Was ist die Quelle Solarenergie? Wie sind die Prozesse, die enorme Energiemengen erzeugen? Wie lange wird die Sonne noch scheinen?

Die ersten Versuche, diese Fragen zu beantworten, wurden Mitte des 19. Jahrhunderts von Astronomen unternommen, nachdem Physiker den Energieerhaltungssatz formuliert hatten.

Robert Mayer schlug vor, dass die Sonne scheint, indem sie die Oberfläche ständig mit Meteoriten und Meteoritenpartikeln bombardiert. Diese Hypothese wurde abgelehnt, da eine einfache Rechnung zeigt, dass die Leuchtkraft der Sonne bei modernes Niveau es ist notwendig, dass pro Sekunde 2 * 1015 kg meteorische Materie darauf fallen. Für ein Jahr beträgt dies 6 * 1022 kg und während der Existenz der Sonne für 5 Milliarden Jahre - 3 * 1032 kg. Die Masse der Sonne beträgt M = 2 * 1030 kg, also in fünf Milliarden Jahren Materie 150-mal mehr als die Masse der Sonne auf die Sonne hätte fallen sollen.

Die zweite Hypothese wurde ebenfalls Mitte des 19. Jahrhunderts von Helmholtz und Kelvin aufgestellt. Sie stellten die Hypothese auf, dass die Sonne strahlt, indem sie jährlich 60 bis 70 Meter zusammendrückt. Der Grund für die Kontraktion ist die gegenseitige Anziehung der Sonnenteilchen, weshalb diese Hypothese als Kontraktion bezeichnet wird. Wenn wir nach dieser Hypothese rechnen, wird das Alter der Sonne nicht mehr als 20 Millionen Jahre betragen, was modernen Daten widerspricht, die aus der Analyse des radioaktiven Zerfalls von Elementen in geologischen Proben des Erdbodens und des Bodens gewonnen wurden der Mond.

Die dritte Hypothese über mögliche Sonnenenergiequellen wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von James Jeans formuliert. Er schlug vor, dass die Tiefen der Sonne schwere radioaktive Elemente enthalten, die spontan zerfallen, während Energie emittiert wird. So geht beispielsweise die Umwandlung von Uran in Thorium und dann in Blei mit einer Energiefreisetzung einher. Die spätere Analyse dieser Hypothese zeigte auch ihre Widersprüchlichkeit; ein Stern aus Uran allein würde nicht genug Energie emittieren, um die beobachtete Leuchtkraft der Sonne zu liefern. Darüber hinaus gibt es Sterne, deren Leuchtkraft um ein Vielfaches größer ist als die Leuchtkraft unseres Sterns. Es ist auch unwahrscheinlich, dass diese Sterne mehr radioaktives Material enthalten.

Als wahrscheinlichste Hypothese stellte sich die Hypothese der Synthese von Elementen als Folge von Kernreaktionen im Inneren von Sternen heraus.

1935 stellte Hans Bethe die Hypothese auf, dass die Quelle der Sonnenenergie eine thermonukleare Reaktion sein könnte, die Wasserstoff in Helium umwandelt. Dafür erhielt Bethe 1967 den Nobelpreis.

Die chemische Zusammensetzung der Sonne entspricht in etwa der der meisten anderen Sterne. Ungefähr 75 % sind Wasserstoff, 25 % Helium und weniger als 1 % sind alle anderen chemische Elemente(hauptsächlich Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw.). Unmittelbar nach der Geburt des Universums gab es überhaupt keine „schweren“ Elemente. Alle, d.h. Elemente, die schwerer als Helium sind, und sogar viele Alpha-Teilchen wurden während der "Verbrennung" von Wasserstoff in Sternen während der Kernfusion gebildet. Die charakteristische Lebensdauer eines Sterns wie der Sonne beträgt zehn Milliarden Jahre.

Die Hauptenergiequelle - der Proton-Proton-Zyklus - ist eine sehr langsame Reaktion (charakteristische Zeit 7,9 * 109 Jahre), da sie durch eine schwache Wechselwirkung verursacht wird. Sein Wesen liegt darin, dass ein Heliumkern aus vier Protonen gewonnen wird. In diesem Fall werden ein Paar Positronen und ein Paar Neutrinos sowie 26,7 MeV Energie freigesetzt. Die Anzahl der von der Sonne pro Sekunde emittierten Neutrinos wird nur durch die Leuchtkraft der Sonne bestimmt. Da die Freisetzung von 26,7 MeV 2 Neutrinos erzeugt, beträgt die Neutrino-Emissionsrate 1,8 * 1038 Neutrinos / s.

Ein direkter Test dieser Theorie ist die Beobachtung solarer Neutrinos. Hochenergetische Neutrinos (Bor) werden in Chlor-Argon-Experimenten (Davis-Experimente) erfasst und zeigen durchweg einen Mangel an Neutrinos im Vergleich zum theoretischen Wert für Standardmodell Die Sonne. Niederenergetische Neutrinos, die direkt in der pp-Reaktion entstehen, werden in Gallium-Germanium-Experimenten (GALLEX in Gran Sasso (Italien - Deutschland) und SAGE in Baksan (Russland - USA)) aufgezeichnet; sie sind auch „nicht genug“.

Nach einigen Annahmen sind bei Neutrinos mit einer Ruhemasse ungleich null Oszillationen (Transformationen) verschiedener Neutrinos möglich (der Mikheev-Smirnov-Wolfenstein-Effekt) (es gibt drei Arten von Neutrinos: Elektron-, Myon- und Tauon-Neutrinos). Weil Da andere Neutrinos viel kleinere Wirkungsquerschnitte für die Wechselwirkung mit Materie haben als Elektronneutrinos, kann das beobachtete Defizit erklärt werden, ohne das Standardmodell der Sonne zu ändern, das auf der Grundlage des gesamten astronomischen Datensatzes erstellt wurde.

Die Sonne verarbeitet pro Sekunde etwa 600 Millionen Tonnen Wasserstoff. Die Reserven an Kernbrennstoff reichen noch für weitere fünf Milliarden Jahre, danach verwandelt er sich allmählich in einen Weißen Zwerg.

Die zentralen Teile der Sonne werden schrumpfen, sich erwärmen, und die Wärme, die mit dieser äußeren Hülle übertragen wird, führt zu ihrer Ausdehnung auf eine im Vergleich zu modernen monströse Größe: Die Sonne wird sich so stark ausdehnen, dass sie Merkur, Venus und Energie verschluckt "Kraftstoff" hundertmal schneller als derzeit. Dadurch wird die Sonne größer; unser Stern wird ein roter Riese, dessen Größe mit der Entfernung von der Erde zur Sonne vergleichbar ist! Das Leben auf der Erde wird verschwinden oder auf den äußeren Planeten Zuflucht finden.

Wir werden natürlich im Voraus über ein solches Ereignis informiert, da der Übergang in eine neue Phase ungefähr 100-200 Millionen Jahre dauern wird. Wenn die Temperatur des zentralen Teils der Sonne 100.000.000 K erreicht, beginnt Helium zu brennen, verwandelt sich in schwere Elemente und die Sonne tritt in die Phase komplexer Kontraktions- und Expansionszyklen ein. Im letzten Stadium wird unser Stern seine äußere Hülle verlieren, der zentrale Kern wird eine unglaublich hohe Dichte und Größe haben, wie die der Erde. Es werden noch ein paar Milliarden Jahre vergehen, und die Sonne wird abkühlen und sich in einen Weißen Zwerg verwandeln.

Sonnenenergiequelle

Wissen ist Macht

Kohlenstoffzyklus

Wie wird Wasserstoff im Inneren von Sternen zu Helium? Die erste Antwort auf diese Frage fanden unabhängig voneinander Hans Bethe in den USA und Karl-Friedrich von Weizsacker in Deutschland... 1938 entdeckten sie die erste Reaktion, die Wasserstoff in Helium umwandelt und die notwendige Energie liefern kann, um Sterne am Leben zu erhalten. Die Zeit dafür ist gekommen: Am 11. Juli 1938 ging Weizsäckers Manuskript bei der Redaktion der Zeitschrift für Physik ein, am 7. September desselben Jahres ging Betes Manuskript bei der Redaktion der Zeitschrift ein "Physische Überprüfung". Beide Papiere präsentierten die Entdeckung des Kohlenstoffkreislaufs. Bethe und Crichfield schickten bereits am 23. Juni ein Papier, das den wichtigsten Teil des Proton-Proton-Zyklus enthält.

Dieser Vorgang ist ziemlich kompliziert. Für seine Strömung ist es notwendig, dass in den Sternen neben Wasserstoffatomen auch andere Elemente wie Kohlenstoff vorhanden sind. Die Kerne der Kohlenstoffatome wirken als Katalysatoren. Wir kennen uns gut mit Katalysatoren aus der Chemie aus. Protonen heften sich an Kohlenstoffkerne, und dort werden Heliumatome gebildet. Dann verdrängt der Kohlenstoffkern die aus den Protonen gebildeten Heliumkerne und bleibt durch diesen Vorgang selbst unverändert.

Die Abbildung zeigt ein Diagramm dieser Reaktion, das wie ein geschlossener Kreislauf aussieht. Betrachten Sie diese Reaktion beginnend am oberen Rand der Figur. Der Prozess beginnt damit, dass der Kern eines Wasserstoffatoms mit einem Kohlenstoffkern kollidiert mit massive Zahl 12. Wir bezeichnen es als C 12. Durch den Tunneleffekt kann das Proton die elektrischen Abstoßungskräfte des Kohlenstoffkerns überwinden und sich mit diesem verbinden.

Die Umwandlung von Wasserstoff in Helium im Kohlenstoffkreislauf der Bethe-Reaktionen im Inneren von Sternen. Rote Wellenpfeile zeigen an, dass ein Atom ein Quanten emittiert. elektromagnetische Strahlung.

Der neue Kern besteht bereits aus dreizehn schweren Elementarteilchen... Durch die positive Ladung des Protons erhöht sich die Ladung des ursprünglichen Kohlenstoffkerns. Dabei entsteht ein Stickstoffkern mit der Massenzahl 13. Er wird als N 13 bezeichnet. Dieses Stickstoffisotop ist radioaktiv und sendet nach einiger Zeit zwei Lichtteilchen aus: ein Positron und ein Neutrino - ein Elementarteilchen, von dem wir später noch hören werden. Somit wird der Stickstoffkern in einen Kohlenstoffkern mit der Massenzahl 13 umgewandelt, d.h. in C13. Dieser Kern hat wieder die gleiche Ladung wie der Kohlenstoffkern zu Beginn des Zyklus, aber seine Massenzahl ist schon eins mehr. Jetzt haben wir den Kern eines anderen Kohlenstoffisotops. Wenn ein weiteres Proton mit diesem Kern kollidiert, erscheint wieder der Stickstoffkern. Es hat jedoch jetzt eine Massenzahl von 14, also N 14. Wenn ein neues Stickstoffatom mit einem anderen Proton kollidiert, geht es in O 15 über, d.h. in einen Sauerstoffkern mit der Massenzahl 15. Dieser Kern ist ebenfalls radioaktiv, emittiert wieder ein Positron und Neutrinos und geht in N 15 - Stickstoff mit der Massenzahl 15 über. Wir sehen, dass der Prozess mit Kohlenstoff mit einer Massenzahl von . begann 12 und führte zum Auftreten von Stickstoff mit der Massenzahl 15. Somit serielle Verbindung Protonen führt zum Auftreten von immer schwereren Kernen. Lassen Sie noch ein Proton in den Kern N 15 eintreten, dann fliegen zwei Protonen und zwei Neutronen gemeinsam aus dem gebildeten Kern heraus, die einen Heliumkern bilden. Der schwere Kern wird wieder in den ursprünglichen Kohlenstoffkern umgewandelt. Der Kreis ist komplett.

