Vodorodni geliyga aylantirish. Quyosh nimadan yasalgan
Bu savollarga javob berishga birinchi urinishlar astronomlar tomonidan 19 -asrning o'rtalarida, fiziklar energiyaning saqlanish qonunini tuzganlaridan keyin qilingan.
Robert Mayer meteoritlar va meteorik zarralar bilan doimo sirtni bombardimon qilib, quyosh porlashini taklif qildi. Bu gipoteza rad etildi, chunki oddiy hisob shuni ko'rsatadiki, Quyoshning yorqinligini saqlab turish kerak zamonaviy daraja har soniyada 2 * 1015 kg meteorik moddalar tushishi kerak. Bir yil davomida bu 6 * 1022 kg ni tashkil qiladi va Quyosh borligida 5 milliard yil davomida - 3 * 1032 kg. Quyoshning massasi M = 2 * 1030 kg ni tashkil qiladi, shuning uchun besh milliard yil ichida Quyosh massasi Quyosh massasidan 150 barobar ko'p bo'ladi.
Ikkinchi gipoteza Helmgolts va Kelvin tomonidan 19 -asr o'rtalarida ilgari surilgan. Ularning taxmin qilishicha, quyosh har yili 60-70 metr siqib chiqadi. Qisilishning sababi Quyosh zarralarini o'zaro tortishishidir, shuning uchun bu gipoteza qisqarish deb ataladi. Agar biz ushbu gipotezaga muvofiq hisob -kitob qilsak, Quyoshning yoshi 20 million yildan oshmaydi, bu erning va tuproqning geologik namunalaridagi elementlarning radioaktiv parchalanishini tahlil qilish natijasida olingan zamonaviy ma'lumotlarga ziddir. oy.
Quyosh energiyasining mumkin bo'lgan manbalari haqidagi uchinchi gipoteza XX asr boshlarida Jeyms Jeans tomonidan bildirilgan. U quyosh tubida o'z -o'zidan parchalanadigan og'ir radioaktiv elementlarni o'z ichiga oladi, shu bilan birga energiya chiqariladi. Masalan, uranning toriyga, keyin esa qo'rg'oshinga aylanishi energiya ajralishi bilan birga kechadi. Bu gipotezaning keyingi tahlili ham uning nomuvofiqligini ko'rsatdi; faqat urandan yasalgan yulduz quyoshning yorqinligini ta'minlash uchun etarli energiya chiqarmaydi. Bundan tashqari, yulduzlar ham borki, ularning yorqinligi bizning yulduzimiz yorqinligidan ko'p marotaba katta. Bu yulduzlarda ham ko'proq radioaktiv materiallar bo'lishi ehtimoldan yiroq emas.
Yulduzlarning ichki qismidagi yadro reaktsiyalari natijasida elementlarning sintezi haqidagi gipoteza eng katta ehtimolga aylandi.
1935 yilda Xans Bet quyosh energiyasining manbai vodorodni geliyga aylantiradigan termoyadro reaktsiyasi bo'lishi mumkin degan farazni ilgari surdi. Aynan shu uchun 1967 yilda Bethe Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan.
Quyoshning kimyoviy tarkibi boshqa yulduzlarnikiga o'xshash. Taxminan 75% vodorod, 25% geliy va qolganlarning 1% dan kamrog'i kimyoviy elementlar(asosan uglerod, kislorod, azot va boshqalar). Olam tug'ilgandan so'ng, "og'ir" elementlar umuman yo'q edi. Ularning barchasi, ya'ni. geliydan og'ir elementlar va hatto ko'plab alfa zarralari termoyadroviy termoyadroviy paytida yulduzlarda vodorodning "yonishi" paytida hosil bo'lgan. Quyosh kabi yulduzning xarakterli umri o'n milliard yil.
Energiyaning asosiy manbai - proton -proton tsikli - bu juda sekin reaktsiya (xarakterli vaqt 7,9 * 109 yil), chunki u zaif o'zaro ta'sirdan kelib chiqadi. Uning mohiyati shundaki, geliy yadrosi to'rt protondan olinadi. Bunda bir juft pozitron va bir juft neytrino, shuningdek 26,7 MeV energiya ajralib chiqadi. Quyosh sekundiga chiqaradigan neytrinolar soni faqat Quyoshning yorqinligi bilan belgilanadi. 26,7 MeV chiqishi 2 neytrino ishlab chiqarganligi sababli, neytrino emissiya tezligi 1,8 * 1038 neytrino / s.
Bu nazariyaning bevosita sinovi quyosh neytrinolarini kuzatishdir. Yuqori energiyali neytrinolar (bor) xlor-argon tajribalarida (Devis tajribalarida) qayd etilgan va nazariy qiymatga nisbatan neytrino etishmasligini doimiy ravishda ko'rsatib turadi. standart model Quyosh. To'g'ridan -to'g'ri pp reaktsiyasida paydo bo'ladigan kam energiyali neytrinolar galyum -germaniy tajribalarida qayd etiladi (Gran Sassoda GALLEX (Italiya - Germaniya) va Baksan shahridagi SAGE (Rossiya - AQSh)); ular ham "etarli emas".
Ba'zi taxminlarga ko'ra, agar neytrinolar nolga teng bo'lmagan massaga ega bo'lsa, har xil turdagi neytrinolarning tebranishi (o'zgarishi) mumkin (Mixeyev - Smirnov - Volfenshteyn effekti) (neytrinolarning uch turi mavjud: elektron, muon va tauon neytrino). Chunki Boshqa neytrinolar elektron neytrinolarga qaraganda, materiya bilan o'zaro ta'sir qilish uchun juda kichik kesimlarga ega, kuzatilgan tanqislikni astronomik ma'lumotlarning butun majmui asosida qurilgan quyoshning standart modelini o'zgartirmasdan izohlash mumkin.
Quyosh har soniyada taxminan 600 million tonna vodorodni qayta ishlaydi. Yadro yoqilg'isi zaxiralari yana besh milliard yil davom etadi, shundan so'ng u asta -sekin oq mittiga aylanadi.
Quyoshning markaziy qismlari kichrayadi, isiydi va bu tashqi qobiq bilan o'tkaziladigan issiqlik uning hozirgi zamonnikiga qaraganda dahshatli darajada kengayishiga olib keladi: Quyosh shu qadar kengayadiki, u Merkuriy, Venerani yutib yuboradi. "yoqilg'i" hozirgidan yuz baravar tezroq. Bu quyoshning hajmini oshiradi; bizning yulduzimiz qizil gigantga aylanadi, uning kattaligi Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofaga teng! Erdagi hayot yo'qoladi yoki tashqi sayyoralarda boshpana topadi.
Bizga, albatta, bunday voqea haqida oldindan xabar beriladi, chunki yangi bosqichga o'tish taxminan 100-200 million yilni oladi. Quyoshning markaziy qismining harorati 100 000 000 K ga yetganda, geliy yonib, og'ir elementlarga aylana boshlaydi va Quyosh murakkab qisqarish va kengayish davrlari bosqichiga o'tadi. Oxirgi bosqichda bizning yulduzimiz tashqi qobig'ini yo'qotadi, markaziy yadro Yer kabi juda katta zichlik va hajmga ega bo'ladi. Yana bir necha milliard yil o'tadi va Quyosh soviydi va oq mittiga aylanadi.
Quyosh energiyasi manbai
Bilim - bu kuch
Uglerod aylanishi
Qanday qilib vodorod yulduzlar ichki qismida geliyga aylanadi? Bu savolga birinchi javobni mustaqil ravishda AQShda Xans Bet va Karl-Fridrix fon Vayssaker topdilar. Germaniya... 1938 yilda ular vodorodni geliyga aylantiradigan va yulduzlarni tirik saqlash uchun zarur energiyani beradigan birinchi reaktsiyani kashf etdilar. Vaqt keldi: 1938 yil 11 iyulda Vayszakerning qo'lyozmasi "Zeitschrift für Physik" jurnali tahririyatiga, o'sha yilning 7 sentyabrida Bete qo'lyozmasi jurnal tahririyatiga qabul qilindi. "Jismoniy tekshiruv". Ikkala hujjat ham uglerod aylanishining kashfiyotini taqdim etdi. Bet va Krixfild 23-iyun kuni proton-proton tsiklining eng muhim qismini o'z ichiga olgan qog'ozni yuborishdi.
Bu jarayon ancha murakkab. Uning oqimi uchun yulduzlarda vodoroddan tashqari, uglerod kabi boshqa elementlarning ham bo'lishi kerak. Uglerod atomlarining yadrolari katalizator vazifasini bajaradi. Biz kimyo katalizatorlari haqida yaxshi bilamiz. Uglerod yadrolariga protonlar birikadi va u erda geliy atomlari hosil bo'ladi. Keyin uglerod yadrosi protonlardan hosil bo'lgan geliy yadrolarini itarib yuboradi va bu jarayon natijasida o'zi o'zgarishsiz qoladi.
Rasmda bu reaktsiyaning diagrammasi ko'rsatilgan, u yopiq tsiklga o'xshaydi. Bu reaktsiyani ko'rib chiqing rasmning yuqori qismidan boshlanadi. Jarayon vodorod atomining yadrosi bilan uglerod yadrosi bilan to'qnashishi bilan boshlanadi katta raqam 12. Biz uni C 12 deb ataymiz. Tunnel effekti tufayli proton uglerod yadrosining elektr itarish kuchlarini yengib, u bilan birlasha oladi.
Yulduzlarning ichki qismidagi Bet reaktsiyalarining uglerod aylanishida vodorodning geliyga aylanishi. Qizil to'lqinli o'qlar atom kvant chiqarayotganini ko'rsatadi. elektromagnit nurlanish.
