareaktsiooni käigus, näiteks heeliumi tuuma vesiniku tuumadest sulamisel eraldub energia, mis võrdub 6 MeV ja uraani tuuma lõhustumise korral moodustab üks nukleon "0,9 MeV.

    Termotuumareaktsioon Kontrollitud termotuumareaktsioon on energeetiliselt soodne reaktsioon. Kuid see võib tekkida ainult väga kõrgetel temperatuuridel (suurusjärgus mitusada miljonit kraadi). Aine suure tihedusega saab sellise temperatuuri saavutada, luues plasmas võimsad elektroonilised lahendused. Sel juhul tekib probleem – plasmat on raske kinni hoida. Tähtedes toimuvad isemajandavad termotuumareaktsioonid. Praegu käib töö Venemaal ja paljudes teistes riikides juhitava termotuumareaktsiooni rakendamiseks.

    TOKAMAK (vooluga toroidne magnetkamber) Tegemist on elektrofüüsikalise seadmega, mille põhieesmärk on ca 100 miljoni kraadise temperatuuri juures võimalik plasma moodustamine ja selle säilimine antud mahus päris pika aja jooksul. Plasma tootmise võimalus ülikõrgetel temperatuuridel võimaldab läbi viia termotuumareaktsiooni heeliumi tuumade liitmisel lähteainest, vesiniku isotoopidest (deuteerium ja triitium). Reaktsiooni käigus peab vabanema energia, mis on oluliselt suurem kui plasma moodustumisele kulutatud energia. Kontrollitava termotuumasünteesi teooriale panid aluse 1950. aastal I. E. Tamm ja A. D. Sahharov, kes tegid ettepaneku magnetvälja reaktsioonide tulemusena tekkinud kuuma plasma piiramiseks.

    See idee viis termotuumareaktorite - tokamakide loomiseni. Suure ainetiheduse korral on võimalik saavutada vajalik kõrge temperatuur sadade miljonite kraadidena, luues plasmas võimsaid elektroonilisi lahendusi. Probleem: plasmat on raske säilitada. Kaasaegsed tokamakipaigaldised ei ole termotuumareaktorid, vaid uurimispaigaldised, milles plasma olemasolu ja säilimine on võimalik vaid mõnda aega. Kõige võimsam kaasaegne TOKAMAK, mis on mõeldud ainult uurimistööks, asub Oxfordi lähedal Abingdoni linnas. 10 meetri kõrgune see toodab plasmat ja hoiab teda elus vaid umbes 1 sekundi. Kontrollitud termotuumareaktsioon on energeetiliselt soodne reaktsioon. Sellise reaktsiooni korral vabaneb nukleoni kohta palju rohkem energiat kui tuumareaktsiooni korral. Näiteks heeliumi tuuma ühinemisel eraldub vesiniku tuumadest energiat, mis võrdub 6 MeV ja uraani tuuma lõhustumisel 0,9 MeV nukleoni kohta.

    LiD A 2 1 Kontrollimatu fusioonireaktsioon vesiniku (termotuuma)pommis

    1. 1953 - NSV Liidus, 2. 1956 - USA-s, 3. 1957 - Inglismaal, 4. 1967 - Hiinas, 5. 1968 - Prantsusmaal. Vesinikpomm Erinevate riikide arsenalidesse on kogunenud üle 50 tuhande vesinikupommi!

    20 Mt võimsusega termotuumalaengu plahvatus hävitab kogu elu selle epitsentrist kuni 140 km kaugusel.

    1. Suuremahuliste kaevandustööde läbiviimisel; 2. Astrofüüsikalistes nähtustes.

    Kas termotuumareaktsioonid on head või halvad?

    Kodutöö: §79, koostada ettekanded teemadel: “Termotuumareaktsioonid Päikesel”, “Vesinikupommi loomine NSVL-is”, “Terotuumareaktsioonide kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel”, “Termituumaelektrijaamade loomise probleemid”.