Dabei verbinden sich vier Protonen und bilden einen Heliumkern: Wasserstoff wird zu Helium. Dabei wird Energie freigesetzt, die ausreicht, damit die Sterne Milliarden von Jahren leuchten.

Die Erwärmung von Sternmaterie findet nicht in allen Stufen der von uns betrachteten Reaktionskette statt. Stellare Materie wird teilweise durch elektromagnetische Strahlungsquanten erhitzt, die ihre Energie auf das Sterngas übertragen, und teilweise durch Positronen, die fast sofort mit den freien Elektronen des Sterngases vernichten. Bei der Vernichtung von Positronen und Elektronen entstehen auch Quanten elektromagnetischer Strahlung. Die Energie dieser Quanten wird auf stellare Materie übertragen. Ein kleiner Teil der freigesetzten Energie wird zusammen mit den emittierten Neutrinos vom Stern weggetragen. Wir werden später einige unverständliche Fragen im Zusammenhang mit Neutrinos betrachten.

1967 wurde Beta verliehen Nobelpreis in Physik für die Entdeckung des Kohlenstoffkreislaufs, die er 1938 zusammen mit von Weizsäcker machte. In diesem Fall hat das Nobelkomitee anscheinend vergessen, dass die Ehre dieser Entdeckung mehr als einer Beth zusteht.

Wir wissen, dass eine zyklische Umwandlung in Gegenwart von Katalysatorelementen stattfindet: Kohlenstoff und Stickstoff. Aber in den stellaren Tiefen müssen nicht alle drei Elemente vorhanden sein. Einer davon reicht völlig. Wenn mindestens eine Reaktion des Zyklus beginnt, werden die Elemente-Katalysatoren als Ergebnis der nachfolgenden Reaktionsstufen erscheinen. Darüber hinaus führt der Ablauf einer zyklischen Reaktion dazu, dass zwischen widerstrebenden Isotopen ein ganz bestimmtes Mengenverhältnis entsteht. Dieser Anteil hängt von der Temperatur ab, bei der der Zyklus stattfindet. Astrophysiker können nun mit ihren spektroskopischen Methoden eine ziemlich genaue quantitative Analyse der kosmischen Materie durchführen. Durch das Verhältnis der Isotopenzahl C 12, C 13, N 14 und N 15 lässt sich oft nicht nur feststellen, dass in den stellaren Tiefen eine Umwandlung von Materie entlang des Kohlenstoffkreislaufs stattfindet, sondern auch, bei welcher Temperatur diese Reaktionen auftreten. Wasserstoff kann jedoch nicht nur durch den Kohlenstoffkreislauf in Helium umgewandelt werden. Neben den Reaktionen des Kohlenstoffkreislaufs treten auch andere, einfachere Umwandlungen auf. Sie sind es, die (zumindest auf der Sonne) den Hauptbeitrag zur Energiefreisetzung leisten. Als nächstes werden wir diese Reaktionen betrachten.

Die Wachsamkeit der amerikanischen Gesellschaft gegenüber Kernenergie auf Basis von Kernspaltung hat zu einem steigenden Interesse an der Wasserstofffusion (thermonukleare Reaktion) geführt. Diese Technologie wurde als alternative Möglichkeit vorgeschlagen, die Eigenschaften des Atoms zur Stromerzeugung zu nutzen. Das ist in der Theorie eine tolle Idee. Wasserstofffusion wandelt Materie effizienter in Energie um als Kernspaltung, und dieser Prozess geht nicht mit der Bildung radioaktiver Abfälle einher. Ein funktionsfähiger thermonuklearer Reaktor muss jedoch noch geschaffen werden.

Kernfusion in der Sonne

Physiker glauben, dass die Sonne durch eine thermonukleare Fusionsreaktion Wasserstoff in Helium umwandelt. Der Begriff "Synthese" bedeutet "Kombinieren". Die Wasserstoffsynthese erfordert höchste Temperaturen. Die starke Schwerkraft, die von der riesigen Masse der Sonne erzeugt wird, hält ihren Kern ständig in einem komprimierten Zustand. Diese Kompression stellt eine Kerntemperatur bereit, die hoch genug ist, damit eine Wasserstofffusion stattfindet.

Die solare Wasserstofffusion ist ein mehrstufiger Prozess. Zunächst werden zwei Wasserstoffkerne (zwei Protonen) stark komprimiert und emittieren ein Positron, auch Antielektron genannt. Ein Positron hat die gleiche Masse wie ein Elektron, trägt aber eine positive, nicht eine negative Einheitsladung. Neben dem Positron wird bei der Kompression von Wasserstoffatomen ein Neutrino freigesetzt - ein Teilchen, das einem Elektron ähnelt, aber keine elektrische Ladung hat und in der Lage ist, Materie innerhalb großer Grenzen zu durchdringen (Mit anderen Worten, Neutrinos (niederenergetische Neutrinos) wechselwirken extrem schwach mit Materie.Die mittlere freie Weglänge einiger Neutrinos im Wasser beträgt etwa hundert Lichtjahre.Es ist auch bekannt, dass jede Sekunde ohne sichtbare Folgen etwa 10 von der Sonne emittierte Neutrinos den Bereich von jeder Mensch auf der Erde.).

Die Synthese zweier Protonen geht mit dem Verlust einer einzigen positiven Ladung einher. Dadurch wird aus einem der Protonen ein Neutron. So entsteht der Deuteriumkern (bezeichnet als 2H oder D), ein schweres Wasserstoffisotop, bestehend aus einem Proton und einem Neutron.

Deuterium ist auch als schwerer Wasserstoff bekannt. Der Deuteriumkern verbindet sich mit einem weiteren Proton und bildet den Helium-3 (He-3) Kern, bestehend aus zwei Protonen und einem Neutron. Dieser sendet einen Gammastrahl aus. Außerdem verbinden sich zwei Kerne von Helium-3, die als Ergebnis zweier unabhängiger Wiederholungen des oben beschriebenen Prozesses gebildet wurden, um einen Kern von Helium-4 (He-4) zu bilden, der aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht. Dieses Heliumisotop wird verwendet, um Ballons zu füllen, die leichter als Luft sind. Im Endstadium werden zwei Protonen emittiert, die eine weitere Entwicklung der Fusionsreaktion provozieren können.

Bei der "Sonnensynthese" übersteigt die Gesamtmasse der geschaffenen Materie die Gesamtmasse der ursprünglichen Inhaltsstoffe geringfügig. Das "fehlende Stück" wird nach Einsteins berühmter Formel in Energie umgewandelt:

wobei E die Energie in Joule ist, m die „fehlende Masse“ in Kilogramm und c die Lichtgeschwindigkeit ist, die (im Vakuum) 299 792 458 m / s beträgt. Die Sonne produziert also enorm viel Energie, da Wasserstoffkerne ununterbrochen und in riesigen Mengen in Heliumkerne umgewandelt werden. Es gibt genug Materie in der Sonne, um den Prozess der Wasserstofffusion über Millionen von Jahrtausenden fortzusetzen. Mit der Zeit wird die Versorgung mit Wasserstoff zu Ende gehen, aber dies wird nicht zu unseren Lebzeiten passieren.

2002-01-18T16: 42 + 0300

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Thermonukleare Reaktionen, die in der Sonne stattfinden

(Ter.Ink. N03-02, 18.01.2002) Vadim Pribytkov, theoretischer Physiker, ständiger Korrespondent von Terra Incognita. Wissenschaftler sind sich bewusst, dass thermonukleare Reaktionen auf der Sonne im Allgemeinen in der Umwandlung von Wasserstoff in Helium und in schwerere Elemente bestehen. Aber wie diese Transformationen ablaufen, es herrscht keine absolute Klarheit, genauer gesagt herrscht völlige Mehrdeutigkeit: Das wichtigste Anfangsglied fehlt. Daher wurde eine fantastische Reaktion für die Kombination zweier Protonen zu Deuterium unter Freisetzung eines Positrons und eines Neutrinos erfunden. Tatsächlich ist eine solche Reaktion jedoch unmöglich, da zwischen den Protonen starke Abstoßungskräfte wirken. ---- Was passiert wirklich auf der Sonne? Die erste Reaktion besteht in der Bildung von Deuterium, dessen Bildung unter hohem Druck in einem Niedertemperaturplasma erfolgt, wenn zwei Wasserstoffatome eng verbunden sind. In diesem Fall stellen sich zwei Wasserstoffkerne für kurze Zeit als fast nebeneinander heraus, während sie in der Lage sind, einen von ...

(Ter.Ink. N03-02, 18.01.2002)

Vadim Pribytkov, theoretischer Physiker, ständiger Korrespondent von Terra Incognita.

Wissenschaftler sind sich bewusst, dass thermonukleare Reaktionen auf der Sonne im Allgemeinen in der Umwandlung von Wasserstoff in Helium und in schwerere Elemente bestehen. Aber wie diese Transformationen ablaufen, es herrscht keine absolute Klarheit, genauer gesagt herrscht völlige Mehrdeutigkeit: Das wichtigste Anfangsglied fehlt. Daher wurde eine fantastische Reaktion für die Kombination zweier Protonen zu Deuterium unter Freisetzung eines Positrons und eines Neutrinos erfunden. Tatsächlich ist eine solche Reaktion jedoch unmöglich, da zwischen den Protonen starke Abstoßungskräfte wirken.

Was passiert eigentlich auf der Sonne?

Die erste Reaktion besteht in der Bildung von Deuterium, dessen Bildung unter hohem Druck in einem Niedertemperaturplasma erfolgt, wenn zwei Wasserstoffatome eng verbunden sind. Dabei stehen sich zwei Wasserstoffkerne für kurze Zeit fast nahe, während sie eines der Orbitalelektronen einfangen können, das mit einem der Protonen ein Neutron bildet.

Eine ähnliche Reaktion kann unter anderen Bedingungen ablaufen, wenn ein Proton in ein Wasserstoffatom eingebaut wird. In diesem Fall erfolgt auch der Einfang eines Orbitalelektrons (K-Einfang).

Schließlich kann es zu einer solchen Reaktion kommen, wenn sich zwei Protonen für kurze Zeit einander nähern, deren gemeinsame Kräfte ausreichen, um das vorbeiziehende Elektron einzufangen und Deuterium zu bilden. Alles hängt von der Temperatur des Plasmas oder Gases ab, in dem diese Reaktionen stattfinden. In diesem Fall werden 1,4 MeV Energie freigesetzt.