Yangi yadro allaqachon o'n uchta og'irdan iborat elementar zarralar... Protonning musbat zaryadi tufayli asl uglerod yadrosining zaryadi ortadi. Bu 13 ta massa soniga ega bo'lgan azotli yadroning paydo bo'lishiga olib keladi. U N 13 deb belgilanadi. Bu azot izotopi radioaktiv va bir muncha vaqt o'tgach, ikkita yorug'lik zarrasini chiqaradi: pozitron va neytrino - biz eshitadigan elementar zarracha. Shunday qilib, azot yadrosi massa soni 13 bo'lgan uglerod yadrosiga aylanadi, ya'ni. C 13 da. Bu yadro yana tsikl boshida uglerod yadrosi bilan bir xil zaryadga ega, lekin uning massa soni allaqachon bittaga teng. Endi bizda boshqa uglerod izotopining yadrosi bor. Agar bu yadro bilan boshqa proton to'qnashsa, u holda azot yadrosi yana paydo bo'ladi. Biroq, hozirda uning massa soni 14 ga teng, bu N 14. Agar yangi azot atomi boshqa proton bilan to'qnashsa, u O 15 ga o'tadi, ya'ni. massa soni 15 bo'lgan kislorod yadrosiga kiradi. Bu yadro ham radioaktivdir, u yana pozitron va neytrino chiqaradi va 15 -sonli N 15 - azotga o'tadi. Ko'ramizki, jarayon massa soni ugleroddan boshlangan. 12 va massa raqami 15 bo'lgan azot paydo bo'lishiga olib keldi. Shunday qilib, ketma -ket ulanish protonlar tobora og'irroq yadrolarning paydo bo'lishiga olib keladi. N 15 yadrosiga yana bitta proton qo'shilsin, keyin hosil bo'lgan yadrodan ikkita proton va ikkita neytron uchib chiqib, ular geliy yadrosini hosil qiladi. Og'ir yadro asl uglerod yadrosiga qaytadi. Doira tugadi.
Natijada, to'rtta proton birlashib, geliy yadrosini hosil qiladi: vodorod geliyga aylanadi. Bu jarayon davomida yulduzlar milliardlab yillar porlashi uchun etarli bo'lgan energiya ajralib chiqadi.
Yulduzli moddalarning isishi biz ko'rib chiqadigan reaktsiyalar zanjirining barcha bosqichlarida sodir bo'lmaydi. Yulduzli modda qisman o'z energiyasini yulduz gaziga o'tkazadigan elektromagnit nurlanish kvantlari va qisman yulduz gazining erkin elektronlari bilan deyarli yo'q bo'lib ketadigan pozitronlar tufayli isitiladi. Pozitron va elektronlarni yo'q qilish paytida elektromagnit nurlanish kvantlari ham hosil bo'ladi. Bu kvantlarning energiyasi yulduz moddasiga o'tkaziladi. Chiqarilgan energiyaning oz qismi yulduzdan chiqarilgan neytrinolar bilan birga olib ketiladi. Neytrino bilan bog'liq ba'zi tushunarsiz masalalarni keyin ko'rib chiqamiz.
1967 yilda Beta mukofoti bilan taqdirlandi Nobel mukofoti U fizika fanida 1938 yilda von Vayssaker bilan birgalikda qilgan uglerod aylanishini kashf etdi. Bu holda, Nobel qo'mitasi, aftidan, bu kashfiyot sharafi bir nechta Betga tegishli ekanligini unutgan.
Biz bilamizki, tsiklik transformatsiya katalizator elementlari: uglerod va azot ishtirokida sodir bo'ladi. Ammo yulduzlar chuqurligida uchala element ham bo'lishi shart emas. Ulardan bittasi etarli. Agar tsiklning hech bo'lmaganda bitta reaktsiyasi boshlansa, unda reaktsiyalarning keyingi bosqichlari natijasida element-katalizatorlar paydo bo'ladi. Bundan tashqari, tsiklik reaktsiyaning rivojlanishi istamagan izotoplar o'rtasida aniq belgilangan miqdoriy nisbat paydo bo'lishiga olib keladi. Bu nisbat tsikl sodir bo'ladigan haroratga bog'liq. Astrofiziklar endi o'z spektroskopik usullaridan foydalanib, kosmik materiyaning aniq aniq miqdoriy tahlilini o'tkazishi mumkin. Izotoplar soni C 12, C 13, N 14 va N 15 o'rtasidagi nisbatga ko'ra, ko'pincha yulduzlar chuqurligida uglerod aylanishi bo'ylab moddaning o'zgarishi sodir bo'lishini emas, balki ular qanday haroratda bo'lishini ham aniqlash mumkin. reaktsiyalar yuzaga keladi. Biroq, vodorodni uglerod aylanishi orqali emas, balki geliyga aylantirish mumkin. Uglerod aylanishining reaktsiyalari bilan bir qatorda, boshqa oddiy transformatsiyalar ham sodir bo'ladi. Aynan ular energiya chiqarishga asosiy hissa qo'shadilar (hech bo'lmaganda Quyoshda). Keyinchalik, biz bu reaktsiyalarni ko'rib chiqishga o'tamiz.
Amerika jamiyatida yadroviy bo'linishga asoslangan atom energiyasidan ogoh bo'lish vodorod termoyadroviyasiga (termoyadro reaktsiyasi) qiziqishning oshishiga olib keldi. Bu texnologiya elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun atom xususiyatlaridan foydalanishning muqobil usuli sifatida taklif qilingan. Bu nazariy jihatdan ajoyib g'oya. Vodorod birlashishi moddalarni yadro bo'linishidan ko'ra samaraliroq energiyaga aylantiradi va bu jarayon radioaktiv chiqindilar hosil bo'lishi bilan birga bo'lmaydi. Biroq, ishlaydigan termoyadroviy reaktor hali yaratilmagan.
Quyoshdagi termoyadroviy sintez
Fiziklarning fikricha, quyosh vodorodni termoyadroviy termoyadroviy reaktsiya orqali geliyga aylantiradi. "Sintez" atamasi "birlashtirish" degan ma'noni anglatadi. Vodorod sintezi eng yuqori haroratni talab qiladi. Katta Quyosh massasi yaratgan kuchli tortishish kuchi doimo o'z yadrosini siqilgan holatda saqlaydi. Bu siqilish vodorod sintezi sodir bo'lishi uchun etarlicha yuqori bo'lgan asosiy haroratni ta'minlaydi.
Quyosh vodorodining sintezi ko'p bosqichli jarayondir. Birinchidan, ikkita vodorod yadrosi (ikkita proton) kuchli siqilib, pozitron chiqaradi, bu antielektron deb ham ataladi. Pozitron massasi elektron bilan bir xil, lekin musbat, manfiy emas, birlik zaryadi. Pozitrondan tashqari, vodorod atomlari siqilganida, neytrino ajralib chiqadi - elektronga o'xshash, lekin elektr zaryadi bo'lmagan va materiyaga juda katta chegaralarda kira oladigan zarracha (Boshqacha aytganda, neytrinolar (kam energiya) Neytrinolar materiya bilan juda zaif o'zaro ta'sir qiladi. Ba'zi neytrino turlarining o'rtacha erkin yo'li suvda taxminan yuz yorug'lik yili, shuningdek ma'lumki, quyosh chiqaradigan 10 ga yaqin neytrino har bir odamning maydonidan o'tadi. Yer har soniyada ko'rinmas oqibatlarga olib keladi.).
Ikkita proton sintezi bitta musbat zaryadning yo'qolishi bilan kechadi. Natijada protonlardan biri neytronga aylanadi. Shunday qilib, bir proton va bitta neytrondan tashkil topgan, og'ir vodorod izotopi bo'lgan deyteriy yadrosi (2H yoki D deb belgilangan) olinadi.
Deyteriy og'ir vodorod sifatida ham tanilgan. Deyteriy yadrosi boshqa proton bilan birlashib, ikkita proton va bitta neytrondan iborat geliy-3 (He-3) yadrosini hosil qiladi. Bu gamma nurlarini chiqaradi. Bundan tashqari, yuqorida tasvirlangan jarayonning ikkita mustaqil takrorlanishi natijasida hosil bo'lgan ikkita geliy-3 yadrosi birlashib, ikkita proton va ikkita neytrondan iborat geliy-4 (He-4) yadrosini hosil qiladi. Bu geliy izotopi havodan engilroq sharlarni to'ldirish uchun ishlatiladi. Oxirgi bosqichda ikkita proton chiqariladi, bu termoyadroviy reaktsiyaning yanada rivojlanishiga olib kelishi mumkin.
"Quyosh sintezi" jarayonida yaratilgan moddaning umumiy massasi dastlabki ingredientlarning umumiy massasidan biroz oshadi. Eynshteynning mashhur formulasi bo'yicha "yo'qolgan qism" energiyaga aylanadi:
bu erda E - jouldagi energiya, m - kilogrammdagi "yo'qolgan massa", c - yorug'lik tezligi, 299 792 458 m / s ga teng (vakuumda). Shunday qilib, quyosh juda katta energiya ishlab chiqaradi, chunki vodorod yadrolari tinimsiz va ko'p miqdorda geliy yadrolariga aylanadi. Vodorod sintezi jarayoni millionlab yillar davomida davom etishi uchun Quyoshda etarli miqdorda moddalar mavjud. Vaqt o'tishi bilan vodorod etkazib berish tugaydi, lekin bu bizning hayotimizda bo'lmaydi.
2002-01-18T16: 42 + 0300
2008-06-04T19: 55 + 0400
https: //site/20020118/54771.html
https: //cdn22.img..png
RIA yangiliklari
https: //cdn22.img..png
RIA yangiliklari
https: //cdn22.img..png
Quyoshda sodir bo'ladigan termoyadroviy reaktsiyalar
(Ter.Ink. N03-02, 18/01/2002) Vadim Pribytkov, nazariy fizik, Terra Incognita doimiy muxbiri. Olimlar, Quyoshda sodir bo'ladigan termoyadroviy reaktsiyalar, umuman olganda, vodorodning geliyga va og'irroq elementlarga aylanishidan iborat ekanligini yaxshi bilishadi. Ammo bu o'zgarishlar qanday sodir bo'ladi, aniq aniqlik yo'q, aniqrog'i, to'liq qorong'ulik hukm suradi: eng muhim boshlang'ich bo'g'in yo'q. Shunday qilib, pozitron va neytrino ajralib chiqishi bilan ikki protonning deyteriyga birlashishi uchun ajoyib reaktsiya kashf qilindi. Ammo bunday reaktsiya aslida mumkin emas, chunki protonlar o'rtasida kuchli qaytaruvchi kuchlar harakat qiladi. ---- Quyoshda aslida nima bo'ladi? Birinchi reaktsiya ikki vodorod atomi bir-biri bilan chambarchas bog'langanida past haroratli plazmadagi yuqori bosimda hosil bo'ladigan deyteriyni yaratishdan iborat. Bu holda, qisqa vaqt ichida ikkita vodorod yadrosi deyarli yonma -yon bo'lib chiqadi, shu bilan birga ular bitta ...
