Abstract Plasma - a negyedik halmazállapot - a bank kivonatok, esszék, beszámolók, dolgozatok és
Kész: hallgató 10 B osztály
MI A PLASMA
A „plazma” (a görög „plazma” -. „Távolság”) a közepén a XIX. Ezek vált ismertté, mint a színtelen része a vérben (anélkül, hogy a vörös és fehér vérsejtek), és a folyadék, amely kitölti az élő sejtek. 1929-ben az Amerikai Fizikai Irving Longmyur (1881-1957) Vékonyan Eleven (1897-1971) az úgynevezett ionizált gáz kisülési csőbe.
Angol William Crookes (1832-1919), aki tanult elektromos kisülés csövek kifinomult levegő, ezt írta: „A jelenség evakuált csövek felfedezni egy új világot a fizikai tudomány, amelyben számít létezhet egy negyedik állapotban van.”
Attól függően, hogy a hőmérséklet bármilyen anyagból változtatja meg az állapotát. Így a víz negatív (Celsius-fok) hőmérsékleten van a szilárd állapotban a 0-tól 100 „C -. A folyadék 100 ° C felett a gáznemű Ha a hőmérséklet tovább emelkedik, az atomok és a molekulák kezdik elveszíteni elektronok - ionizált és gázt egy plazma hőmérséklete több mint 1 000 000 ° C a plazmát teljesen ionizált -. csak áll elektronok és pozitív ionok plazma -. legelterjedtebb halmazállapot a természetben, a számlák mintegy 99% -a az univerzum tömegének Nap, a csillagok többségének, ködöt. - ezt a tételt lnostyu ionizált plazma. A külső része a Föld légkörének (az ionoszféra) is a plazma.
Több sugárzási övek felett elrendezett tartalmazó plazma. Aurora, villámlás, beleértve a labda - ezek a különböző típusú plazma, amely megfigyelhető természetes körülmények között a Földön. És csak egy kis része a világegyetem anyag szilárd állapotban - a bolygók, aszteroidák és por ködök.
Under plazmafizika megérteni álló gáz elektromosan töltött és semleges részecskék, ahol a teljes elektromos töltés nulla, m. P. kvázi-semlegesség állapotban (tehát, például egy sugár az elektronok repülő nélkül vákuumban plazmában: ez negatív töltést hordoz).
Plazma a legszélesebb körben alkalmazott világítási technológia - a kisülőlámpák, megvilágítva az utcán, és a fénycsövek használt szoba. Emellett, a különböző ürítőszerkezeteket: elektromos áram egyenirányítók, feszültség stabilizátorok, plazma generátorok és erősítők ultramagas frekvenciájú (UHF), kozmikus részecske számláló.
Minden úgynevezett gáz lézerek (.., hélium-neon, kripton, szén-dioxid, stb) ténylegesen a plazma: gázkeverék ionizáltak a villamos kisülés.
Tulajdonságok jellemző a plazma, van vezetési elektronok a fém (ionok, amelyeket rögzített a kristályrácsban, a díjak semlegesítjük), több szabad elektronok és a mozgatható „lyukak” (pozíció) a félvezetők. Ezért, az ilyen rendszer az úgynevezett plazma szilárdanyag
A gáz plazma általában osztva alacsony hőmérsékleten - akár 100 ezer fok, és a magas hőmérsékletű -. A 100 millió K. Vannak generátorok az alacsony hőmérsékletű plazma - plazma generátorok, amelyek használata egy elektromos ív. A plazmaégő fűthető szinte bármilyen gáz 7.000-10.000 fokkal század között van vagy ezredmásodperc. Létrehozásával a plazmavágó új tudományterület - plazma kémia, hogy számos kémiai reakciók felgyorsulnak, vagy csak a plazma jet. Plazmafáklyákkal használják a bányászatban és forgácsoló.