Deuterium ist die Grundlage für den nachfolgenden Reaktionszyklus, wenn zwei Deuteriumkerne mit einem Protonenausstoß Tritium oder mit einem Neutronenausstoß Helium-3 bilden. Beide Reaktionen sind gleichermaßen wahrscheinlich und bekannt.

Es folgen die Reaktionen der Kombination von Tritium mit Deuterium, Tritium mit Tritium, Helium-3 mit Deuterium, Helium-3 mit Tritium, Helium-3 mit Helium-3 unter Bildung von Helium-4. In diesem Fall werden mehr Protonen und Neutronen freigesetzt. Neutronen werden von Helium-3-Kernen und allen Elementen mit Deuteriumbündeln eingefangen.

Bestätigt werden diese Reaktionen dadurch, dass im Zuge des Sonnenwinds eine Vielzahl hochenergetischer Protonen von der Sonne ausgestoßen werden. Das Bemerkenswerteste an all diesen Reaktionen ist, dass dabei weder Positronen noch Neutrinos entstehen. Bei allen Reaktionen wird Energie freigesetzt.

In der Natur geht alles viel einfacher.

Darüber hinaus beginnen sich komplexere Elemente aus den Kernen von Deuterium, Tritium, Helium-3, Helium-4 zu bilden. Das ganze Geheimnis liegt in diesem Fall darin, dass sich Helium-4-Kerne nicht direkt miteinander verbinden können, weil sie sich gegenseitig abstoßen. Ihre Verbindung erfolgt durch Bündel von Deuterium und Tritium. Auch die offizielle Wissenschaft ignoriert diesen Moment völlig und wirft die Helium-4-Kerne auf einen Haufen, was unmöglich ist.

Ebenso fantastisch wie der offizielle Wasserstoffkreislauf ist der 1939 von Bethe erfundene sogenannte Kohlenstoffkreislauf, bei dem aus vier Protonen Helium-4 gebildet und angeblich auch Positronen und Neutrinos emittiert werden.

In der Natur geht alles viel einfacher. Die Natur erfindet als Theoretiker keine neuen Teilchen, sondern verwendet nur die, die sie hat. Wie wir sehen, beginnt die Bildung von Elementen mit der Anlagerung eines Elektrons durch zwei Protonen (dem sogenannten K-Einfang), wodurch Deuterium gewonnen wird. K-Capture ist die einzige Methode zur Erzeugung von Neutronen und wird von allen anderen komplexeren Kernen häufig praktiziert. Die Quantenmechanik bestreitet das Vorhandensein von Elektronen in einem Kern, aber ohne Elektronen ist es unmöglich, Kerne zu bauen.

Um den Entstehungsprozess und die Entwicklung von Ideen über die thermonukleare Fusion in der Sonne zu verstehen, ist es notwendig, die Geschichte der menschlichen Ideen zum Verständnis dieses Prozesses zu kennen. Es gibt viele unlösbare theoretische und technologische Probleme bei der Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors, in dem der Prozess der Kontrolle der thermonuklearen Fusion stattfindet. Viele Wissenschaftler, geschweige denn Wissenschaftsbeamte, sind mit der Geschichte dieses Problems nicht vertraut.

Es ist die Unkenntnis der Geschichte des Verständnisses und der Darstellung der thermonuklearen Fusion durch die Menschheit auf der Sonne, die zu den falschen Handlungen der Schöpfer von thermonuklearen Reaktoren führte. Dies wird durch das sechzigjährige Scheitern der Arbeiten an der Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors, durch die viele Industrieländer riesige Mittel verschwendet haben, bewiesen. Der wichtigste und unwiderlegbarste Beweis: Ein kontrollierter thermonuklearer Reaktor wurde seit 60 Jahren nicht mehr geschaffen. Darüber hinaus versprechen bekannte wissenschaftliche Autoritäten in den Medien die Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors (UTNR) in 30 ... 40 Jahren.

2. "Occams Rasiermesser"

Occams Rasiermesser ist ein methodisches Prinzip, das nach dem englischen Franziskanermönch, dem nominellen Philosophen William, benannt wurde. In vereinfachter Form lautet es: „Man sollte bestehende Dinge nicht unnötig vervielfachen“ (oder „Du solltest keine neuen Entitäten anziehen, es sei denn, es ist unbedingt erforderlich“). Dieses Prinzip bildet die Grundlage des methodologischen Reduktionismus, auch Sparprinzip oder Spargesetz genannt. Manchmal wird der Grundsatz in Worte gefasst: "Was durch weniger erklärt werden kann, sollte nicht durch mehr ausgedrückt werden."

V moderne Wissenschaft Occams Rasiermesser wird normalerweise als ein allgemeineres Prinzip verstanden, das besagt, dass, wenn es mehrere logisch konsistente Definitionen oder Erklärungen eines Phänomens gibt, die einfachste davon als richtig angesehen werden sollte.

Der Inhalt des Prinzips kann wie folgt vereinfacht werden: Es ist nicht erforderlich, komplexe Gesetze einzuführen, um ein Phänomen zu erklären, wenn dieses Phänomen durch einfache Gesetze erklärt werden kann. Dieses Prinzip ist heute ein mächtiges Werkzeug des wissenschaftlichen kritischen Denkens. Ockham selbst formulierte dieses Prinzip als Bestätigung der Existenz Gottes. Für sie ist es seiner Meinung nach durchaus möglich, alles zu erklären, ohne etwas Neues einzuführen.

In der Sprache der Informationstheorie umformuliert, besagt das Razor-Prinzip von Occam, dass die genaueste Nachricht die Nachricht mit der minimalen Länge ist.

Albert Einstein formulierte das Prinzip von Occam's Razor wie folgt: "Alles sollte so lange wie möglich vereinfacht werden, aber nicht mehr."

3. Über den Beginn des menschlichen Verständnisses und der Darstellung der Kernfusion in der Sonne

Alle Bewohner der Erde verstanden lange Zeit die Tatsache, dass die Sonne die Erde erwärmt, aber die Quellen der Sonnenenergie blieben für jeden unverständlich. 1848 stellte Robert Meyer die Meteoritenhypothese auf, wonach die Sonne durch den Beschuss von Meteoriten erhitzt wird. Bei einer so notwendigen Anzahl von Meteoriten wäre die Erde jedoch auch sehr heiß; außerdem würden die geologischen Schichten der Erde hauptsächlich aus Meteoriten bestehen; schließlich hätte die Masse der Sonne zugenommen, und dies hätte die Bewegung der Planeten beeinflusst.

Daher hielten viele Forscher in der zweiten Hälfte des 19. Berechnungen auf der Grundlage dieses Mechanismus schätzten das maximale Alter der Sonne auf 20 Millionen Jahre und die Zeit, nach der die Sonne erlischt - nicht mehr als 15 Millionen. Diese Hypothese widersprach jedoch den geologischen Daten zum Alter Felsen was auf viel größere Zahlen hinweist. Charles Darwin stellte beispielsweise fest, dass die Erosion der vendischen Lagerstätten mindestens 300 Millionen Jahre dauerte. Dennoch hält die Brockhaus und Efron Encyclopedia das Gravitationsmodell für das einzig gültige.

Erst im 20. Jahrhundert wurde die „richtige“ Lösung dieses Problems gefunden. Ursprünglich stellte Rutherford die Hypothese auf, dass die Quelle der inneren Energie der Sonne der radioaktive Zerfall ist. 1920 schlug Arthur Eddington vor, dass Druck und Temperatur im Inneren der Sonne so hoch sind, dass dort thermonukleare Reaktionen ablaufen können, bei denen Wasserstoffkerne (Protonen) zu einem Helium-4-Kern verschmelzen. Da die Masse der letzteren kleiner ist als die Summe der Massen von vier freien Protonen, dann ein Teil der Masse bei dieser Reaktion nach Einsteins Formel E = mc 2 wird in Energie umgewandelt. Dass Wasserstoff in der Zusammensetzung der Sonne vorherrscht, wurde 1925 von Cecilia Payne bestätigt.

Die Theorie der Kernfusion wurde in den 1930er Jahren von den Astrophysikern Chandrasekhar und Hans Bethe entwickelt. Bethe berechnete im Detail die beiden wichtigsten thermonuklearen Reaktionen, die die Energiequellen der Sonne sind. Schließlich erschien 1957 die Arbeit von Margaret Burbridge "Synthesis of Elements in Stars", in der gezeigt und vorgeschlagen wurde, dass die meisten Elemente im Universum durch Nukleosynthese in Sternen entstanden sind.

4. Weltraumforschung der Sonne

Eddingtons erste Arbeit als Astronom bezog sich auf das Studium der Bewegungen von Sternen und der Struktur von Sternsystemen. Sein Hauptverdienst ist jedoch, dass er eine Theorie der inneren Struktur von Sternen erstellt hat. Ein tiefes Eindringen in das physikalische Wesen von Phänomenen und die Beherrschung der Methoden komplexer mathematischer Berechnungen ermöglichten es Eddington, eine Reihe grundlegender Ergebnisse in Bereichen der Astrophysik wie der inneren Struktur von Sternen, dem Zustand interstellarer Materie, der Bewegung und Verteilung von Sternen zu erzielen in der Galaxis.

Eddington berechnete die Durchmesser einiger Roter Riesensterne, bestimmte die Dichte des Zwergengefährten des Sterns Sirius - sie stellte sich als ungewöhnlich hoch heraus. Eddingtons Arbeit zur Bestimmung der Dichte eines Sterns war der Anstoß zur Entwicklung der Physik superdichten (entarteten) Gases. Eddington war ein guter Interpret von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Er führte den ersten experimentellen Test eines der von dieser Theorie vorhergesagten Effekte durch: die Ablenkung von Lichtstrahlen im Gravitationsfeld eines massereichen Sterns. Dies gelang ihm 1919 bei einer totalen Sonnenfinsternis. Gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern legte Eddington den Grundstein modernes Wissenüber den Aufbau der Sterne.

5. Fusion - Verbrennung !?

Was ist, visuell, thermonukleare Fusion? Im Prinzip ist dies eine Verbrennung. Aber es ist klar, dass dies eine Verbrennung mit sehr hoher Leistung pro Raumvolumen ist. Und es ist klar, dass dies kein Oxidationsprozess ist. Hier sind am Verbrennungsprozess weitere Elemente beteiligt, die ebenfalls brennen, jedoch unter besonderen physikalischen Bedingungen.

Denken Sie ans Brennen.

Die chemische Verbrennung ist ein komplexer physikalisch-chemischer Prozess zur Umwandlung von Bestandteilen eines brennbaren Gemisches in Verbrennungsprodukte unter Freisetzung von Wärmestrahlung, Licht und Strahlungsenergie.

Die chemische Verbrennung wird in verschiedene Verbrennungsarten unterteilt.