(Ter siyoh. N03-02, 18/01/2002)
Vadim Pribytkov, nazariy fizik, Terra Incognita doimiy muxbiri.
Olimlar, Quyoshda sodir bo'ladigan termoyadroviy reaktsiyalar, umuman olganda, vodorodning geliyga va og'irroq elementlarga aylanishidan iborat ekanligini yaxshi bilishadi. Ammo bu o'zgarishlar qanday sodir bo'ladi, aniq aniqlik yo'q, aniqrog'i, to'liq noaniqlik hukm suradi: eng muhim boshlang'ich bo'g'in yo'q. Shunday qilib, pozitron va neytrino ajralib chiqishi bilan ikki protonning deyteriyga birlashishi uchun ajoyib reaktsiya kashf qilindi. Ammo bunday reaktsiya aslida mumkin emas, chunki protonlar o'rtasida kuchli qaytaruvchi kuchlar harakat qiladi.
Aslida quyoshda nima bo'ladi?
Birinchi reaktsiya ikki vodorod atomi bir-biri bilan chambarchas bog'langanida past haroratli plazmada yuqori bosimda hosil bo'ladigan deyteriyni yaratishdan iborat. Bunday holda, qisqa vaqt ichida ikkita vodorod yadrosi deyarli yaqin, ular protonlardan biri bilan neytron hosil qiluvchi orbital elektronlardan birini ushlab turishga qodir.
Shunga o'xshash reaktsiya boshqa sharoitlarda ham sodir bo'lishi mumkin, agar proton vodorod atomiga qo'shilsa. Bunday holda, orbital elektronni ushlash (K-ushlash) ham sodir bo'ladi.
Nihoyat, shunday reaktsiya bo'lishi mumkin, qisqa vaqt ichida ikkita proton bir -biriga yaqinlashganda, ularning qo'shma kuchlari o'tayotgan elektronni ushlab, deyteriy hosil qilish uchun etarli bo'ladi. Hammasi bu reaktsiyalar sodir bo'ladigan plazma yoki gazning haroratiga bog'liq. Bu holda 1,4 MeV energiya ajralib chiqadi.
Deyteriy keyingi reaktsiya tsikli uchun asos bo'lib, ikkita deuterium yadrosi proton ejeksiyasi bilan tritiy yoki neytron ejeksiyonlu geliy-3 hosil qiladi. Ikkala reaktsiya ham bir xil ehtimol va ma'lum.
Buning ortidan tritiyning deyteriy bilan, tritiyning tritiy bilan, geliy-3 ning deyteriy bilan, geliy-3ning tritiy bilan, geliy-3 bilan geliy-3 ning geliy-4 hosil bo'lishi bilan reaktsiyalari kuzatiladi. Bunday holda, ko'proq proton va neytron chiqariladi. Neytronlar geliy-3 yadrolari va deyteriy to'plamlari bo'lgan barcha elementlar tomonidan ushlanadi.
Bu reaktsiyalar quyosh shamolining bir qismi sifatida Quyoshdan juda ko'p miqdordagi yuqori energiyali protonlarning chiqarilishi bilan tasdiqlanadi. Bu reaktsiyalarning eng diqqatga sazovor tomoni shundaki, ular davomida na pozitronlar, na neytrino ishlab chiqarilmaydi. Barcha reaktsiyalar paytida energiya chiqariladi.
Tabiatda hamma narsa osonroq bo'ladi.
Keyinchalik, deyteriy, tritiy, geliy-3, geliy-4 yadrolaridan murakkab elementlar shakllana boshlaydi. Bu holda, butun sir, geliy-4 yadrolari bir-biri bilan to'g'ridan-to'g'ri bog'lana olmasligidadir, chunki ular o'zaro itariladi. Ularning aloqasi deyteriy va tritiy to'plamlari orqali sodir bo'ladi. Rasmiy fan ham bu lahzani butunlay e'tiborsiz qoldiradi va geliy-4 yadrolarini bitta uyaga tashlaydi, bu imkonsizdir.
Rasmiy vodorod aylanishi kabi hayratlanarli darajada uglerodli tsikl 1939 yilda Bet tomonidan ixtiro qilingan bo'lib, uning davomida to'rt protondan geliy-4 hosil bo'ladi va go'yoki pozitron va neytrino ham chiqariladi.
Tabiatda hamma narsa osonroq bo'ladi. Tabiat nazariyotchilar sifatida yangi zarrachalarni o'ylab topmaydi, faqat o'zida borlarini ishlatadi. Ko'rib turganimizdek, elementlarning shakllanishi bitta elektronni ikkita proton biriktirishidan boshlanadi (K-tutish deb ataladi), natijada deyteriy olinadi. K-ta'qib qilish-neytronlarni yaratishning yagona usuli va boshqa barcha murakkab yadrolarda keng qo'llaniladi. Kvant mexanikasi yadroda elektronlar borligini inkor etadi, lekin elektronlarsiz yadrolarni qurish mumkin emas.
Quyoshda termoyadroviy sintez haqidagi tasavvurlarning paydo bo'lishi va rivojlanishi jarayonini tushunish uchun insoniyat bu jarayonni tushunish haqidagi g'oyalar tarixini bilish kerak. Termoyadroviy termoyadroviy termoyadroviy reaktorni yaratishda hal qilinmaydigan ko'plab nazariy va texnologik muammolar mavjud, bunda termoyadroviy termoyadroviyni boshqarish jarayoni amalga oshiriladi. Ilmiy amaldorlarni aytmasak, ko'p olimlar bu masalaning tarixi bilan yaxshi tanish emas.
Aynan insoniyatning Quyoshga termoyadroviy termoyadroviy termoyadroviy sintezini anglash va namoyish etish tarixining bexabarligi termoyadroviy reaktorlar yaratuvchilarining noto'g'ri harakatlariga olib keldi. Buni boshqariladigan termoyadroviy reaktorni yaratish bo'yicha oltmish yillik muvaffaqiyatsizlikka uchraganligi, ko'plab rivojlangan davlatlar tomonidan katta miqdordagi mablag 'sarflanishi isbotlaydi. Eng muhim va rad etib bo'lmaydigan dalil: boshqariladigan termoyadroviy reaktor 60 yil davomida yaratilmagan. Bundan tashqari, ommaviy axborot vositalarida taniqli ilmiy idoralar 30 ... 40 yil ichida boshqariladigan termoyadroviy reaktor (UTNR) yaratilishini va'da qiladilar.
2. "Okkam ustara"
Occam's Razor - ingliz fransisk rohib, nominal faylasuf Uilyam nomidagi uslubiy tamoyil. Soddalashtirilgan shaklda shunday yozilgan: "Siz mavjud narsalarni keraksiz ko'paytirmasligingiz kerak" (yoki "Agar kerak bo'lmasa, yangi ob'ektlarni jalb qilmaslik kerak"). Bu tamoyil tejamkorlik printsipi yoki tejamkorlik qonuni deb ham ataladigan metodologik reduktsionizmning asosini tashkil qiladi. Ba'zida bu tamoyil so'zlar bilan ifodalanadi: "Kamni tushuntirish mumkin bo'lgan narsani ko'p bilan ifodalash kerak emas".
V zamonaviy fan Occam's Razor odatda umumiy printsip sifatida tushuniladi, agar biror hodisaning mantiqiy izchil ta'riflari yoki tushuntirishlari bo'lsa, ulardan eng soddasini to'g'ri deb hisoblash kerak.
Printsip mazmunini quyidagicha soddalashtirish mumkin: agar bu hodisani oddiy qonunlar bilan tushuntirish mumkin bo'lsa, ba'zi hodisalarni tushuntirish uchun murakkab qonunlarni kiritish shart emas. Bu tamoyil endi ilmiy tanqidiy fikrning kuchli vositasidir. Okhamning o'zi bu tamoyilni Xudo borligining tasdig'i sifatida shakllantirgan. Ularga, uning fikricha, hech narsani yangi narsa kiritmasdan tushuntirish mumkin.
Axborot nazariyasi tilida qayta tuzilgan Occam Razor tamoyili, eng to'g'ri xabar minimal uzunlikdagi xabar ekanligini bildiradi.
Albert Eynshteyn Occam Razor tamoyilini quyidagicha o'zgartirdi: "Hamma narsani iloji boricha soddalashtirish kerak, lekin bundan ortiq emas".
3. Odamlar tushunishi boshlanishi va Quyoshda termoyadroviy termoyadroviy namoyishi haqida
Erning barcha aholisi uzoq vaqt davomida Quyosh Yerni isitadi, lekin quyosh energiyasi manbalari hamma uchun tushunarsiz bo'lib qoladi, degan haqiqatni uzoq vaqt tushungan. 1848 yilda Robert Meyer meteorit gipotezasini ilgari surdi, unga ko'ra Quyosh meteoritlarning bombardimon qilinishi bilan isitiladi. Biroq, zarur miqdordagi meteoritlar bilan, Yer ham juda issiq bo'lar edi; bundan tashqari, erning geologik qatlamlari asosan meteoritlardan iborat bo'lar edi; nihoyat, quyosh massasi oshishi kerak edi va bu sayyoralarning harakatiga ta'sir qilardi.
Shuning uchun, 19-asrning ikkinchi yarmida ko'plab tadqiqotchilar Helmgolts (1853) va Lord Kelvin tomonidan ishlab chiqilgan eng maqbul nazariyani ko'rib chiqdilar, ular Quyoshning tortishish kuchi sekin siqilishi tufayli qiziydi ("Kelvin-Gelmgolts mexanizmi"). Ushbu mexanizmga asoslangan hisob -kitoblar Quyoshning maksimal yoshini 20 million yil deb hisoblagan va undan keyin qancha vaqt chiqib ketishi 15 milliondan oshmagan, ammo bu gipoteza yosh haqidagi geologik ma'lumotlarga zid edi. qoyalar bu juda katta raqamlarni ko'rsatdi. Masalan, Charlz Darvin Vendian konlarining eroziyasi kamida 300 million yil davom etganini ta'kidladi. Shunga qaramay, Brokxauz va Efron entsiklopediyasi tortishish modelini yagona haqiqiy deb hisoblaydi.