    Termotuumalised Termotuumareaktsioonid. reaktsioonid. 111111 Tunni tüüp: OSI Eesmärk: soodustada info- ja suhtlemispädevuse arengut Ülesanne: rääkida termotuumareaktsioonidest

    Uraanituuma puhkemass >> summade summad Uraanituuma puhkemass fragmentide puhkemassid lõhustumisel – fragmentide puhkemassid lõhustumise ajal – RASK TUUM RASKE TUUM Heeliumi tuuma puhkemass on märkimisväärne Heeliumi tuuma puhkemass on märkimisväärne<< суммы масс покоя двух ядер суммы масс покоя двух ядер тяжёлого водорода при делении – тяжёлого водорода при делении – ЛЁГКИЕ ЯДРА ЛЁГКИЕ ЯДРА Вывод: при слиянии лёгких ядер при слиянии лёгких ядер Вывод: масса покоя уменьшается =>> puhkemass väheneb = vabaneb märkimisväärne energia eraldub oluline energia Termotuumareaktsioonid - reaktsioonid - reaktsioonid Kergete tuumade ühinemise termotuumareaktsioonid kergete tuumade sulamisel väga kõrgel temperatuuril kõrgel temperatuuril

    Termotuumareaktsioonide energia Termotuumareaktsioonide energia Reaktsioonide energia ühe nukleoni kohta > > Ühe nukleoni kohta ahelreaktsiooni erienergia tuuma lõhustumise ahelreaktsioonide jaoks Tuuma lõhustumise reaktsioonid Deuteerium + triitium = umbes 3,5 MeV Deuteerium + triitium = umbes 3,5 MeV nukleoni kohta nukleoni kohta Uraani lõhustumine = ligikaudu 1 MeV Uraani lõhustumine = ligikaudu 1 MeV nukleoni kohta nukleoni kohta

    Termotuumareaktsioonid mängivad Termotuumareaktsioonidel on evolutsioonis suur roll evolutsioonis suur roll Universumis. Universum Päikese ja tähtede kiirgusenergia Päikese ja tähtede kiirgusenergia on termotuuma, omab termotuuma päritolu. päritolu. Kaasaegsed ideed: edasi Kaasaegsed ideed: tähe varajane staadium koosneb tähe varajasest staadiumist koosneb vesiniku baasist => => tulu kulgeb vesiniku baasil vesiniku tuumade ühinemise reaktsioon reaktsiooniga vesiniku tuumade ühinemine heeliumi moodustumisega =>> ühinemine heeliumi tekkega = heeliumi tuumad rohkemate heeliumi tuumade moodustumisega raskete elementide raskemate elementide tekkega

    Termotuumareaktsioonid mängivad Termotuumareaktsioonidel on otsustav roll evolutsioonis, otsustav roll universumi keemilise aine koostise keemilise koostise kujunemisel. ained universumis. Kõik need reaktsioonid Kõikide nende reaktsioonidega kaasneb vabanemine, millega kaasneb energia vabanemine, mis annab energiat, mis tagab tähtede valguse kiirgamise tähtede valguse kiirgamiseks miljardeid aastaid miljardeid aastaid

    Kontrollitud termotuumareaktsioon - Kontrollitud termotuumareaktsioon - ammendamatu energiaallikas ammendamatul energiaallikal Maal Maal Deuteeriumi liitmine triitiumiga Deuteeriumi liitmine triitiumiga Energia = 17,6 MeV 17,6 MeV Energia = Triitiumi pole looduses, siis peab triitiumi ei ole looduses , siis tuleb seda toota reaktoris endas liitiumis toodetud liitiumist sajad miljonid K juures reaktsiooni temperatuur = sajad miljonid K reaktsiooni temperatuur = aine suur tihedus (101414-10-101515 aine suur tihedus (10 osakest 1 cm22 kohta)) osakesi 1 cm kohta Seisukord: võimsa elektri loomine plasmas võimsa elektri tekitamine plasmas Seisund: tühjenemised Raskusaste: hoidke Raskusaste: plasma sees paigaldus (0,1 - 1 s) =>> seinad seinad plasma paigaldise sees (0,1 – 1 s) = aurus auruplasmas plasmas Probleem ei lahene ebastabiilsuse tõttu Probleem ei lahene ebastabiilsuse tõttu hoidke kõrget temperatuuri kõrgel temperatuuril

    Kontrollimatu reaktsioon Sooritati kontrollimatu reaktsioon Vesinik (termotuuma) pomm Vesinik (termotuuma) pomm – plahvatuslik termotuumareaktsioon – plahvatuslik termotuumareaktsioon On kindlus, et varem või hiljem luuakse termotuumareaktorid, varem või hiljem luuakse termotuumareaktorid.