Die Unterschallverbrennung (Deflagration) verläuft im Gegensatz zu Explosion und Detonation mit geringen Geschwindigkeiten und ist nicht mit der Bildung einer Stoßwelle verbunden. Unterschallverbrennung umfasst normale laminare und turbulente Flammenausbreitung, Überschall - Detonation.

Die Verbrennung wird in Wärme- und Kettenverbrennung unterteilt. Die thermische Verbrennung basiert auf chemische Reaktion, die aufgrund der Ansammlung der freigesetzten Wärme mit einer progressiven Selbstbeschleunigung fortfahren kann. Kettenverbrennung tritt in Fällen einiger Gasphasenreaktionen bei niedrigen Drücken auf.

Thermische Selbstbeschleunigungsbedingungen können für alle Reaktionen mit ausreichend großen thermischen Effekten und Aktivierungsenergien bereitgestellt werden.

Die Verbrennung kann durch Selbstentzündung spontan beginnen oder durch Zündung eingeleitet werden. Unter festen äußeren Bedingungen kann die kontinuierliche Verbrennung stationär erfolgen, wenn sich die Hauptmerkmale des Prozesses - Reaktionsgeschwindigkeit, Wärmefreisetzungsrate, Temperatur und Zusammensetzung der Produkte - im Laufe der Zeit nicht ändern, oder in einem periodischen Modus, wenn diese Eigenschaften schwanken um ihre Durchschnittswerte. Aufgrund der starken nichtlinearen Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur ist die Verbrennung sehr empfindlich gegenüber äußeren Bedingungen. Die gleiche Verbrennungseigenschaft bestimmt die Existenz mehrerer stationärer Regime unter den gleichen Bedingungen (Hystereseeffekt).

Es gibt volumetrische Verbrennung, sie ist jedem bekannt und wird oft im Alltag eingesetzt.

Diffusionsverbrennung. Es zeichnet sich durch eine getrennte Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel zur Verbrennungszone aus. Die Vermischung der Komponenten erfolgt in der Verbrennungszone. Beispiel: Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff in einem Raketentriebwerk.

Verbrennung eines vorgemischten Mediums. Wie der Name schon sagt, erfolgt die Verbrennung in einem Gemisch, das sowohl einen Brennstoff als auch ein Oxidationsmittel enthält. Beispiel: Verbrennung eines Benzin-Luft-Gemisches im Zylinder einer Brennkraftmaschine nach Initialisierung des Prozesses mit einer Zündkerze.

Flammenlose Verbrennung. Im Gegensatz zur konventionellen Verbrennung ist es möglich, bei Beobachtung von Zonen mit oxidierender Flamme und reduzierender Flamme Bedingungen für eine flammenlose Verbrennung zu schaffen. Ein Beispiel ist die katalytische Oxidation organisches Material auf der Oberfläche eines geeigneten Katalysators, beispielsweise Ethanoloxidation auf Platinschwarz.

Schwelend. Eine Verbrennungsart, bei der keine Flamme gebildet wird und sich die Verbrennungszone langsam durch das Material ausbreitet. Bei porösen oder faserigen Materialien mit hohem Luftgehalt oder mit Oxidationsmitteln imprägniert wird meist ein Schwelbrand beobachtet.

Autogene Verbrennung. Selbsterhaltende Verbrennung. Der Begriff wird in der Abfallverbrennungstechnologie verwendet. Die Möglichkeit der autogenen (selbständigen) Verbrennung von Abfällen wird durch den begrenzten Gehalt an Ballastierungskomponenten bestimmt: Feuchtigkeit und Asche.

Flamme ist ein Raumbereich, in dem eine Verbrennung in der Gasphase stattfindet, begleitet von sichtbarer und / oder infraroter Strahlung.

Die gewöhnliche Flamme, die wir beim Abbrennen einer Kerze, eines Feuerzeugs oder eines Streichholzes beobachten, ist ein Strom glühender Gase, der aufgrund der Erdanziehungskraft vertikal gestreckt wird (heiße Gase steigen tendenziell nach oben).

6. Moderne physikalisch-chemische Konzepte der Sonne

Hauptmerkmale:

Zusammensetzung der Photosphäre:

Die Sonne ist der zentrale und einzige Stern unseres Sonnensystems, um den sich andere Objekte dieses Systems drehen: Planeten und ihre Satelliten, Zwergenplaneten und ihre Monde, Asteroiden, Meteoroiden, Kometen und kosmischen Staub. Die Masse der Sonne beträgt (theoretisch) 99,8 % der Gesamtmasse des gesamten Sonnensystems. Sonnenstrahlung unterstützt das Leben auf der Erde (Photonen sind für die Anfangsstadien des Prozesses der Photosynthese notwendig), bestimmt das Klima.

Gemäß der Spektralklassifizierung gehört die Sonne zum G2V-Typ ("gelber Zwerg"). Die Oberflächentemperatur der Sonne erreicht 6000 K, die Sonne scheint also mit einem fast weißen Licht, aber aufgrund der stärkeren Streuung und Absorption des kurzwelligen Teils des Spektrums durch die Erdatmosphäre wird das direkte Licht der Sonne an der Oberfläche unseres Planeten erhält eine gewisse Gelbfärbung.

Das Sonnenspektrum enthält Linien von ionisierten und neutralen Metallen sowie ionisierten Wasserstoff. In unserer Milchstraße gibt es ungefähr 100 Millionen G2-Sterne. Darüber hinaus sind 85% der Sterne in unserer Galaxie Sterne, die weniger hell sind als die Sonne (die meisten von ihnen sind Rote Zwerge am Ende ihres Evolutionszyklus). Wie alle Hauptreihensterne erzeugt die Sonne Energie durch Kernfusion.

Die Strahlung der Sonne ist die wichtigste Energiequelle auf der Erde. Seine Leistung wird durch die Sonnenkonstante gekennzeichnet - die Energiemenge, die durch einen Bereich einer Flächeneinheit senkrecht zu den Sonnenstrahlen fließt. In einer Entfernung von einer astronomischen Einheit (dh in der Erdumlaufbahn) beträgt diese Konstante etwa 1370 W / m 2.

Beim Durchgang durch die Erdatmosphäre verliert die Sonnenstrahlung etwa 370 W / m2 an Energie und bis zu die Erdoberfläche erreicht nur 1000 W / m 2 (bei klarem Wetter und wenn die Sonne im Zenit steht). Diese Energie kann in einer Vielzahl von natürlichen und künstlichen Prozessen genutzt werden. Pflanzen verarbeiten es also durch Photosynthese in eine chemische Form (Sauerstoff und organische Verbindungen). Direkte solare Erwärmung oder Energieumwandlung mittels Solarzellen kann zur Stromerzeugung (Solarkraftwerke) oder anderen nützlichen Arbeiten genutzt werden. In ferner Vergangenheit wurde die in Öl und anderen fossilen Brennstoffen gespeicherte Energie auch durch Photosynthese gewonnen.

Die Sonne ist ein magnetisch aktiver Stern. Es hat ein starkes Magnetfeld, dessen Stärke sich im Laufe der Zeit ändert und das während des Sonnenmaximums etwa alle 11 Jahre seine Richtung ändert. Variationen Magnetfeld Die Sonnen verursachen eine Vielzahl von Effekten, deren Kombination als Sonnenaktivität bezeichnet wird und Phänomene wie Sonnenflecken, Sonneneruptionen, Variationen des Sonnenwinds usw. bei der Arbeit, Kommunikation, Energieübertragungseinrichtungen umfasst und auch lebende Organismen negativ beeinflusst. Kopfschmerzen und Unwohlsein verursachen (bei Personen, die empfindlich auf magnetische Stürme reagieren). Die Sonne ist ein junger Stern der dritten Generation (Population I) mit einem hohen Metallgehalt, dh sie wurde aus den Überresten von Sternen der ersten und zweiten Generation (Population III bzw. II) gebildet.

Das gegenwärtige Alter der Sonne (genauer gesagt die Zeit ihrer Existenz auf der Hauptreihe), geschätzt mit Computermodellen der Sternentwicklung, beträgt ungefähr 4,57 Milliarden Jahre.

Der Lebenszyklus der Sonne. Es wird angenommen, dass sich die Sonne vor etwa 4,59 Milliarden Jahren gebildet hat, als der schnelle Kollaps einer Wolke aus molekularem Wasserstoff unter der Einwirkung von Gravitationskräften zur Bildung eines Typ-I-Sterns der T-Tauri-Sternpopulation in unserer Region der Galaxie führte .

Ein Stern von der Masse der Sonne soll auf der Hauptreihe insgesamt etwa 10 Milliarden Jahre existiert haben. Damit befindet sich die Sonne nun ungefähr in der Mitte ihres Lebenszyklus. Auf die gegenwärtige Phase im Sonnenkern laufen thermonukleare Reaktionen der Umwandlung von Wasserstoff in Helium ab. Jede Sekunde werden im Kern der Sonne etwa 4 Millionen Tonnen Materie in Strahlungsenergie umgewandelt, was zur Erzeugung von Sonnenstrahlung und einem Strom solarer Neutrinos führt.

7. Theoretische Vorstellungen der Menschheit über die innere und äußere Struktur der Sonne

Im Zentrum der Sonne befindet sich der Sonnenkern. Die Photosphäre ist die sichtbare Oberfläche der Sonne, die die Hauptstrahlungsquelle ist. Die Sonne ist von der Sonnenkorona umgeben, die eine sehr hohe Temperatur hat, aber extrem verdünnt ist und daher mit bloßem Auge nur während der totalen Sonnenfinsternis sichtbar ist.

Der zentrale Teil der Sonne mit einem Radius von etwa 150.000 Kilometern, in dem thermonukleare Reaktionen ablaufen, wird als Sonnenkern bezeichnet. Die Dichte der Materie im Kern beträgt etwa 150.000 kg / m 3 (150-mal höher als die Dichte von Wasser und ≈6,6-mal höher als die Dichte des schwersten Metalls der Erde - Osmium) und die Temperatur im Zentrum des Kerns beträgt mehr als 14 Millionen Grad. Die theoretische Analyse der Daten, die von der SOHO-Mission durchgeführt wurde, zeigte, dass im Kern die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne um ihre Achse viel höher ist als an der Oberfläche. Im Kern findet eine thermonukleare Proton-Proton-Reaktion statt, bei der aus vier Protonen Helium-4 gebildet wird. Gleichzeitig werden pro Sekunde 4,26 Millionen Tonnen Materie in Energie umgewandelt, aber dieser Wert ist im Vergleich zur Masse der Sonne vernachlässigbar - 2 · 10 27 Tonnen.

Oberhalb des Kerns, in einem Abstand von etwa 0,2 ... 0,7 des Sonnenradius von ihrem Mittelpunkt, befindet sich eine Zone des Strahlungstransports, in der es keine makroskopischen Bewegungen gibt, Energie wird durch "Reemission" von . übertragen Photonen.