Faqat 20 -asrda bu muammoning "to'g'ri" echimi topildi. Dastlab, Rezerford Quyoshning ichki energiyasining manbai radioaktiv parchalanish deb faraz qilgan. 1920 yilda Artur Eddington Quyoshning ichki qismidagi bosim va harorat shunchalik balandki, u erda termoyadroviy reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkin, bu erda vodorod yadrolari (protonlar) geliy-4 yadrosiga birlashadi. Ikkinchisining massasi to'rtta erkin proton massasining yig'indisidan kichik bo'lgani uchun, Eynshteyn formulasiga ko'ra, bu reaksiyadagi massaning bir qismi. E. = mc 2 energiyaga aylanadi. Quyosh tarkibida vodorod ustunligi 1925 yilda Sesiliya Peyn tomonidan tasdiqlangan.
Termoyadro termoyadroviy nazariyasi 1930 -yillarda astrofiziklar Chandrasexar va Xans Bet tomonidan ishlab chiqilgan. Bethe quyosh energiyasining manbalari bo'lgan ikkita asosiy termoyadroviy reaktsiyani batafsil hisoblab chiqdi. Nihoyat, 1957 yilda Margaret Börbridjning "Yulduzlardagi elementlarning sintezi" asari paydo bo'ldi, unda koinotdagi elementlarning aksariyati yulduzlardagi nukleosintez natijasida paydo bo'lganligi ko'rsatilgan va taklif qilingan.
4. Quyoshning kosmik tadqiqoti
Eddingtonning astronom sifatida birinchi ishi yulduzlarning harakatini va yulduz sistemalarining tuzilishini o'rganish bilan bog'liq edi. Ammo, uning asosiy xizmati shundaki, u yulduzlarning ichki tuzilishi nazariyasini yaratdi. Hodisalarning fizik mohiyatiga chuqur kirib borish va murakkab matematik hisob -kitob usullarini o'zlashtirish Eddingtonga astrofizikaning yulduzlarning ichki tuzilishi, yulduzlararo materiyaning holati, yulduzlarning harakati va tarqalishi kabi bir qator fundamental natijalarni olish imkonini berdi. galaktikada.
Eddington ba'zi qizil gigant yulduzlarning diametrlarini hisoblab chiqdi, Sirius yulduzining mitti sherigining zichligini aniqladi - bu juda baland bo'lib chiqdi. Yulduzning zichligini aniqlash bo'yicha Eddingtonning ishi o'ta (buzilgan) gaz fizikasining rivojlanishiga turtki bo'ldi. Eddington Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasini yaxshi talqin qilgan. U bu nazariya bashorat qilgan effektlardan birini birinchi tajriba sinovini o'tkazdi: katta yulduzning tortishish maydonida yorug'lik nurlarining burilishi. U buni 1919 yilda Quyosh to'liq tutilishi paytida amalga oshirdi. Boshqa olimlar bilan birgalikda Eddington poydevor qo'ydi. zamonaviy bilim yulduzlarning tuzilishi haqida.
5. Fusion - yonish!?
Vizual ravishda termoyadroviy sintez nima? Aslida, bu yonish. Ma'lumki, bu bo'shliq hajmining birligiga juda yuqori quvvatning yonishi. Va bu oksidlanish jarayoni emasligi aniq. Bu erda yonish jarayonida boshqa elementlar ishtirok etadi, ular ham yonadi, lekin maxsus jismoniy sharoitda.
Yonish haqida o'ylang.
Kimyoviy yonish - bu yonuvchi aralashmaning tarkibiy qismlarini issiqlik nurlanishi, yorug'lik va nurlanish energiyasini chiqarish bilan yonish mahsulotlariga aylantirishning murakkab fizik -kimyoviy jarayoni.
Kimyoviy yonish bir necha turdagi yonish turlariga bo'linadi.
Subsonik yonish (deflagratsiya), portlash va portlashdan farqli o'laroq, past tezlikda davom etadi va zarba to'lqinining shakllanishi bilan bog'liq emas. Subsonik yonish oddiy laminar va turbulent olov tarqalishini, tovushdan tez - detonatsiyani o'z ichiga oladi.
Yonish issiqlik va zanjirli yonishlarga bo'linadi. Termal yonish bunga asoslanadi kimyoviy reaktsiya Issiqlik to'planishi tufayli progressiv o'z-o'zidan tezlashishi mumkin. Zanjirning yonishi past bosimli ba'zi gaz fazali reaktsiyalarda sodir bo'ladi.
Issiqlik effektlari va faollanish energiyasi etarlicha katta bo'lgan barcha reaktsiyalar uchun issiqlik tezlashuv shartlari ta'minlanishi mumkin.
Yonish o'z -o'zidan yonish natijasida o'z -o'zidan boshlanishi yoki olov bilan boshlanishi mumkin. Ruxsat etilgan tashqi sharoitda doimiy yonish statsionar rejimda davom etishi mumkin, agar jarayonning asosiy xususiyatlari - reaktsiya tezligi, issiqlik chiqarish quvvati, mahsulotlarning harorati va tarkibi vaqt o'tishi bilan yoki davriy rejimda o'zgarmasa. bu xususiyatlar ularning o'rtacha qiymatlari atrofida o'zgarib turadi. Reaksiya tezligining haroratga kuchli chiziqli bo'lmaganligi tufayli yonish tashqi sharoitlarga juda sezgir. Yonishning bir xil xossasi bir xil sharoitda bir nechta statsionar rejimlarning mavjudligini aniqlaydi (gisterez effekti).
Volumetrik yonish bor, u hammaga ma'lum va ko'pincha kundalik hayotda ishlatiladi.
Diffuzion yonish. Yonish zonasiga alohida yonilg'i va oksidlovchi etkazib berish bilan tavsiflanadi. Komponentlarni aralashtirish yonish zonasida sodir bo'ladi. Misol: vodorod va kislorodning raketa dvigatelida yonishi.
Oldindan aralashtirilgan muhitning yonishi. Nomidan ko'rinib turibdiki, yonish yonilg'i va oksidlovchi moddalarni o'z ichiga olgan aralashmada sodir bo'ladi. Misol: jarayonni sham bilan ishga tushirgandan so'ng, benzin-havo aralashmasining ichki yonish dvigatelining tsilindrida yonish.
Olovsiz yonish. Oddiy yonishdan farqli o'laroq, oksidlovchi va kamaytiruvchi olov zonalari kuzatilsa, olovsiz yonish uchun sharoit yaratish mumkin. Masalan, katalitik oksidlanish organik moddalar mos katalizator yuzasida, masalan, platina qora ustida etanol oksidlanishi.
Yonish. Olov hosil bo'lmaydigan va yonish zonasi asta -sekin material orqali tarqaladigan yonish turi. Yonish odatda havosi yuqori bo'lgan yoki oksidlovchi moddalar bilan singdirilgan gözenekli yoki tolali materiallarda kuzatiladi.
Avtogen yonish. O'z-o'zidan yonish. Bu atama chiqindilarni yoqish texnologiyasida ishlatiladi. Chiqindilarni avtogen (o'z-o'zidan ta'minlaydigan) yonish ehtimoli balastlash komponentlarining cheklangan tarkibi bilan belgilanadi: namlik va kul.
Olov - bu gaz fazasida yonish sodir bo'ladigan, ko'rinadigan va / yoki infraqizil nurlanish bilan birga keladigan bo'shliq maydoni.
Shamni yoqish paytida biz kuzatadigan odatdagi olov, zajigalka yoki gugurt olovi - bu Yerning tortishish kuchi tufayli vertikal ravishda cho'zilgan akkor gazlar oqimi (issiq gazlar yuqoriga ko'tarilishga moyildir).
6. Quyoshning zamonaviy fizik -kimyoviy tushunchalari
Asosiy xususiyatlar:
Fotosfera tarkibi:
Quyosh bizning Quyosh sistemamizning markaziy va yagona yulduzi bo'lib, uning atrofida boshqa ob'ektlar aylanadi: sayyoralar va ularning yo'ldoshlari, mitti sayyoralar va ularning yo'ldoshlari, asteroidlar, meteoroidlar, kometalar va kosmik chang. Quyosh massasi (nazariy jihatdan) butun Quyosh tizimining umumiy massasining 99,8% ni tashkil qiladi. Quyosh nurlari Yerdagi hayotni qo'llab -quvvatlaydi (fotonlar fotosintez jarayonining dastlabki bosqichlari uchun zarur), iqlimni aniqlaydi.
Spektral tasnifga ko'ra, Quyosh G2V turiga kiradi ("sariq mitti"). Quyosh sirtining harorati 6000 K ga etadi, shuning uchun Quyosh deyarli oq nur bilan porlaydi, lekin spektrning qisqa to'lqinli qismi Yer atmosferasi tomonidan kuchli tarqalishi va yutilishi tufayli Quyoshning to'g'ridan-to'g'ri nurlari sayyoramiz yuzasi ma'lum bir sariq rangga ega bo'ladi.
Quyosh spektrida ionlangan va neytral metallar, shuningdek, ionlangan vodorod liniyalari mavjud. Bizning Somon Yo'li galaktikasida taxminan 100 million G2 yulduzlari bor. Bundan tashqari, bizning galaktikamizdagi yulduzlarning 85% Quyoshdan ko'ra kamroq yorqin yulduzlardir (ularning aksariyati evolyutsion tsikli oxirida qizil mittilar). Barcha asosiy ketma -ket yulduzlar singari, Quyosh ham termoyadroviy sintez orqali energiya ishlab chiqaradi.