    Kurchatov Igor Vasilievich (1903 - (1903 - Kurchatov Igor Vasilievich 1960) 1960) Vene füüsik, organisaator ja vene füüsik, aatomiteaduse alase töö korraldaja ja juht, NSV Liidu aatomiteaduse ja -tehnoloogia alase töö juht, NSVL Akadeemia akadeemik NSV Liidu teaduste ja tehnika kangelane, NSVL Teaduste Akadeemia akadeemik (1943), kolmel korral sotsialismi kangelane (1943), kolmel korral sotsialistliku töö kangelane (1949, 1951, 1954). ical Labour (1949, 1951, 1954). Uurinud ferroelektrikuid. Uurinud ferroelektrikuid. Koos kolleegidega avastas ta, koos kolleegidega tuumaisomeeria. Tuumaisomeeria juhendamisel. Kurtšatovi eestvedamisel ehitati esimene kodune tsüklotron Kurtšatov ehitas esimese kodumaise tsüklotroni (1939), avastati spontaanne tsüklotron (1939), avastati uraani tuumade spontaanne lõhustumine (1940), uraani tuumade lõhustumine töötati välja (1940), töötati välja laevade miinikaitse, esimene laevade miinikaitses, esimene tuumareaktor Euroopas (1946), esimene NSV Liidu tuumareaktor Euroopas (1946), esimene aatomipomm NSV Liidus (1949), maailma esimene termotuumapomm (1949), maailma esimene termotuumapomm (1953) ja tuumaelektrijaam (1954). Asutaja ja esimene pomm (1953) ja tuumaelektrijaam (1954). Aatomienergia Instituudi asutaja ja esimene direktor (aastast 1943, aastast 1960 aatomienergia instituudi direktor (aastast 1943, aastast 1960 - Kurtšatovi nimeline). Lenini preemia (1957), - Kurtšatovi nimeline). Lenini preemia (1957), NSVL riiklik preemia (1942, 1949, 1951, NSVL riiklik preemia (1942, 1949, 1951, 1954). Nõukogude füüsik ja teaduse organisaator 1954. Nõukogude füüsik ja teaduse organisaator

    KURTŠATOV, linn Kasahstanis KURTŠATOV linn Kasahstanis, ida-, ida-KURCHATOV, linn KURCHATOV Kasahstani piirkond, jõe ääres. Irtõš, Kasahstani piirkonna linna lähedal jõe ääres. Irtõš, Semipalatinski lähedal. Rahvaarv 9,3 tuhat inimest (2004). Semipalatinsk Rahvaarv 9,3 tuhat inimest (2004). Semipalatinski tuumakatsetusala (tuuma Semipalatinski tuumakatsetusala (tuumakatsetused lõpetati 1991. aastal). Riiklikud katsetused lõpetati 1991. aastal). Kasahstani Vabariigi riiklik tuumakeskus. Kasahstani Vabariigi teaduslik tuumakeskus. Tuumafüüsika uurimisinstituudid, tuumafüüsika, kiirgusohutuse ja -ökoloogia, kiirgusohutuse ja ökoloogia, geofüüsikaliste uuringute instituudid, geofüüsikalised uuringud (alates 1983. aastast) Vene Föderatsioonis Vene Föderatsioonis, Kurski oblastis, jõel. Seim, raudtee lähedal Kurski oblastis, jõe ääres. Seym, Lukaševka raudteejaama lähedal. Lukaševka jaama elanikkond 49,1 tuhat inimest. Rahvaarv 49,1 tuhat inimest (2002). Kurski tuumaelektrijaam. Metallitööstus, (2002). Kurski tuumaelektrijaam. Metallitööstus, ehitusmaterjalitööstus jne Nimetatud ehitusmaterjalitööstuse jne järgi I.V.Kurtšatovi järgi. sai nime I. V. Kurtšatovi järgi. KURTŠATOVY, NSV Liidus kasutusele võetud nimi, NSV Liidus kasutusele võetud nimi KURCHATOVY elemendi nr 104 jaoks elemendi nr 104 jaoks KURTŠATOVI INSTITUUT (Vene Teaduskeskus (Vene Teaduskeskus KURCHATOV INSTITUUT "Kurtšatovi Instituut") - Venemaa teaduslik instituut - "Kurtšatovi Instituut" on Venemaa teadusasutus, mis loodi 1991. aastal Aatomienergia Instituudi baasil loodud teadusasutuse baasil. aastal 1991. Aatomienergia linna instituut (alates 1983. aastast)