Konvektive Zone der Sonne. Näher an der Sonnenoberfläche kommt es zu einer Wirbelmischung des Plasmas, und die Energieübertragung auf die Oberfläche erfolgt hauptsächlich durch die Bewegungen der Substanz selbst. Diese Methode der Energieübertragung wird Konvektion genannt, und die unterirdische Schicht der Sonne, die etwa 200.000 km dick ist, wo sie stattfindet, wird als Konvektionszone bezeichnet. Nach modernen Daten ist seine Rolle in der Physik der Sonnenprozesse äußerst groß, da darin verschiedene Bewegungen von Sonnenmaterie und Magnetfeldern entstehen.

Atmosphäre der Sonnenphotosphäre (Schicht, Licht ausstrahlen) erreicht eine Dicke von ≈320 km und bildet die sichtbare Oberfläche der Sonne. Der Hauptteil der optischen (sichtbaren) Strahlung der Sonne geht von der Photosphäre aus, während Strahlung aus tieferen Schichten sie nicht mehr erreicht. Die Temperatur in der Photosphäre erreicht durchschnittlich 5800 K. Hier beträgt die durchschnittliche Gasdichte weniger als 1/1000 der Dichte der Erdluft und die Temperatur sinkt bei Annäherung an den äußeren Rand der Photosphäre auf 4800 K Unter diesen Bedingungen bleibt Wasserstoff fast vollständig im neutralen Zustand. Die Photosphäre bildet die sichtbare Sonnenoberfläche, aus der die Dimensionen der Sonne, der Abstand zur Sonnenoberfläche usw. bestimmt werden. Chromosphäre - Außenhülle Die Sonne ist etwa 10.000 km dick und umgibt die Photosphäre. Der Ursprung des Namens dieses Teils Sonnenatmosphäre verbunden mit seiner rötlichen Farbe, verursacht durch die Tatsache, dass die rote H-alpha-Emissionslinie von Wasserstoff in seinem sichtbaren Spektrum dominiert. Obere Grenze die Chromosphäre hat keine ausgeprägte glatte Oberfläche, aus ihr treten ständig heiße Auswürfe, sogenannte Spiculae, auf (daher in Ende XIX Jahrhundert verglich der italienische Astronom Secchi, der die Chromosphäre durch ein Teleskop beobachtete, sie mit brennenden Prärien). Die Temperatur der Chromosphäre steigt mit der Höhe von 4000 auf 15000 Grad.

Die Dichte der Chromosphäre ist gering, daher reicht ihre Helligkeit nicht aus, um sie unter normalen Bedingungen zu beobachten. Aber während einer totalen Sonnenfinsternis, wenn der Mond die helle Photosphäre bedeckt, wird die darüber liegende Chromosphäre sichtbar und leuchtet rot. Mit speziellen schmalbandigen optischen Filtern kann er auch jederzeit beobachtet werden.

Die Krone ist die letzte äußere Hülle der Sonne. Trotz seiner sehr hohen Temperatur von 600.000 bis 2.000.000 Grad ist es nur während einer totalen Sonnenfinsternis mit bloßem Auge sichtbar, da die Materiedichte in der Korona gering und daher auch ihre Helligkeit gering ist. Die ungewöhnlich starke Erwärmung dieser Schicht wird offenbar durch die magnetische Wirkung und den Einschlag von Stoßwellen verursacht. Die Form der Korona ändert sich abhängig von der Phase des Sonnenaktivitätszyklus: In Zeiten maximaler Aktivität hat sie eine abgerundete Form und ist mindestens entlang des Sonnenäquators verlängert. Da die Koronatemperatur sehr hoch ist, emittiert sie intensiv im Ultraviolett- und Röntgenbereich. Diese Strahlungen durchdringen die Erdatmosphäre nicht, aber seit kurzem ist es möglich, sie mit Raumfahrzeugen zu untersuchen. Die Strahlung in verschiedenen Bereichen der Korona ist ungleichmäßig. Es gibt heiße aktive und ruhige Regionen sowie koronale Löcher mit einer relativ niedrigen Temperatur von 600.000 Grad, aus denen magnetische Kraftlinien in den Weltraum austreten. Durch diese ("offene") magnetische Konfiguration können Teilchen ungehindert aus der Sonne entweichen, sodass der Sonnenwind "hauptsächlich" aus koronalen Löchern emittiert wird.

Der Sonnenwind fließt aus dem äußeren Teil der Sonnenkorona - ein Strom ionisierter Teilchen (hauptsächlich Protonen, Elektronen und α-Teilchen), der eine Geschwindigkeit von 300 ... 1200 km / s hat und sich ausbreitet, mit einer allmählichen Abnahme seiner Dichte, bis an die Grenzen der Heliosphäre.

Da Sonnenplasma eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt, können in ihm elektrische Ströme und in der Folge magnetische Felder entstehen.

8. Theoretische Probleme der Kernfusion in der Sonne

Das solare Neutrinoproblem. Kernreaktionen im Kern der Sonne führen zur Bildung einer großen Anzahl von Elektron-Neutrinos. Gleichzeitig haben Messungen des Neutrinoflusses auf der Erde, die seit Ende der 1960er Jahre kontinuierlich durchgeführt wurden, gezeigt, dass die Zahl der dort aufgezeichneten solaren Elektron-Neutrinos etwa zwei- bis dreimal geringer ist, als vom Standard-Sonnenmodell zur Beschreibung von Prozessen vorhergesagt in der Sonne. Diese Diskrepanz zwischen Experiment und Theorie wird als "solares Neutrinoproblem" bezeichnet und ist seit mehr als 30 Jahren eines der Geheimnisse der Sonnenphysik. Die Situation wurde durch die Tatsache erschwert, dass das Neutrino äußerst schwach mit Materie wechselwirkt, und die Entwicklung eines Neutrinodetektors, der den Neutrinofluss selbst mit einer solchen Leistung wie der von der Sonne genau messen kann, ist eine ziemlich schwierige wissenschaftliche Aufgabe.

Zwei Hauptwege zur Lösung des solaren Neutrinoproblems wurden vorgeschlagen. Erstens war es möglich, das Sonnenmodell so zu modifizieren, dass die angenommene Temperatur in seinem Kern und damit der von der Sonne emittierte Neutrinofluss reduziert wurde. Zweitens könnte man annehmen, dass sich ein Teil der vom Sonnenkern emittierten Elektron-Neutrinos bei der Bewegung in Richtung Erde in Neutrinos anderer Generationen verwandelt, die von herkömmlichen Detektoren nicht erfasst werden (Myon- und Tau-Neutrinos). Heutzutage neigen Wissenschaftler dazu, dass der zweite Weg höchstwahrscheinlich der richtige ist. Damit der Übergang einer Neutrinoart in eine andere stattfindet – die sogenannten „Neutrino-Oszillationen“ – muss das Neutrino eine Masse ungleich Null haben. Es wurde nun festgestellt, dass dies der Fall zu sein scheint. Im Jahr 2001 wurden alle drei Arten von solaren Neutrinos direkt am Sudbury Neutrino Observatory nachgewiesen, und es wurde gezeigt, dass ihr Gesamtfluss mit dem Standard-Sonnenmodell übereinstimmt. In diesem Fall sind nur etwa ein Drittel der Neutrinos, die die Erde erreichen, elektronisch. Dieser Betrag stimmt mit der Theorie überein, die den Übergang von Elektron-Neutrinos in Neutrinos einer anderen Generation sowohl im Vakuum ("Neutrino-Oszillationen" im eigentlichen Sinne) als auch in Sonnenmaterie ("Mikheev-Smirnov-Wolfenstein-Effekt") vorhersagt. Damit scheint das Problem der solaren Neutrinos derzeit gelöst.

Probleme mit der Corona-Heizung.Über der sichtbaren Sonnenoberfläche (Photosphäre), die eine Temperatur von etwa 6.000 K hat, befindet sich eine Sonnenkorona mit einer Temperatur von mehr als 1.000.000 K. Es kann gezeigt werden, dass der direkte Wärmefluss aus der Photosphäre nicht ausreicht, um zu führen auf eine so hohe Koronatemperatur.

Es wird angenommen, dass die Energie zum Aufheizen der Korona durch turbulente Bewegungen der subphotosphärischen Konvektionszone geliefert wird. In diesem Fall wurden zwei Mechanismen für die Energieübertragung auf die Korona vorgeschlagen. Erstens ist dies eine Wellenerwärmung - Schall und magnetohydrodynamische Wellen, die in der turbulenten Konvektionszone erzeugt werden, breiten sich in die Korona aus und streuen dort, während ihre Energie in thermische Energie des koronalen Plasmas umgewandelt wird. Ein alternativer Mechanismus ist die magnetische Erwärmung, bei der magnetische Energie, die kontinuierlich durch photosphärische Bewegungen erzeugt wird, durch erneutes Anschließen des Magnetfelds in Form von großen . freigesetzt wird Sonneneruptionen oder eine große Anzahl kleiner Fackeln.

Derzeit ist nicht klar, welche Art von Wellen einen effizienten Mechanismus zur Erwärmung der Korona bietet. Es kann gezeigt werden, dass alle Wellen, mit Ausnahme der magnetohydrodynamischen Alfvén-Wellen, gestreut oder reflektiert werden, bevor sie die Korona erreichen, während die Ableitung der Alfvén-Wellen in der Korona behindert wird. Daher haben sich moderne Forscher auf den Erwärmungsmechanismus durch Sonneneruptionen konzentriert. Einer der möglichen Kandidaten für Korona-Heizquellen sind kontinuierlich auftretende kleine Flares, obwohl die endgültige Klarheit in dieser Frage noch nicht erreicht ist.

PS Nach dem Lesen über "Theoretische Probleme der thermonuklearen Fusion in der Sonne" ist es notwendig, sich an "Occam's Razor" zu erinnern. Hier sind die Erklärungen theoretischer Probleme eindeutig mit erfundenen, unlogischen theoretischen Erklärungen.

9. Arten von thermonuklearen Brennstoffen. Thermonuklearer Brennstoff

Die kontrollierte thermonukleare Fusion (CTF) ist die Synthese schwererer Atomkerne aus leichteren, um Energie zu gewinnen, die im Gegensatz zur explosiven thermonuklearen Fusion (die in thermonuklearen Waffen verwendet wird) kontrollierter Natur ist. Die kontrollierte Kernfusion unterscheidet sich von der traditionellen Kernenergie dadurch, dass letztere eine Zerfallsreaktion verwendet, bei der aus schweren Kernen leichtere Kerne gewonnen werden. Deuterium (2 H) und Tritium (3 H) werden in den wichtigsten Kernreaktionen verwendet, die zur kontrollierten thermonuklearen Fusion eingesetzt werden sollen, längerfristig auch Helium-3 (3 He) und Bor- 11 (11 B)

Arten von Reaktionen. Die Fusionsreaktion ist wie folgt: Zwei oder mehr Atomkerne werden genommen und nähern sich mit etwas Kraft so weit an, dass die in solchen Abständen wirkenden Kräfte die Kräfte der Coulomb-Abstoßung zwischen gleich geladenen Kernen überwiegen aus denen ein neuer Kern gebildet wird. Es hat eine etwas kleinere Masse als die Summe der Massen der ursprünglichen Kerne, und die Differenz wird zu Energie, die während der Reaktion freigesetzt wird. Die freigesetzte Energiemenge wird durch die bekannte Formel beschrieben E = mc 2. Leichtere Atomkerne lassen sich leichter in die gewünschte Entfernung bringen, daher ist Wasserstoff – das am häufigsten vorkommende Element im Universum – der beste Brennstoff für die Fusionsreaktion.