Quyoshdan keladigan nurlanish Yerdagi asosiy energiya manbai hisoblanadi. Uning kuchi quyosh konstantasi bilan tavsiflanadi - bu quyosh nurlariga perpendikulyar bo'lgan birlik maydoni orqali o'tadigan energiya miqdori. Bitta astronomik birlik masofasida (ya'ni Yer orbitasida) bu doimiylik taxminan 1370 Vt / m 2 ni tashkil qiladi.
Yer atmosferasidan o'tib, quyosh radiatsiyasi 370 Vt / m2 ga yaqin energiyani yo'qotadi va undan ham er yuzasi faqat 1000 Vt / m 2 ga etadi (aniq ob -havo sharoitida va Quyosh cho'qqisida). Bu energiya turli xil tabiiy va sun'iy jarayonlarda ishlatilishi mumkin. Shunday qilib, o'simliklar fotosintez yordamida uni kimyoviy shaklga (kislorod va organik birikmalar) aylantiradi. Quyosh batareyalari yordamida to'g'ridan -to'g'ri quyosh isitish yoki energiyani konvertatsiya qilish elektr energiyasini ishlab chiqarish (quyosh elektr stantsiyalari) yoki boshqa foydali ishlarni bajarish uchun ishlatilishi mumkin. Uzoq o'tmishda neft va boshqa turdagi yoqilg'ida saqlanadigan energiya ham fotosintez orqali olingan.
Quyosh - magnit faol yulduz. U kuchli magnit maydoniga ega, uning kuchi vaqt o'tishi bilan o'zgaradi va quyosh maksimal paytida har 11 yilda yo'nalishini o'zgartiradi. Variantlar magnit maydoni Quyosh turli xil ta'sirlarni keltirib chiqaradi, ularning kombinatsiyasi quyosh faolligi deb ataladi va quyosh dog'lari, quyosh chaqnashi, quyosh shamoli o'zgarishi va boshqalar kabi hodisalarni o'z ichiga oladi, ish, aloqa, elektr uzatish moslamalari, shuningdek tirik organizmlarga salbiy ta'sir ko'rsatadi. odamlarning bosh og'rig'i va o'zini yomon his qilishiga sabab bo'ladi (magnit bo'ronlariga sezgir odamlarda). Quyosh - bu uchinchi avlodning yosh yulduzi (I populyatsiyasi) tarkibida metall miqdori yuqori, ya'ni birinchi va ikkinchi avlod yulduzlarining qoldiqlaridan hosil bo'lgan (navbati bilan III va II populyatsiyalar).
Yulduzlar evolyutsiyasining kompyuter modellari yordamida baholangan Quyoshning hozirgi yoshi (aniqrog'i, uning asosiy ketma -ketligi bo'yicha) taxminan 4,57 milliard yilni tashkil etadi.
Quyoshning hayot aylanishi. Taxminlarga ko'ra, Quyosh taxminan 4,59 milliard yil oldin, tortishish kuchi ta'sirida molekulyar vodorod bulutining tez siqilishi bizning galaktikamiz hududida birinchi tur Tauri yulduzli populyatsiyasining yulduzining paydo bo'lishiga olib kelganida paydo bo'lgan deb ishoniladi. .
Quyosh kabi katta yulduz asosiy ketma -ketlikda taxminan 10 milliard yil davomida bo'lishi kerak edi. Shunday qilib, Quyosh hozir o'z hayot tsiklining o'rtasida. Yoqilgan hozirgi bosqich Quyosh yadrosida vodorodning geliyga aylanishining termoyadroviy reaktsiyalari sodir bo'ladi. Quyosh yadrosining har soniyasida 4 million tonnaga yaqin modda nurli energiyaga aylanadi, natijada quyosh nurlanishi va quyosh neytrinolari oqimi hosil bo'ladi.
7. Insoniyatning Quyoshning ichki va tashqi tuzilishi haqidagi nazariy g'oyalari
Quyosh markazida quyosh yadrosi joylashgan. Fotosfera - nurlanishning asosiy manbai bo'lgan Quyoshning ko'rinadigan yuzasi. Quyosh juda yuqori haroratli quyosh tojlari bilan o'ralgan, lekin u juda kam uchraydi, shuning uchun uni yalang'och ko'zga faqat quyosh to'liq tutilishi paytida ko'rish mumkin.
Quyoshning radiusi taxminan 150 ming kilometr bo'lgan, termoyadroviy reaktsiyalar sodir bo'ladigan markaziy qismi quyosh yadrosi deb ataladi. Yadrodagi moddaning zichligi taxminan 150 000 kg / m 3 (suv zichligidan 150 baravar yuqori va er yuzidagi eng og'ir metall - osmiy zichligidan 6,6 baravar yuqori) va yadro markazidagi harorat. 14 million darajadan yuqori. SOHO missiyasi tomonidan o'tkazilgan ma'lumotlarning nazariy tahlili shuni ko'rsatdiki, yadroda Quyoshning o'z o'qi atrofida aylanish tezligi er yuzasiga qaraganda ancha yuqori. Yadroda proton-protonli termoyadroviy reaktsiya sodir bo'ladi, buning natijasida to'rt protondan geliy-4 hosil bo'ladi. Shu bilan birga, har soniyada 4,26 million tonna modda energiyaga aylanadi, lekin bu qiymat Quyosh massasi bilan solishtirganda ahamiyatsiz - 2 · 10 27 tonna.
Yadro ustida, Quyosh radiusining markazidan taxminan 0,2 ... 0,7 ga yaqin masofada, nurli uzatish zonasi mavjud bo'lib, unda makroskopik harakatlar bo'lmaydi, energiya "qayta emissiya" orqali uzatiladi. fotonlar.
Quyoshning konvektiv zonasi. Quyosh yuzasiga yaqinroq bo'lganida, plazma girdobining aralashishi sodir bo'ladi va energiyaning sirtga o'tishi asosan moddaning o'zi harakatlari orqali amalga oshiriladi. Energiyani uzatishning bu usuli konveksiya deb ataladi va qalinligi taxminan 200 000 km bo'lgan Quyoshning er osti qatlami konvektiv zona deb ataladi. Zamonaviy ma'lumotlarga ko'ra, uning quyosh jarayonlari fizikasidagi o'rni nihoyatda katta, chunki unda quyosh materiyasi va magnit maydonlarining turli harakatlari paydo bo'ladi.
Quyosh atmosferasi fotosfera (qatlam, yorug'lik chiqarish) qalinligi ≈320 km ga etadi va Quyoshning ko'rinadigan yuzasini hosil qiladi. Quyoshning optik (ko'rinadigan) nurlanishining asosiy qismi fotosferadan chiqadi, chuqur qatlamlardan keladigan nurlanish esa unga etib bormaydi. Fotosferadagi harorat o'rtacha 5800 K ga etadi, bu erda gazning o'rtacha zichligi er havosi zichligining 1/1000 qismidan kam, va fotosferaning tashqi chetiga yaqinlashganda harorat 4800 K gacha pasayadi. Bunday sharoitda vodorod deyarli butunlay neytral holatda qoladi. Fotosfera Quyoshning ko'rinadigan yuzasini hosil qiladi, undan Quyoshning o'lchamlari, Quyosh yuzasidan masofa va boshqalar aniqlanadi. Xromosfera - tashqi qobiq Quyosh qalinligi taxminan 10 000 km, fotosferani o'rab oladi. Bu qism nomining kelib chiqishi quyosh atmosferasi qizil H-alfa emissiya chizig'i vodorodning ko'rinadigan spektrida ustunlik qilishidan kelib chiqqan holda, uning qizg'ish rangi bilan bog'liq. Yuqori chegara xromosferaning aniq tekis yuzasi yo'q; undan doimiy ravishda spikulalar deb ataladigan issiq ejeksiyonlar paydo bo'ladi (shu sababli XIX asr oxiri asrda, italiyalik astronom Secchi, xromosferani teleskop orqali kuzatib, uni yonayotgan dasht bilan solishtirgan). Xromosferaning harorati 4000 dan 15000 gradusgacha ko'tariladi.
Xromosferaning zichligi past, shuning uchun uni normal sharoitda kuzatish uchun uning yorqinligi etarli emas. Ammo quyosh to'liq tutilganda, Oy yorqin fotosferani qoplaganida, uning ustida joylashgan xromosfera ko'rinadigan bo'lib, qizil rangda porlaydi. Bundan tashqari, har qanday vaqtda maxsus tor diapazonli optik filtrlar yordamida kuzatilishi mumkin.
Toj - quyoshning oxirgi tashqi qobig'i. Juda yuqori haroratga qaramay, 600 000 dan 2 000 000 darajagacha, uni yalang'och ko'z bilan ko'rish mumkin, faqat quyosh tutilishi paytida, chunki tojda moddaning zichligi past, shuning uchun uning yorqinligi past. Ko'rinib turibdiki, bu qatlamning g'ayrioddiy qizib ketishiga magnit effekti va zarba to'lqinlarining ta'siri sabab bo'lgan. Koronaning shakli quyosh faolligi davrining fazasiga qarab o'zgaradi: maksimal faollik davrida u yumaloq shaklga ega bo'ladi va hech bo'lmaganda quyosh ekvatori bo'ylab cho'ziladi. Korona harorati juda yuqori bo'lgani uchun u ultrabinafsha va rentgen nurlari diapazonida intensiv ravishda chiqariladi. Bu nurlanishlar er atmosferasidan o'tmaydi, lekin yaqinda ularni kosmik apparatlar yordamida o'rganish mumkin bo'ldi. Koronaning turli sohalarida nurlanish notekis. Issiq faol va sokin hududlar, shuningdek, nisbatan past harorati 600000 daraja bo'lgan toj teshiklari mavjud bo'lib, ulardan kosmosga magnit kuch chiziqlari chiqadi. Bu ("ochiq") magnit konfiguratsiya zarrachalarning Quyoshdan to'siqsiz chiqib ketishiga imkon beradi, shuning uchun quyosh shamoli "asosan" toj teshiklaridan chiqadi.
Quyosh tojining tashqi qismidan quyosh shamoli oqadi - ionlangan zarrachalar oqimi (asosan protonlar, elektronlar va a -zarrachalar), tezligi 300 ... 1200 km / s va tarqalishi, asta -sekin pasayishi bilan. uning zichligi, geliosfera chegaralariga qadar.