Is létrehozott plazma motorok, MHD erőmű. Kifejlesztett különböző áramkörök a plazma gyorsulása a töltött részecskék. A központi feladata a plazma fizika van a probléma a szabályozott termonukleáris fúzió.
Termonukleáris fúziós reakció az úgynevezett nehezebb atommagok a magok könnyű elemek (elsősorban a hidrogén izotópjai - deutérium és a trícium T D) áramló nagyon magas hőmérsékleten ( „Augusztus 10 K felett)
In vivo termonukleáris reakciók lépnek fel a nap: hidrogén atommagok egymáshoz alkotó egy hélium atommag, ez a generál jelentős mennyiségű energiát. Mesterséges nukleáris fúziós reakció végeztek hidrogén bombát.
Ellenőrzött termonukleáris reakciók
Úgy véljük, hogy a készletek kémiai üzemanyag emberiség több évtizedre. Limited és bizonyított tartalékok a nukleáris üzemanyag. Menteni az emberiséget az éhségtől és energiát vált szinte kimeríthetetlen energiaforrás lehet a szabályozott termonukleáris reakciók a plazmában.
1 liter tiszta vizet tartalmazott 0,15 ml nehézvíz (D2 O). Az összefolyásnál deutérium atommag 0,15 ml D2O elkülönített azonos mennyiségű energiára, miközben az égése során a 300 liter benzin. Trícium természetben szinte nem is létezik, de lehet elő bombázzák neutronok n lítium-izotóp:
n + 7 Li # 61614; 4 He + T
A nucleus hidrogénatom nem több, mint egy proton p. A deutérium tartalmaz, továbbá egy másik neutron, és a trícium nucleus - két neutron. Deutérium és a trícium reagálhatnak egymással tíz különböző módokon. De a valószínűsége az ilyen reakciók különböző időkben a több száz billió alkalommal, és az összeget a felszabaduló energia - 10-15 alkalommal. Gyakorlati érdekesek ezek közül csak három:
D + D # 61614; T + p + 4MeV;
D + D # 61614; 3 He + n + 3,3MeV;
D + T # 61614; 4 He + n + 17,6MeV.
Ha az összes mag egy bizonyos összeget ugyanakkor reagálni, energia szabadul fel azonnal. Termonukleáris robbanás következik be. A szintézis reaktorban a reakció lassan kell végezni.
Végezzünk szabályozott termonukleáris fúzió nem volt lehetséges, amíg most, és a haszon is sokat ígér. Felszabaduló energia termonukleáris reakciók egységnyi tömegű üzemanyag, több millió alkalommal az energia egy kémiai üzemanyag, ezért százszor olcsóbb. A termonukleáris energia kibocsátás nélkül, az égéstermékek a légkörbe, és a radioaktív hulladékok kezelésére. Végül egy fúziós erőmű robbanás kizárt.
Szintézis során, az energia legnagyobb része (75% feletti) szabadul kinetikus energiaként neutronok vagy protonok. Ha lelassul a neutronok egy megfelelő anyagból készül, nem fűtött; a keletkező hő könnyen alakítani elektromos energiává. A kinetikus energia a töltött részecskék - protonok - átalakítása villamos közvetlenül.
A sejtmagban a szintézis reakcióban kell csatlakoztatni, de ezek pozitív töltésű, és így a Coulomb-törvénynek, taszítják. Ahhoz, hogy az taszító erő, akár a deutérium és a trícium magok, amelyek a legkisebb költség (Z. = 1) előírja egy energia körülbelül 10 keV vagy 100. Ez megfelel a hőmérséklet a sorrendben augusztus 10 - szeptember 10 K ilyen hőmérsékleten, minden olyan anyag olyan állapotban van, a magas hőmérsékletű plazma.