Es wurde festgestellt, dass eine Mischung aus zwei Isotopen von Wasserstoff, Deuterium und Tritium, die geringste Energie für die Fusionsreaktion benötigt, verglichen mit der während der Reaktion freigesetzten Energie. Während jedoch ein Gemisch aus Deuterium und Tritium (D-T) Gegenstand der meisten Fusionsforschung ist, ist es bei weitem nicht der einzige potenzielle Brennstoff. Andere Mischungen können leichter herzustellen sein; ihre Reaktion kann zuverlässiger gesteuert werden, oder, was noch wichtiger ist, es können weniger Neutronen erzeugt werden. Von besonderem Interesse sind die sogenannten "neutronenfreien" Reaktionen, da der erfolgreiche industrielle Einsatz eines solchen Brennstoffs eine dauerhafte radioaktive Kontamination der Materialien und Konstruktion des Reaktors mit sich bringt, was sich wiederum positiv auswirken könnte die öffentliche Meinung und die Gesamtkosten des Reaktorbetriebs beeinträchtigen und die Kosten für die Stilllegung erheblich senken. Das Problem bleibt, dass die Fusionsreaktion mit alternativen Brennstoffen viel schwieriger aufrechtzuerhalten ist, sodass die D-T-Reaktion nur als notwendiger erster Schritt angesehen wird.

Deuterium-Tritium-Reaktionsschema. Kontrollierte thermonukleare Fusion kann verwendet werden Verschiedene Arten thermonukleare Reaktionen je nach Art des verwendeten Brennstoffs.

Die einfachste Reaktion ist Deuterium + Tritium:

2 H + 3 H = 4 He + n mit einer Energieabgabe von 17,6 MeV.

Eine solche Reaktion ist aus Sicht moderner Technologien am einfachsten durchführbar, sie liefert eine signifikante Energieausbeute und die Brennstoffkomponenten sind billig. Ihr Nachteil ist die Freisetzung unerwünschter Neutronenstrahlung.

Zwei Kerne, Deuterium und Tritium, verschmelzen zu einem Heliumkern (Alphateilchen) und einem hochenergetischen Neutron.

Die Reaktion - Deuterium + Helium-3 ist viel schwieriger, an der Grenze des Möglichen, die Reaktion Deuterium + Helium-3 durchzuführen:

2 H + 3 He = 4 He + P mit einer Energieabgabe von 18,3 MeV.

Die Voraussetzungen dafür sind viel komplizierter. Helium-3 ist auch ein seltenes und extrem teures Isotop. Es wird derzeit nicht im industriellen Maßstab hergestellt.

Reaktion zwischen Deuteriumkernen (D-D, Monofuel).

Auch Reaktionen zwischen den Deuteriumkernen sind möglich, sie sind etwas schwieriger als die Reaktion unter Beteiligung von Helium-3.

Diese Reaktionen verlaufen langsam parallel zur Reaktion von Deuterium + Helium-3, und das dabei gebildete Tritium und Helium-3 wird wahrscheinlich sofort mit Deuterium reagieren.

Andere Arten von Reaktionen. Einige andere Reaktionstypen sind ebenfalls möglich. Die Wahl des Brennstoffs hängt von vielen Faktoren ab - seiner Verfügbarkeit und Billigkeit, Energieausbeute, Leichtigkeit, um die für die Reaktion der Kernfusion erforderlichen Bedingungen (vor allem Temperatur), den erforderlichen Konstruktionsmerkmalen des Reaktors usw.

"Neutronenlose" Reaktionen. Am vielversprechendsten sind die sogenannten. "Neutronenfreie" Reaktionen, da der durch Kernfusion (zB bei der Deuterium-Tritium-Reaktion) erzeugte Neutronenfluss einen erheblichen Teil der Leistung abtransportiert und induzierte Radioaktivität in der Reaktorstruktur erzeugt. Die Deuterium-Helium-3-Reaktion ist auch wegen der fehlenden Neutronenausbeute vielversprechend.

10. Klassische Vorstellungen über die Bedingungen der Umsetzung. thermonukleare Fusion und kontrollierte thermonukleare Reaktoren

TOKAMAK (TOroidal CAMERA with Magnetic Coils) ist ein toroidförmiges Gerät für den magnetischen Plasmaeinschluss. Plasma wird nicht von den Wänden der Kammer gehalten, die ihrer Temperatur nicht standhalten können, sondern von einem speziell erzeugten Magnetfeld. Ein Merkmal von TOKAMAK ist die Verwendung eines elektrischen Stroms, der durch das Plasma fließt, um ein poloidales Feld zu erzeugen, das für das Gleichgewicht des Plasmas notwendig ist.

TCB ist möglich, wenn zwei Kriterien gleichzeitig erfüllt sind:

• die Plasmatemperatur muss größer als 100.000.000 K sein;
• Einhaltung des Lawson-Kriteriums: n · T> 5 · 10 19 cm –3 s (für die D-T-Reaktion),
  wo n- Dichte des Hochtemperaturplasmas, T- Zeit des Plasmaeinschlusses im System.

Theoretisch wird angenommen, dass die Geschwindigkeit der einen oder anderen thermonuklearen Reaktion hauptsächlich vom Wert dieser beiden Kriterien abhängt.

Derzeit ist die kontrollierte thermonukleare Fusion noch nicht im industriellen Maßstab implementiert. Obwohl Industrieländer im Allgemeinen mehrere Dutzend kontrollierte thermonukleare Reaktoren gebaut haben, können sie keine kontrollierte thermonukleare Fusion bereitstellen. Der Bau des internationalen Forschungsreaktors ITER steht noch am Anfang.

Es werden zwei grundlegende Schemata für die Implementierung der kontrollierten thermonuklearen Fusion betrachtet.

Quasistationäre Systeme. Plasma wird erhitzt und durch ein Magnetfeld bei relativ niedrigem Druck und hoher Temperatur eingeschlossen. Dazu werden Reaktoren in Form von TOKAMAKs, Stellaratoren, Spiegelfallen und Torsatrons verwendet, die sich in der Konfiguration des Magnetfeldes unterscheiden. Der ITER-Reaktor hat eine TOKAMAK-Konfiguration.

Impulssysteme. In solchen Systemen wird CNF durch kurzzeitiges Erhitzen kleiner Deuterium- und Tritium-haltiger Targets durch Ultrahochleistungslaser oder Ionenpulse durchgeführt. Eine solche Bestrahlung verursacht eine Folge thermonuklearer Mikroexplosionen.

Die Erforschung des ersten Typs von thermonuklearen Reaktoren ist viel weiter fortgeschritten als der zweite. In der Kernphysik wird bei der Erforschung der thermonuklearen Fusion eine Magnetfalle verwendet, um Plasma in einem bestimmten Volumen einzuschließen. Die Magnetfalle soll den Kontakt des Plasmas mit den Elementen eines thermonuklearen Reaktors, d.h. hauptsächlich als Wärmeisolator verwendet. Das Confinement-Prinzip beruht auf der Wechselwirkung geladener Teilchen mit einem Magnetfeld, nämlich auf der Rotation geladener Teilchen um die Kraftlinien des Magnetfelds. Leider ist das magnetisierte Plasma sehr instabil und neigt dazu, das Magnetfeld zu verlassen. Um eine effektive Magnetfalle zu schaffen, werden daher die stärksten Elektromagneten verwendet, die viel Energie verbrauchen.

Es ist möglich, die Größe eines thermonuklearen Reaktors zu reduzieren, wenn darin gleichzeitig drei Methoden zur Erzeugung einer thermonuklearen Reaktion verwendet werden.

Trägheitssynthese. Bestrahlen Sie winzige Kapseln aus Deuterium-Tritium-Brennstoff mit einem 500 Billionen (5 x 10 14) Watt Laser. Dieser riesige, sehr kurze Laserpuls von 10 –8 s lässt die Treibstoffkapseln explodieren, wodurch für den Bruchteil einer Sekunde ein Mini-Stern geboren wird. Aber eine thermonukleare Reaktion kann darauf nicht erreicht werden.

Verwenden Sie gleichzeitig die Z-Maschine mit TOKAMAK. Die Z-Maschine funktioniert anders als ein Laser. Es geht durch das Netz aus dünnsten Drähten, die die Brennstoffkapsel umgeben, eine Ladung mit einer Leistung von einer halben Billion Watt von 5 · 10 11 Watt.

Reaktoren der ersten Generation werden höchstwahrscheinlich mit einer Mischung aus Deuterium und Tritium betrieben. Die während der Reaktion auftretenden Neutronen werden vom Reaktorschild absorbiert und die freigesetzte Wärme wird verwendet, um das Kühlmittel im Wärmetauscher zu erwärmen, und diese Energie wird wiederum verwendet, um den Generator zu drehen.

Theoretisch gibt es alternative Kraftstoffe, die diese Nachteile nicht aufweisen. Ihre Verwendung wird jedoch durch eine grundlegende physikalische Einschränkung behindert. Um eine ausreichende Energiemenge aus der Fusionsreaktion zu gewinnen, ist es notwendig, ein ausreichend dichtes Plasma für eine gewisse Zeit auf der Fusionstemperatur (108 K) zu halten.

Dieser grundlegende Aspekt der Fusion wird durch das Produkt der Plasmadichte beschrieben n für die Zeit des erhitzten Plasmaanteils τ, der zum Erreichen des Gleichgewichtspunktes benötigt wird. Arbeit nτ hängt von der Brennstoffart ab und ist eine Funktion der Plasmatemperatur. Von allen Brennstoffen benötigt das Deuterium-Tritium-Gemisch den niedrigsten Wert nτ um mindestens eine Größenordnung und die niedrigste Reaktionstemperatur mindestens 5-mal. Auf diese Weise, D-T-Reaktion ist ein notwendiger erster Schritt, aber die Verwendung anderer Brennstoffe bleibt bestehen wichtiges Ziel Forschung.

11. Die Fusionsreaktion als industrielle Stromquelle

Fusionsenergie wird von vielen Forschern langfristig als „natürliche“ Energiequelle angesehen. Befürworter der kommerziellen Nutzung von Fusionsreaktoren zur Stromerzeugung führen dafür folgende Argumente an:

• praktisch unerschöpfliche Brennstoffreserven (Wasserstoff);
• Kraftstoff kann an jeder Küste der Welt aus Meerwasser gewonnen werden, was es unmöglich macht, Kraftstoff von einem oder einer Gruppe von Ländern zu monopolisieren;
• die Unmöglichkeit einer unkontrollierten Synthesereaktion;
• Mangel an Verbrennungsprodukten;
• keine Verwendung von Materialien, die für die Produktion verwendet werden können Atomwaffen somit Fälle von Sabotage und Terrorismus ausgeschlossen;
• im Vergleich zu Kernreaktoren, entsteht eine geringe Menge radioaktiver Abfälle mit kurzer Halbwertszeit.