Quyosh plazmasi etarlicha yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lganligi sababli, unda elektr toklari va natijada magnit maydonlar paydo bo'lishi mumkin.
8. Quyoshda termoyadro sintezining nazariy muammolari
Quyosh neytrino muammosi. Quyosh yadrosida sodir bo'ladigan yadroviy reaktsiyalar ko'p sonli elektron neytrinolarning paydo bo'lishiga olib keladi. Shu bilan birga, 1960 -yillarning oxiridan boshlab doimiy ravishda o'tkaziladigan Yerdagi neytrino oqimining o'lchovlari shuni ko'rsatdiki, u erda yozilgan quyosh elektron neytrinolari jarayonlarni tavsiflovchi standart quyosh modeli taxmin qilganidan ikki -uch baravar kam. Quyoshda. Tajriba va nazariya o'rtasidagi bu nomuvofiqlik "quyosh neytrino muammosi" deb nomlanadi va 30 yildan ko'proq vaqt davomida quyosh fizikasining sirlaridan biri bo'lib kelgan. Vaziyat murakkablashdi, chunki neytrino materiya bilan juda zaif ta'sir qiladi va neytrino detektorini yaratish, hatto Quyoshdan keladigan kuchning neytrino oqimini aniq o'lchashga qodir.
Quyosh neytrino muammosini hal qilishning ikkita asosiy usuli taklif qilingan. Birinchidan, Quyosh modelini uning yadrosidagi taxmin qilingan haroratni va shuning uchun Quyosh chiqaradigan neytrino oqimini kamaytiradigan tarzda o'zgartirish mumkin edi. Ikkinchidan, Quyosh yadrosi chiqaradigan elektron neytrinolarning bir qismi, Yer tomon harakatlanayotganda, an'anaviy detektorlar (muon va tau neytrinolar) tomonidan yozilmagan boshqa avlodlarning neytrinolariga aylanadi, deb taxmin qilish mumkin. Bugungi kunda olimlar, ehtimol, ikkinchi yo'l to'g'ri deb o'ylashadi. Neytrinolarning bir turining boshqasiga o'tishi uchun - "neytrino tebranishlari" - neytrino nol bo'lmagan massaga ega bo'lishi kerak. Hozir shunday bo'lgani aniqlandi. 2001 yilda Sudbury neytrino rasadxonasida quyosh neytrinolarining barcha uch turi to'g'ridan -to'g'ri aniqlandi va ularning umumiy oqimi standart quyosh modeliga mos kelishini ko'rsatdi. Bu holda, Erga etib boradigan neytrinolarning faqat uchdan bir qismi elektron. Bu miqdor elektron neytrinolarning vakuumda ("neytrino tebranishi" to'g'ri) va quyosh moddasida ("Mixeyev-Smirnov-Volfenshteyn ta'siri") boshqa avlod neytrinolariga o'tishini bashorat qilgan nazariyaga mos keladi. Shunday qilib, hozirgi vaqtda quyosh neytrinolari muammosi hal qilinganga o'xshaydi.
Korona isitish muammosi. Taxminan 6000 K haroratga ega bo'lgan Quyoshning ko'rinadigan yuzasi (fotosfera) tepasida, harorati 1 000 000 K dan yuqori bo'lgan quyosh toji bor, shuni ko'rsatish mumkinki, fotosferadan to'g'ridan -to'g'ri issiqlik oqimi qo'rg'oshin uchun etarli emas. shunday yuqori korona haroratiga.
Koronani isitish uchun energiya subfotosfera konvektiv zonasining turbulent harakatlari bilan ta'minlangan deb taxmin qilinadi. Bunday holda, energiyani tojga o'tkazish uchun ikkita mexanizm taklif qilingan. Birinchidan, bu to'lqinli isitish - turbulent konvektiv zonada hosil bo'ladigan tovush va magnitohidrodinamik to'lqinlar tojga tarqaladi va u erda tarqaladi, ularning energiyasi esa toj plazmasining issiqlik energiyasiga aylanadi. Muqobil mexanizm - bu magnitli isitish, bunda doimiy ravishda fotosfera harakatlari natijasida hosil bo'ladigan magnit energiyasi magnit maydonini katta shaklda qayta ulash orqali chiqariladi. quyosh portlashlari yoki katta miqdordagi mayda chayqalishlar.
Hozirgi vaqtda to'lqinlarning qaysi turi tojni samarali isitish mexanizmini ta'minlab berishi aniq emas. Shuni ko'rsatish mumkinki, magnitohidrodinamik Alfven to'lqinlaridan tashqari, barcha to'lqinlar tojga yetguncha tarqaladi yoki aks etadi, tojda Alfven to'lqinlarining tarqalishiga to'sqinlik qilinadi. Shu bois, zamonaviy tadqiqotchilar asosiy e'tiborini quyosh portlashlari orqali isitish mexanizmiga qaratdilar. Korona isitish manbalariga nomzodlardan biri doimiy ravishda kichik hajmdagi olovlar bo'lib turibdi, lekin bu masala bo'yicha yakuniy aniqlikka hali erishilmagan.
P.S. "Quyoshdagi termoyadroviy sintezning nazariy muammolari" ni o'qib bo'lgach, "Okkam ustara" ni esga olish kerak. Bu erda nazariy muammolarni tushuntirishda mantiqsiz nazariy tushuntirishlar aniq ishlatilgan.
9. Termoyadroviy yoqilg'ining turlari. Termoyadroviy yoqilg'i
Boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy (CTF) - portlovchi termoyadroviy termoyadroviy (termoyadro qurolida ishlatilgan) dan farqli o'laroq, nazorat qilinadigan energiya olish uchun engilroq yadrolardan og'irroq yadrolarning sintezi. Boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy yadroviy energiyadan farqi shundaki, ikkinchisi parchalanish reaktsiyasini qo'llaydi, bu vaqtda og'ir yadrolardan engilroq yadrolar olinadi. Deyteriy (2 H) va tritiy (3 H) nazorat qilinadigan termoyadroviy termoyadroviyni amalga oshirish uchun ishlatilishi rejalashtirilgan asosiy yadroviy reaktsiyalarda, uzoq muddatda esa geliy-3 (3 He) va borda ishlatiladi. 11 (11 B)
Reaksiyalarning turlari. Termoyadroviy reaktsiya quyidagicha: ikki yoki undan ortiq atom yadrolari olinadi va kuch ishlatib, bir -biriga shunchalik yaqinlashadiki, bunday masofalarda harakat qiluvchi kuchlar teng zaryadlangan yadrolar orasidagi Kulon itarish kuchlaridan ustun keladi. undan yangi yadro hosil bo'ladi. U massasi boshlang'ich yadrolari yig'indisidan bir oz pastroq bo'ladi va farq reaktsiya paytida ajralib chiqadigan energiyaga aylanadi. Chiqarilgan energiya miqdori ma'lum bo'lgan formula bilan tavsiflanadi E. = mc 2018-05-01 xoxlasa buladi 121 2. Engil atom yadrolarini kerakli masofaga olib kelish osonroq, shuning uchun vodorod - koinotdagi eng ko'p tarqalgan element - termoyadroviy reaktsiya uchun eng yaxshi yoqilg'i hisoblanadi.
Aniqlanishicha, vodorodning ikki izotopi, deyteriy va tritiy aralashmasi reaktsiya paytida ajralib chiqadigan energiyaga qaraganda termoyadroviy reaktsiya uchun eng kam energiya talab qiladi. Biroq, deyteriy va tritiy (D-T) aralashmasi termoyadroviy tadqiqotlarning asosiy mavzusi bo'lsa-da, bu yagona potentsial yoqilg'i emas. Boshqa aralashmalarni ishlab chiqarish osonroq bo'lishi mumkin; ularning javobini ishonchli nazorat qilish mumkin, yoki, eng muhimi, kamroq neytron ishlab chiqarish mumkin. "Neytronsiz" deb ataladigan reaktsiyalar alohida qiziqish uyg'otadi, chunki bunday yoqilg'ining sanoatda muvaffaqiyatli ishlatilishi, materiallarning uzoq vaqt radioaktiv ifloslanishi va reaktor konstruktsiyasining yo'qligini anglatadi, bu esa o'z navbatida ijobiy bo'lishi mumkin. jamoatchilik fikri va reaktorni ishlatishning umumiy xarajatlariga ta'sir qiladi, bu esa uning ishdan chiqish narxini sezilarli darajada kamaytiradi. Muammo shundaki, muqobil yoqilg'ilar yordamida sintez reaktsiyasini saqlash ancha qiyin, shuning uchun D-T reaktsiyasi faqat birinchi zarur qadam deb hisoblanadi.
Deyteriy-tritiy reaktsiyasi sxemasi. Boshqariladigan termoyadroviy sintezdan foydalanish mumkin har xil turlari ishlatiladigan yoqilg'i turiga qarab termoyadro reaktsiyalari.
Eng oson bajariladigan reaktsiya deyteriy + tritiy:
2 H + 3 H = 4 He + n energiya chiqishi 17,6 MeV.
Bunday reaktsiya zamonaviy texnologiyalar nuqtai nazaridan eng oson amalga oshiriladi, katta energiya rentabelligini beradi va yonilg'i komponentlari arzon. Uning kamchiligi - keraksiz neytron nurlanishining tarqalishi.
Ikki yadro, deyteriy va tritiy birlashib, geliy yadrosini (alfa zarrachasini) va yuqori energiyali neytronni hosil qiladi.
Deuterium + geliy-3 reaktsiyasi, deyteriy + geliy-3 reaktsiyasini amalga oshirish ancha qiyin:
2 H + 3 U = 4 He + p 18,3 MeV energiya chiqishi bilan.
Bunga erishish shartlari ancha murakkab. Geliy-3 ham noyob va juda qimmat izotopdir. Hozirgi vaqtda sanoat miqyosida ishlab chiqarilmagan.
Deyteriy yadrolari orasidagi reaktsiya (D-D, monofuel).
Deyteriy yadrolari orasidagi reaksiyalar ham mumkin, ular geliy-3 ishtirokidagi reaksiyaga qaraganda biroz qiyinroq.