Abból a szempontból a klasszikus fizika, fúziós reakció lehetetlen, de itt jön a segítségére tisztán kvantummechanikai - alagút hatás. Számított, hogy a hőmérséklet a gyújtási, ahonnan az energia kibocsátás meghaladja annak elvesztése a reakció a deutérium trícium (DT) körülbelül 4,5 × 10 7 K, és a reakció deutérium-deutérium (DD) - körülbelül 4 * 10 augusztus K. természetesen, az előnyös reakció-DT. Melegítsük fel a plazma elektromos áram, lézersugárzás, elektromágneses hullámok más módon. De fontos, hogy ne csak a magas hőmérsékletet.
Minél nagyobb a koncentráció, annál gyakrabban ütköznek más részecskék, így úgy tűnhet, hogy a termonukleáris reakciók jobb használni nagy sűrűségű plazma. Azonban, ha 1 cm 3 tartalmazott plazma október 19 részecskék (molekulák koncentrációja a gáz normál feltételek mellett), a nyomást a fúziós reakciók hőmérsékleten elérte körülbelül 10 és 6 atmoszféra. Az ilyen nyomás nem ellenállni bármelyike design, hanem azért, mert a plazma kell ritkított (amelynek koncentrációja körülbelül 15 okt részecskék 1 cm 3). Ütközések részecskék között ebben az esetben kevésbé gyakori, és hogy a reakció szükséges, hogy növeljék a tartózkodási idő a reaktorban, vagy a retenciós idő. Ez azt jelenti, a termonukleáris reakciók kell vizsgálni a termék koncentrációjának plazma részecskék idején megtartása. A reakciók DD ezt a terméket (az úgynevezett Lawson kritérium) 10 16 / cm 3, és a reakció a DT - október 14 s / cm 3. Ezért, DT reakció észre könnyebb, mint a DD.
Amikor kezdő plazma kutatás, úgy tűnt, hogy a testmozgás képes lesz gyorsan szabályozott szintézissel. De idővel világossá vált, hogy a magas hőmérsékletű plazma előforduló összetett folyamatok és szerepe a multi instabilitás. Ma már kifejlesztett többféle eszközt, amely várhatóan elvégzésére fúzió. A legígéretesebb a tokamakokat (rövid a „toroidális kamra mágneses KAatushkami”). Tokamak jelentése egy óriás transzformátor, amelynek primer tekercset egy mag és a szekunder tekercs egyszeri - vákuumkamrában formájában egy fánk, a tórusz (lat TORUS -. «Kidudorodás") plazma vezeték belsejében. mágneses rendszer tartja kábelt közepén a kamra, és az aktuális több ezer amper felmelegíti a kívánt hőmérsékletre. A neutronok keletkeznek során fúziós reakciók elnyelődik a takaró - réteg anyaga a kamrát körülvevő. A során felszabaduló hő a hő felhasználható elektromos áram termelésére.
A mágneses mező a komplex alaktartó plazma egy tokamak körkörös kamrát ellene hat a saját területen, a plazma csipet, amely hajlamos arra, hogy hajlítsa a pályáját a töltött részecskék a plazmában. Stellarátort (a latin Stella -. Star „) plazma hagyjuk formájában amit” akar”, és már csak a területen, összenyomva a vezetéket. A vákuumkamra van egy nagyon bizarr látvány, és több mágneses tekercsek - egy meglehetősen bonyolult alakú. Kísérletek sztellarátorokat a különböző országokban, de hogy elérjék a kívánt hőmérsékletet és plazmaelkülönítés idő még nem sikerült.
Egy alapvetően különböző eljárásban az inerciális szülést a plazma, alapján a tehetetlenség a reakcióelegyhez, amelyet a pillanatnyi hevítéssel (például lézer (impulzus) nem azonnal szétszórja. Ampulla, amely keveréke a deutérium és a trícium besugározzuk minden oldalról
De az út mentén számos technológiai nehézségek, nem teszi lehetővé, hogy kapcsolja be a kísérleti lézer rendszer ipari reaktorok.