Der mit Deuterium gefüllte Fingerhut produziert schätzungsweise Energie, die 20 Tonnen Kohle entspricht. Ein mittelgroßer See kann jedes Land über Hunderte von Jahren mit Energie versorgen. Es ist jedoch zu beachten, dass bestehende Forschungsreaktoren auf eine direkte Deuterium-Tritium (DT)-Reaktion ausgelegt sind, deren Brennstoffkreislauf die Verwendung von Lithium zur Herstellung von Tritium erfordert, während sich die Behauptungen über unerschöpfliche Energie auf die Verwendung eines Deuteriums beziehen -Deuterium (DD)-Reaktion in der zweiten Reaktorgeneration.

Genau wie die Spaltungsreaktion erzeugt die Fusionsreaktion keine atmosphärischen Kohlendioxidemissionen, die den Hauptbeitrag zur globalen Erwärmung leisten. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da die Nutzung fossiler Brennstoffe zur Stromerzeugung dazu führt, dass beispielsweise in den USA pro Person 29 kg CO 2 (eines der Hauptgase, die als Verursacher der globalen Erwärmung angesehen werden können) entstehen in den USA pro Tag.

12. Es gibt bereits Zweifel

Die Länder der Europäischen Gemeinschaft geben jährlich etwa 200 Millionen Euro für Forschung aus, und es wird vorausgesagt, dass es noch einige Jahrzehnte dauern wird, bis die industrielle Nutzung der Kernfusion möglich wird. Befürworter alternativer Stromquellen halten es für sinnvoller, diese Mittel in die Einführung erneuerbarer Energiequellen zu lenken.

Leider sind trotz des weit verbreiteten Optimismus (der seit den 1950er Jahren vorherrschte, als die ersten Studien begannen), erhebliche Hindernisse zwischen dem heutigen Verständnis von Kernfusionsprozessen, technologischen Möglichkeiten und der praktischen Nutzung der Kernfusion noch nicht überwunden, es ist sogar unklar, wie sehr sie wirtschaftlich rentabel ist, Strom durch Kernfusion zu erzeugen. Obwohl die Forschung stetig voranschreitet, stehen Forscherinnen und Forscher immer wieder vor neuen Herausforderungen. Die Herausforderung besteht beispielsweise darin, ein Material zu entwickeln, das dem Neutronenbeschuss standhält, der schätzungsweise 100-mal intensiver ist als herkömmliche Kernreaktoren.

13. Die klassische Idee der bevorstehenden Phasen bei der Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors

Es gibt die folgenden Phasen in der Forschung.

Gleichgewichts- oder "Pass"-Modus: wenn die Gesamtenergie, die während des Syntheseprozesses freigesetzt wird, gleich der Gesamtenergie ist, die zum Starten und Unterstützen der Reaktion aufgewendet wird. Dieses Verhältnis ist mit dem Symbol . gekennzeichnet Q... Das Gleichgewicht der Reaktion wurde 1997 am JET in Großbritannien demonstriert. Nach 52 MW Strom zum Aufheizen erzielten die Wissenschaftler eine um 0,2 MW höhere Leistung als aufgewendet. (Diese Daten müssen unbedingt überprüft werden!)

Loderndes Plasma: eine Zwischenstufe, in der die Reaktion hauptsächlich durch Alpha-Teilchen unterstützt wird, die während der Reaktion erzeugt werden, und nicht durch externes Erhitzen.

Q≈ 5. Bisher ist die Zwischenstufe noch nicht erreicht.

Zündung: stabile Antwort, die sich selbst erhält. Sollte bei großen Werten erreicht werden Q... Es ist noch nicht erreicht.

Der nächste Forschungsschritt sollte ITER sein, der International Thermonuclear Experimental Reactor. An diesem Reaktor soll das Verhalten von Hochtemperaturplasma (flammendes Plasma mit Q≈ 30) und Konstruktionsmaterialien für einen Industriereaktor.

Die letzte Phase der Forschung wird DEMO sein: ein Prototyp eines Industriereaktors, der die Zündung erreicht und die Praktikabilität neuer Materialien demonstriert. Die optimistischsten Prognosen für den Abschluss der DEMO-Phase: 30 Jahre. Unter Berücksichtigung der ungefähren Zeit für den Bau und die Inbetriebnahme eines Industriereaktors sind wir etwa 40 Jahre von der industriellen Nutzung thermonuklearer Energie getrennt.

14. All dies muss berücksichtigt werden

Dutzende und vielleicht Hunderte von experimentellen thermonuklearen Reaktoren unterschiedlicher Größe wurden weltweit gebaut. Wissenschaftler kommen zur Arbeit, schalten den Reaktor ein, die Reaktion passiert schnell, es scheint, sie schalten ihn aus und sie sitzen und denken nach. Was ist der Grund? Was macht man als nächstes? Und das jahrzehntelang vergeblich.

Oben war also die Geschichte des menschlichen Verständnisses der thermonuklearen Fusion in der Sonne und die Geschichte der menschlichen Errungenschaften bei der Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors.

Es wurde ein langer Weg zurückgelegt und viel getan, um das ultimative Ziel zu erreichen. Aber leider ist das Ergebnis negativ. Ein kontrollierter thermonuklearer Reaktor wurde nicht geschaffen. Weitere 30 ... 40 Jahre und die Versprechen der Wissenschaftler werden eingelöst. Wird es geben? 60 Jahre kein Ergebnis. Warum sollte es in 30 ... 40 Jahren herauskommen und nicht in drei Jahren?

Es gibt noch eine andere Idee über die thermonukleare Fusion in der Sonne. Es ist logisch, einfach und führt wirklich zu einem positiven Ergebnis. Diese Entdeckung von V.F. Wlassow. Dank dieser Entdeckung können auch TOKAMAKs in naher Zukunft ihre Arbeit aufnehmen.

15. Ein neuer Blick auf die Natur der thermonuklearen Fusion in der Sonne und die Erfindung "Methode der kontrollierten thermonuklearen Fusion und kontrollierter thermonuklearer Reaktor zur Durchführung der kontrollierten thermonuklearen Fusion"

Vom Autor. Diese Entdeckung und Erfindung ist fast 20 Jahre alt. Ich habe lange gezweifelt, dass ich einen neuen Weg zur Durchführung der thermonuklearen Fusion und zu ihrer Implementierung einen neuen thermonuklearen Reaktor gefunden hatte. Ich habe Hunderte von Arbeiten auf dem Gebiet der Kernfusion recherchiert und studiert. Zeit und Informationen überarbeitet haben mich überzeugt, dass ich auf dem richtigen Weg bin.

Auf den ersten Blick ist die Erfindung sehr einfach und sieht überhaupt nicht aus wie ein experimenteller thermonuklearer Reaktor vom Typ TOKAMAK. Nach modernen Auffassungen der Behörden aus der TOKAMAK-Wissenschaft ist dies die einzig richtige Entscheidung und steht nicht zur Diskussion. 60-jähriges Jubiläum der Idee eines Fusionsreaktors. Aber ein positives Ergebnis - ein funktionierender thermonuklearer Reaktor mit kontrollierter thermonuklearer Fusion verspricht TOKAMAK erst in 30 ... 40 Jahren. Wahrscheinlich, wenn 60 Jahre alt ist, gibt es kein wirklich positives Ergebnis, dann die gewählte Methode technische Lösung Ideen - die Schaffung eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors - um es milde auszudrücken, falsch oder nicht real genug. Versuchen wir zu zeigen, dass es eine andere Lösung für diese Idee gibt, die auf der Entdeckung der thermonuklearen Fusion in der Sonne basiert und sich von allgemein akzeptierten Ideen unterscheidet.

Öffnung. Die Hauptidee hinter der Entdeckung ist sehr einfach und logisch, und ist das? thermonukleare Reaktionen treten in der Sonnenkorona auf... Hier liegen die notwendigen physikalischen Voraussetzungen für die Realisierung einer thermonuklearen Reaktion vor. Von der Sonnenkorona, wo die Plasmatemperatur ca. 1.500.000 K beträgt, erwärmt sich die Sonnenoberfläche auf bis zu 6.000 K, von hier verdampft das Brennstoffgemisch aus der Siedefläche der Sonne in die Sonnenkorona, die Gravitationskraft der Sonne. Dies schützt die Sonnenoberfläche vor Überhitzung und hält die Temperatur ihrer Oberfläche.

In der Nähe der Verbrennungszone - der Sonnenkorona - gibt es physikalische Bedingungen, unter denen sich die Größe der Atome ändern und die Coulomb-Kräfte deutlich abnehmen sollten. Bei Kontakt verschmelzen die Atome des Kraftstoffgemisches und synthetisieren unter großer Wärmeabgabe neue Elemente. Diese Verbrennungszone erzeugt die Sonnenkorona, aus der Energie in Form von Strahlung und Materie eindringt Platz... Die Verschmelzung von Deuterium und Tritium wird durch das Magnetfeld der rotierenden Sonne unterstützt, wo sie sich vermischen und beschleunigen. Auch aus der Zone der thermonuklearen Reaktion in der Sonnenkorona erscheinen und bewegen sich mit großer Energie in Richtung des verdampfenden Brennstoffs schnelle elektrisch geladene Teilchen sowie Photonen - Quanten elektromagnetisches Feld, all dies schafft die notwendigen physikalischen Voraussetzungen für die Kernfusion.

In den klassischen Ansichten der Physiker wird die Kernfusion aus irgendeinem Grund nicht als Verbrennungsprozess bezeichnet (damit ist nicht der oxidative Prozess gemeint). Physikalische Behörden haben die Idee entwickelt, dass die thermonukleare Fusion in der Sonne einen vulkanischen Prozess auf einem Planeten, zum Beispiel der Erde, wiederholt. Daher wird die ganze Argumentation, die Methode der Ähnlichkeit verwendet. Es gibt keine Beweise dafür, dass sich der Kern des Planeten Erde in einem geschmolzenen flüssigen Zustand befindet. Selbst die Geophysik kann nicht in solche Tiefen vordringen. Die Existenz von Vulkanen kann nicht als Beweis für den flüssigen Erdkern angesehen werden. Im Inneren der Erde, insbesondere in geringen Tiefen, gibt es physikalische Prozesse, die maßgeblichen Physikern noch unbekannt sind. In der Physik gibt es keinen einzigen Beweis dafür, dass die thermonukleare Fusion im Inneren eines Sterns stattfindet. Und in einer thermonuklearen Bombe wiederholt die thermonukleare Fusion keineswegs das Modell im Inneren der Sonne.