Bu reaktsiyalar deyteriy + geliy-3 reaktsiyasiga parallel ravishda sekin davom etadi va ular davomida hosil bo'lgan tritiy va geliy-3 deyteriy bilan darhol reaksiyaga kirishadi.
Boshqa turdagi reaktsiyalar. Boshqa turdagi reaktsiyalar ham mumkin. Yoqilg'i tanlash ko'p omillarga bog'liq - uning mavjudligi va arzonligi, energiya rentabelligi, termoyadroviy termoyadroviy reaktsiyasi uchun zarur bo'lgan shartlarga erishishning qulayligi (birinchi navbatda, harorat), reaktorning kerakli dizayn xususiyatlari va boshqalar.
"Neytronsiz" reaktsiyalar. Eng istiqbolli deb ataladiganlar bor. "Neytronsiz" reaktsiyalar, chunki termoyadroviy termoyadroviy natijasida hosil bo'lgan neytron oqimi (masalan, deyteriy-tritiy reaktsiyasi) quvvatning katta qismini olib ketadi va reaktor tuzilishida induktsiyalangan radioaktivlikni hosil qiladi. Deuterium -geliy -3 reaktsiyasi neytron hosil bo'lmagani uchun ham umid baxsh etadi.
10. Amalga oshirish shartlari haqidagi klassik fikrlar. termoyadroviy termoyadroviy va boshqariladigan termoyadroviy reaktorlar
TOKAMAK (magnitli rulonli TOroidal KAMERA) - magnitli plazma tutilishi uchun toroidal qurilma. Plazma uning haroratiga bardosh bera olmaydigan kameraning devorlari bilan emas, balki maxsus yaratilgan magnit maydon bilan tutiladi. TOKAMAKning o'ziga xos xususiyati - plazma muvozanati uchun zarur bo'lgan poloid maydonini yaratish uchun plazma orqali o'tadigan elektr tokidan foydalanish.
Agar bir vaqtning o'zida ikkita mezon bajarilsa, TCB mumkin:
- plazma harorati 100 000 000 K dan yuqori bo'lishi kerak;
- Lawson mezonlariga muvofiqligi: n · t> 5 · 10 19 sm -3 s (D-T reaktsiyasi uchun),
qayerda n- yuqori haroratli plazma zichligi; t- tizimda plazma ushlab turish vaqti.
Nazariy jihatdan, u yoki bu termoyadroviy reaktsiya tezligi asosan shu ikki mezonning qiymatiga bog'liq deb ishoniladi.
Hozirgi vaqtda boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy sanoat miqyosida joriy etilmagan. Rivojlangan mamlakatlar, umuman olganda, bir necha o'nlab boshqariladigan termoyadroviy reaktorlar qurgan bo'lsalar -da, ular boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy ta'minlay olmaydilar. ITER xalqaro tadqiqot reaktori qurilishi dastlabki bosqichida.
Boshqariladigan termoyadroviy sintezni amalga oshirishning ikkita asosiy sxemasi ko'rib chiqilgan.
Yarim statsionar tizimlar. Plazma nisbatan past bosim va yuqori haroratda magnit maydon bilan isitiladi va cheklanadi. Buning uchun reaktorlar magnit maydonining konfiguratsiyasida farq qiladigan TOKAMAK, yulduzlar, ko'zgu tuzoqlari va torsatronlar ko'rinishida ishlatiladi. ITER reaktori TOKAMAK konfiguratsiyasiga ega.
Impulsli tizimlar. Bunday tizimlarda CNF ulkan yuqori quvvatli lazer yoki ion pulslari yordamida deuterium va tritiy o'z ichiga olgan mayda nishonlarni qisqa muddatli isitish orqali amalga oshiriladi. Bunday nurlanish termoyadro mikro portlashlar ketma -ketligini keltirib chiqaradi.
Birinchi turdagi termoyadroviy reaktorlarni tadqiq qilish ikkinchisiga qaraganda ancha rivojlangan. Yadro fizikasida termoyadroviy termoyadroviyni tadqiq qilganda, plazmani ma'lum hajmda cheklash uchun magnit tuzoq ishlatiladi. Magnit tuzoq plazmani termoyadroviy reaktor elementlari bilan aloqa qilmasligi uchun mo'ljallangan, ya'ni. asosan issiqlik izolyatori sifatida ishlatiladi. Cheklash printsipi zaryadlangan zarrachalarning magnit maydon bilan o'zaro ta'siriga, ya'ni zaryadlangan zarralarning magnit maydonining kuch chiziqlari atrofida aylanishiga asoslangan. Afsuski, magnitlangan plazma juda beqaror va magnit maydonini tark etishga moyildir. Shunday qilib, samarali magnit tuzoqni yaratish uchun juda katta energiya sarflaydigan eng kuchli elektromagnitlardan foydalaniladi.
Agar bir vaqtning o'zida termoyadroviy reaktsiyani yaratishning uchta usuli qo'llanilsa, termoyadro reaktorining hajmini kamaytirish mumkin.
Inertial sintez. 500 trillion (5 x 10 14) vattli lazer bilan deyteriy-tritiy yoqilg'isining kichik kapsulalarini nurlantiring. Bu ulkan, juda qisqa, 10-8 sekundli lazer zarbasi yonilg'i kapsulalarining portlashiga olib keladi, natijada kichik yulduz bir soniyada tug'iladi. Ammo unga termoyadro reaktsiyasiga erishib bo'lmaydi.
Bir vaqtning o'zida Z-mashinasini TOKAMAK bilan ishlating. Z Machine lazerdan farq qiladi. U yonilg'i kapsulasini o'rab turgan eng nozik simlar tarmog'idan o'tadi, quvvati 5 trillion vatt 5 · 10 11 vatt.
Birinchi avlod reaktorlari, deyteriy va tritiy aralashmasida ishlaydi. Reaksiya paytida paydo bo'ladigan neytronlar reaktor qalqoni tomonidan so'riladi va chiqarilgan issiqlik issiqlik almashtirgichdagi sovutish suvini isitish uchun ishlatiladi va bu energiya, o'z navbatida, generatorni aylantirish uchun ishlatiladi.
Nazariy jihatdan, bu kamchiliklarga ega bo'lmagan muqobil yoqilg'i turlari mavjud. Ammo ulardan foydalanishga asosiy jismoniy cheklovlar to'sqinlik qiladi. Termoyadroviy reaktsiyadan etarli miqdorda energiya olish uchun termoyadroviy haroratida (108 K) etarlicha zich plazmani ma'lum vaqt ushlab turish kerak.
Eritishning bu asosiy jihati plazma zichligi mahsuloti bilan tavsiflanadi n muvozanat nuqtasiga erishish uchun zarur bo'lgan plazma tarkibidagi qizdirilgan vaqt uchun. Ish n fuel yoqilg'i turiga bog'liq va plazma haroratining funksiyasi. Barcha yoqilg'idan deuterium-tritiy aralashmasi eng past qiymatni talab qiladi nτ kamida kattalik tartibida va eng past reaktsiya harorati kamida 5 marta. Shunday qilib, D-T reaktsiyasi zarur birinchi qadam, lekin boshqa yoqilg'idan foydalanish qolmoqda muhim maqsad tadqiqot.
11. Elektr energiyasining sanoat manbai sifatida termoyadroviy reaktsiya
Ko'plab tadqiqotchilar termoyadroviy energiyani uzoq muddatli istiqbolda "tabiiy" energiya manbai deb bilishadi. Quvvat ishlab chiqarish uchun termoyadroviy reaktorlardan tijorat maqsadlarida foydalanish tarafdorlari ularning foydasiga quyidagi dalillarni keltiradilar.
- yoqilg'ining deyarli tugamaydigan zahiralari (vodorod);
- yoqilg'ini dunyoning istalgan sohilidagi dengiz suvidan olish mumkin, bu esa yoqilg'ini bitta yoki bir guruh davlatlar tomonidan monopollashtirishga imkon bermaydi;
- nazoratsiz sintez reaktsiyasining mumkin emasligi;
- yonish mahsulotlarining etishmasligi;
- ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan materiallardan foydalanishga hojat yo'q yadroviy qurol shunday qilib, sabotaj va terrorizm holatlarini istisno qilish;
- bilan solishtirganda yadroviy reaktorlar, qisqa umrga ega bo'lgan oz miqdorda radioaktiv chiqindilar hosil bo'ladi.
Deyteriy bilan to'ldirilgan uchburchak 20 tonna ko'mirga teng energiya ishlab chiqarishi taxmin qilinmoqda. O'rta ko'l har qanday mamlakatni yuz yillar davomida energiya bilan ta'minlay oladi. Shuni ta'kidlash kerakki, mavjud tadqiqot reaktorlari deyteriy-tritiy (DT) to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyasini amalga oshirish uchun mo'ljallangan bo'lib, uning yonilg'i tsiti trityum ishlab chiqarish uchun lityumdan foydalanishni talab qiladi, tugamaydigan energiya talablari deuteriydan foydalanish bilan bog'liq. -ikkinchi avlod reaktorlarida deyteriy (DD) reaktsiyasi.
Parchalanish reaktsiyasi singari, termoyadroviy reaktsiyasi atmosferadagi karbonat angidrid chiqindilarini chiqarmaydi, bu global isishga katta hissa qo'shadi. Bu muhim afzallik, chunki elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun yoqilg'idan foydalanish, masalan, Qo'shma Shtatlarda har bir kishi uchun 29 kg CO 2 (global isishning sababi hisoblanishi mumkin bo'lgan asosiy gazlardan biri) ishlab chiqaradi. AQShda kuniga.
12. Shubhalar allaqachon mavjud
Evropa hamjamiyati mamlakatlari har yili tadqiqotlarga 200 million yevroga yaqin mablag 'sarflaydi va bashorat qilinishicha, yadroviy sintezdan sanoat maqsadlarida foydalanish mumkin bo'lgunga qadar yana bir necha o'n yillar kerak bo'ladi. Muqobil energiya manbalarini qo'llab -quvvatlovchilar, bu mablag'larni qayta tiklanadigan energiya manbalarini joriy etishga yo'naltirish maqsadga muvofiq bo'ladi, deb hisoblaydilar.