Bei genauer Betrachtung sieht die Sonne wie ein kugelförmiger volumetrischer Brenner aus und ist der Verbrennung auf einer großen Erdoberfläche sehr ähnlich, wo zwischen der Grenze der Oberfläche und der Verbrennungszone (dem Prototyp der Sonnenkorona) eine Lücke besteht durch die es auf die Erdoberfläche übertragen wird. Wärmestrahlung, wodurch beispielsweise verschütteter Kraftstoff verdampft und diese aufbereiteten Dämpfe in die Verbrennungszone gelangen.

Es ist klar, dass ein solcher Prozess auf der Sonnenoberfläche unter verschiedenen, unterschiedlichen physikalischen Bedingungen abläuft. Bei der Entwicklung des Designs eines kontrollierten thermonuklearen Reaktors wurden ähnliche physikalische Bedingungen festgelegt, die in den Parametern recht ähnlich sind. Kurzbeschreibung und ein schematisches Diagramm davon ist in der unten dargelegten Patentanmeldung dargelegt.

Zusammenfassung der Patentanmeldung Nr. 2005123095/06 (026016).

"Verfahren der kontrollierten thermonuklearen Fusion und kontrollierter thermonuklearer Reaktor zur Durchführung der kontrollierten thermonuklearen Fusion."

Ich erkläre das Verfahren und das Funktionsprinzip des beanspruchten kontrollierten thermonuklearen Reaktors zur Durchführung der kontrollierten thermonuklearen Fusion.

Reis. 1. Vereinfachtes schematisches Diagramm von UTYAR

In Abb. 1 zeigt ein schematisches Diagramm des UTYAR. Kraftstoffgemisch, im Massenverhältnis 1:10, auf 3000 kg/cm 2 verdichtet und auf 3000 °C erhitzt, in der Zone 1 vermischt und gelangt durch den Düsenhals in die Expansionszone 2 ... In der Zone 3 das Kraftstoffgemisch wird gezündet.

Die Zündfunkentemperatur kann für den Start des thermischen Prozesses beliebig sein - von 109 ... 108 K und darunter hängt sie von den notwendigen Physische Verfassung.

In der Hochtemperaturzone 4 der Verbrennungsprozess findet direkt statt. Verbrennungsprodukte übertragen Wärme in Form von Strahlung und Konvektion an das Wärmeaustauschsystem 5 und zum ankommenden Kraftstoffgemisch. Die Vorrichtung 6 im aktiven Teil des Reaktors vom kritischen Abschnitt der Düse bis zum Ende der Verbrennungszone hilft, den Wert der Coulomb-Kräfte zu ändern und den wirksamen Abschnitt der Brennstoffgemischkeime zu erhöhen (stellt die notwendigen physikalischen Bedingungen her).

Das Diagramm zeigt, dass der Reaktor wie ein Gasbrenner aussieht. Aber ein thermonuklearer Reaktor sollte so sein, und natürlich unterscheiden sich die physikalischen Parameter um das Hundertfache von beispielsweise den physikalischen Parametern eines Gasbrenners.

Die Wiederholung der physikalischen Bedingungen der Kernfusion auf der Sonne unter irdischen Bedingungen ist das Wesen der Erfindung.

Jede wärmeerzeugende Einrichtung, die eine Verbrennung verwendet, muss die folgenden Bedingungen schaffen - Zyklen: Brennstoffaufbereitung, Mischung, Zuführung zum Arbeitsbereich (Verbrennungszone), Zündung, Verbrennung (chemische oder nukleare Umwandlung), Wärmeabfuhr aus heißen Gasen in Form von Strahlung und Konvektion und Entfernung von Verbrennungsprodukten. Bei gefährlichen Abfällen - deren Entsorgung. All dies ist im erklärten Patent vorgesehen.

Das Hauptargument der Physiker zur Erfüllung des Lowsen-Kriteriums ist erfüllt - beim Zünden mit einem elektrischen Funken oder einem Laserstrahl sowie verdampfendem Kraftstoff, der von der Verbrennungszone reflektiert wird, schnelle elektrisch geladene Teilchen sowie Photonen - Quanten von an elektromagnetisches Feld mit Energien hoher Dichte, eine Temperatur von 109 wird erreicht .. .108 K für eine bestimmte Mindestfläche des Kraftstoffs, außerdem beträgt die Dichte des Kraftstoffs 10 14 cm –3. Ist dies nicht ein Weg und eine Methode, um das Lowsen-Kriterium zu erfüllen. Aber alle diese physikalischen Parameter können sich ändern, wenn externe Faktoren einige andere physikalische Parameter beeinflussen. Das ist noch Know-how.

Betrachten wir die Gründe für die Unmöglichkeit, thermonukleare Fusion in bekannten thermonuklearen Reaktoren zu realisieren.

16. Nachteile und Probleme allgemein anerkannter physikalischer Konzepte über eine thermonukleare Reaktion auf der Sonne

1. Es ist bekannt. Die Temperatur der sichtbaren Oberfläche der Sonne - Photosphäre - 5800 K. Die Dichte des Gases in der Photosphäre ist tausendmal geringer als die Dichte der Luft an der Erdoberfläche. Es ist allgemein anerkannt, dass Temperatur, Dichte und Druck im Inneren der Sonne mit der Tiefe zunehmen und im Zentrum 16 Millionen K (manche glauben 100 Millionen K), 160 g / cm 3 und 3,5 · 10 11 bar erreichen. Unter dem Einfluss hoher Temperaturen im Kern der Sonne wird Wasserstoff unter Freisetzung einer großen Wärmemenge in Helium umgewandelt. Es wird also angenommen, dass die Temperatur im Inneren der Sonne 16 bis 100 Millionen Grad beträgt, an der Oberfläche 5800 Grad und in der Sonnenkorona 1 bis 2 Millionen Grad beträgt? Warum so ein Unsinn? Das kann niemand klar und deutlich erklären. Die bekannten allgemein anerkannten Erklärungen weisen Mängel auf und geben kein klares und ausreichendes Verständnis der Gründe für die Verletzung der Gesetze der Thermodynamik auf der Sonne.

2. Eine thermonukleare Bombe und ein thermonuklearer Reaktor arbeiten nach unterschiedlichen technologischen Prinzipien, d.h. unterschiedlich ähnlich. Es ist unmöglich, einen thermonuklearen Reaktor zu bauen, der dem Betrieb einer thermonuklearen Bombe ähnelt, der bei der Entwicklung moderner experimenteller thermonuklearer Reaktoren übersehen wurde.

3. 1920 schlug der maßgebliche Physiker Eddington vorsichtig die Natur einer thermonuklearen Reaktion in der Sonne vor, dass Druck und Temperatur im Inneren der Sonne so hoch sind, dass dort thermonukleare Reaktionen ablaufen können, bei denen Wasserstoffkerne (Protonen) verschmelzen ein Helium-4-Kern. Dies ist derzeit die allgemein akzeptierte Ansicht. Aber seitdem gibt es keine Hinweise darauf, dass im Kern der Sonne bei 16 Millionen K (einige Physiker glauben 100 Millionen K), einer Dichte von 160 g/cm3 und einem Druck von 3,5 x 1011 bar thermonukleare Reaktionen ablaufen, es gibt nur theoretische Annahmen ... Thermonukleare Reaktionen in der Sonnenkorona sind evidenzbasiert. Es ist nicht schwer zu erkennen und zu messen.

4. Das solare Neutrinoproblem. Kernreaktionen im Kern der Sonne führen zur Bildung einer großen Anzahl von Elektron-Neutrinos. Nach den alten Konzepten sind Entstehung, Umwandlungen und Anzahl solarer Neutrinos nicht eindeutig erklärt und reichen für mehrere Jahrzehnte. In den neuen Konzepten der Kernfusion auf der Sonne fehlen diese theoretischen Schwierigkeiten.

5. Probleme mit der Corona-Heizung. Über der sichtbaren Sonnenoberfläche (Photosphäre), die eine Temperatur von etwa 6.000 K hat, befindet sich eine Sonnenkorona mit einer Temperatur von mehr als 1.500.000 K. Es kann gezeigt werden, dass der direkte Wärmefluss aus der Photosphäre nicht ausreicht, um zu führen auf eine so hohe Koronatemperatur. Ein neues Verständnis der thermonuklearen Fusion in der Sonne erklärt die Natur einer solchen Temperatur in der Sonnenkorona. Darin finden thermonukleare Reaktionen statt.

6. Physiker vergessen, dass TOKAMAK hauptsächlich zur Aufnahme von Hochtemperaturplasma benötigt wird und nicht mehr. Die bestehenden und entstehenden TOKAMAKs bieten nicht die Schaffung der notwendigen besonderen physikalischen Bedingungen für die Durchführung der Kernfusion. Aus irgendeinem Grund versteht das niemand. Jeder glaubt hartnäckig, dass Deuterium und Tritium bei Temperaturen von mehreren Millionen Dollar gut brennen sollten. Warum sollte es plötzlich? Ein nukleares Ziel explodiert einfach schnell, anstatt zu brennen. Schauen Sie sich genau an, wie die nukleare Verbrennung in TOKAMAK abläuft. Eine solche Nukleare Explosion kann nur einem starken Magnetfeld eines sehr großen Reaktors standhalten (leicht zu berechnen), aber dann ist der Wirkungsgrad ein solcher Reaktor wäre für technische Anwendungen nicht akzeptabel. In dem beanspruchten Patent wird das Problem des Einschlusses eines thermonuklearen Plasmas leicht gelöst.

Erklärungen von Wissenschaftlern über die Prozesse, die im Inneren der Sonne ablaufen, reichen nicht aus, um die Kernfusion in der Tiefe zu verstehen. Niemand hat die Prozesse der Brennstoffaufbereitung, der Wärme- und Stoffübertragungsprozesse in der Tiefe unter sehr schwierigen kritischen Bedingungen gut genug betrachtet. Wie entsteht zum Beispiel unter welchen Bedingungen Plasma in einer Tiefe, in der thermonukleare Fusion stattfindet? Wie verhält sie sich usw. Denn genau so sind die TOKAMAKs technisch aufgebaut.

Das neue Konzept der thermonuklearen Fusion löst also alle bestehenden technischen und theoretische Probleme in dieser Gegend.

PS Es ist schwierig, Menschen, die seit Jahrzehnten an die Meinungen (Annahmen) wissenschaftlicher Autoritäten glauben, einfache Wahrheiten anzubieten. Um zu verstehen, worum es bei der neuen Entdeckung geht, reicht es aus, das seit vielen Jahren für sich selbst ein Dogma eigenständig zu revidieren. Wenn ein neuer Vorschlag über die Natur eines physikalischen Effekts Zweifel an der Wahrheit der alten Annahmen aufkommen lässt, beweisen Sie die Wahrheit zunächst für sich selbst. Das sollte jeder echte Wissenschaftler tun. Die Entdeckung der Kernfusion in der Sonnenkorona wird vor allem visuell bewiesen. Die thermonukleare Verbrennung findet nicht im Inneren der Sonne statt, sondern auf ihrer Oberfläche. Dies ist eine besondere Verbrennung. Auf vielen Fotografien und Fotografien der Sonne kann man sehen, wie der Verbrennungsprozess abläuft, wie der Prozess der Plasmabildung abläuft.

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