Afsuski, keng tarqalgan optimizmga qaramay (1950 -yillardan boshlab, birinchi tadqiqotlar boshlanganidan beri), bugungi kunda yadroviy sintez jarayonlari, texnologik imkoniyatlar va yadroviy sintezdan amalda foydalanish o'rtasidagi jiddiy to'siqlar haligacha bartaraf etilmagan, hatto bu qanchalik aniq emas. termoyadroviy sintez yordamida elektr energiyasini ishlab chiqarish iqtisodiy jihatdan foydali. Garchi tadqiqotlarning borishi doimiy bo'lsa -da, tadqiqotchilar vaqti -vaqti bilan yangi muammolarga duch kelishadi. Misol uchun, vazifa neytron bombardimoniga bardoshli materialni ishlab chiqishdir, uning hisob -kitoblariga ko'ra, u odatdagi yadroviy reaktorlardan 100 baravar kuchliroq.
13. Boshqariladigan termoyadro reaktorini yaratishda yaqinlashayotgan bosqichlar haqidagi klassik g'oya
Tadqiqotning quyidagi bosqichlari bor.
Muvozanat yoki "o'tish" rejimi: sintez jarayonida ajralib chiqadigan umumiy energiya reaktsiyani boshlash va qo'llab -quvvatlashga sarflangan umumiy energiyaga teng bo'lganda. Bu nisbat belgi bilan belgilanadi Q... Reaksiyaning muvozanati 1997 yilda Buyuk Britaniyadagi JETda namoyish etildi. Olimlar uni isitish uchun 52 MVt elektr energiyasini sarflab, sarflanganidan 0,2 MVt yuqori quvvat ishlab chiqarishdi. (Bu ma'lumotlarni qayta tekshirish kerak!)
Yorqin plazma: oraliq bosqich, bu reaktsiya asosan tashqi isitish bilan emas, balki reaktsiya paytida hosil bo'ladigan alfa zarrachalari bilan qo'llab -quvvatlanadi.
Q≈ 5. Shu paytgacha oraliq bosqichga erishilmagan.
Ateşleme: barqaror javob. Katta qiymatlarda erishish kerak Q... Bunga hali erishilmagan.
Keyingi tadqiqot ITER bo'lishi kerak, Xalqaro termoyadroviy eksperimental reaktor. Ushbu reaktorda yuqori haroratli plazma (yonuvchi plazma bilan) ishini o'rganish rejalashtirilgan Q≈ 30) va sanoat reaktori uchun qurilish materiallari.
Tadqiqotning yakuniy bosqichi DEMO bo'ladi: bu yonishga erishadigan va yangi materiallarning amaliyligini ko'rsatadigan sanoat reaktorining prototipi. DEMO bosqichining yakunlanishi uchun eng optimistik bashoratlar: 30 yil. Sanoat reaktorini qurish va ishga tushirishning taxminiy vaqtini inobatga olgan holda, biz termoyadro energiyasidan sanoat foydalanishidan taxminan 40 yil ajratilganmiz.
14. Bularning barchasini hisobga olish kerak
Dunyoda har xil o'lchamdagi o'nlab va ehtimol yuzlab eksperimental termoyadroviy reaktorlar qurilgan. Olimlar ishga kelishadi, reaktorni yoqishadi, reaktsiya tez sodir bo'ladi, shekilli, uni o'chirib qo'yishadi va o'tirib o'ylaydilar. Sababi nima? Keyin nima qilish kerak? Va shuning uchun o'nlab yillar davomida hech qanday foyda yo'q edi.
Shunday qilib, yuqorida Quyoshdagi termoyadroviy termoyadroviyni odamlarning tushunish tarixi va boshqariladigan termoyadroviy reaktorni yaratishda insoniyat yutuqlari tarixi bor edi.
Pirovard maqsadga erishish uchun uzoq yo'l bosib o'tildi va ko'p ishlar qilindi. Ammo, afsuski, natija salbiy. Boshqariladigan termoyadroviy reaktor yaratilmagan. Yana 30 ... 40 yil va olimlarning va'dalari amalga oshadi. Bo'ladimi? 60 yil natija bermadi. Nega u uch yilda emas, 30 ... 40 yilda chiqishi kerak?
Quyoshda termoyadro sintezi haqida yana bir fikr bor. Bu mantiqiy, sodda va chindan ham ijobiy natijaga olib keladi. Bu kashfiyot V.F. Vlasov. Bu kashfiyot tufayli hatto TOKAMAKlar ham yaqin kelajakda o'z ishini boshlashi mumkin.
15. Quyoshdagi termoyadroviy sintezning tabiatiga yangicha qarash va "Boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy termoyadroviy termoyadroviy termoyadroviy reaktorni boshqarish usuli" ixtirosi.
Muallifdan. Bu kashfiyot va ixtiro deyarli 20 yoshda. Uzoq vaqt davomida men termoyadroviy sintezni amalga oshirishning yangi usulini va uni amalga oshirish uchun yangi termoyadroviy reaktorni topganimga shubha qildim. Men termoyadroviy sintez sohasidagi yuzlab asarlarni tadqiq qildim va o'rganib chiqdim. Qayta ishlangan vaqt va ma'lumotlar meni to'g'ri yo'lda ekanligimga ishontirdi.
Bir qarashda, ixtiro juda sodda va umuman TOKAMAK tipidagi eksperimental termoyadroviy reaktorga o'xshamaydi. Rasmiylarning TOKAMAK fanidan zamonaviy qarashlarida, bu yagona to'g'ri qaror va muhokama qilinmaydi. Termoyadroviy reaktor g'oyasining 60 yilligi. Ammo ijobiy natija - TOKAMAK boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviyli ishlaydigan termoyadroviy reaktor faqat 30 ... 40 yil ichida va'da beradi. Ehtimol, agar 60 yoshda haqiqiy ijobiy natija bo'lmasa, u holda tanlangan usul texnik echim g'oyalar - boshqariladigan termoyadroviy reaktorni yaratish - yumshoq qilib aytganda, noto'g'ri yoki etarli darajada real emas. Keling, Quyoshda termoyadroviy termoyadroviy kashfiyotga asoslangan bu g'oyaning boshqa echimi borligini ko'rsatishga harakat qilaylik va u umumiy qabul qilingan g'oyalardan farq qiladi.
Ochilish. Kashfiyotning asosiy g'oyasi juda sodda va mantiqiydir, va bu Quyosh tojida termoyadro reaktsiyalari sodir bo'ladi... Bu erda termoyadro reaktsiyasini amalga oshirish uchun zarur jismoniy sharoitlar mavjud. Plazma harorati taxminan 1,500,000 K bo'lgan quyosh tojidan Quyosh yuzasi 6000 K gacha qiziydi, bu erdan yonilg'i aralashmasi Quyoshning qaynab turgan yuzasidan quyosh tojiga bug'lanadi. Quyosh tortishish kuchi. Bu Quyosh sirtini haddan tashqari qizib ketishdan himoya qiladi va uning sirtining haroratini saqlaydi.
Yonish zonasi - quyosh tojining yonida atomlarning o'lchamlari o'zgarishi va Kulon kuchlari sezilarli darajada kamayishi kerak bo'lgan jismoniy sharoitlar mavjud. Kontaktda yonilg'i aralashmasining atomlari birlashadi va katta issiqlik chiqarilishi bilan yangi elementlarni sintez qiladi. Bu yonish zonasi quyosh tojini hosil qiladi, undan nurlanish va materiya ko'rinishidagi energiya kiradi makon... Deyteriy va tritiyning birlashishiga aylanayotgan quyoshning magnit maydoni yordam beradi, u erda ular aralashadi va tezlashadi. Shuningdek, quyosh tojida termoyadroviy reaktsiya zonasidan katta energiya bilan bug'lanadigan yoqilg'i, tez elektr zaryadlangan zarralar, shuningdek fotonlar - kvantlar tomon harakatlanadi. elektromagnit maydon, bularning barchasi termoyadroviy sintezi uchun zarur jismoniy sharoitlarni yaratadi.
Fiziklarning klassik qarashlarida, termoyadroviy termoyadroviy, negadir, yonish jarayoni deb atalmaydi (bu oksidlanish jarayonini anglatmaydi). Fizika ma'murlari Quyoshdagi termoyadroviy termoyadroviy sayyorada, masalan, Yerda vulqon jarayonini takrorlaydi, degan fikrni ilgari surdilar. Shunday qilib, barcha mulohazalarda o'xshashlik usuli qo'llaniladi. Er sayyorasining yadrosi erigan suyuq holatda ekanligiga hech qanday dalil yo'q. Hatto geofizika ham shunday chuqurlikka chiqa olmaydi. Vulqonlarning mavjudligini Yerning suyuq yadrosining isboti deb hisoblash mumkin emas. Erning ichaklarida, ayniqsa sayoz chuqurlikda, hali nufuzli fiziklarga noma'lum bo'lgan jismoniy jarayonlar mavjud. Fizikada termoyadroviy sintez har qanday yulduzning ichki qismida sodir bo'lishining yagona isboti yo'q. Termoyadro bombasida termoyadroviy termoyadroviy model Quyosh ichidagi modelni umuman takrorlamaydi.
Vizual tekshirilganda, Quyosh sharsimon hajmli yondirgichga o'xshaydi va erning katta yuzasida yonishni eslatadi, bu erda sirt chegarasi bilan yonish zonasi o'rtasida (quyosh tojining prototipi) bo'shliq bor. u orqali er yuzasiga uzatiladi. termal nurlanish, bug'lanadi, masalan, to'kilgan yoqilg'i va bu tayyorlangan bug'lar yonish zonasiga kiradi.
Ma'lumki, Quyosh yuzasida bunday jarayon har xil, har xil jismoniy sharoitda sodir bo'ladi. O'xshash jismoniy sharoitlar, parametrlarga juda yaqin, boshqariladigan termoyadroviy reaktor dizaynini ishlab chiqishda, Qisqa Tasvir va sxematik diagrammasi quyida keltirilgan patent talabnomasida ko'rsatilgan.
2005123095/06 (026016) sonli patent talabnomasi referati.
"Boshqariladigan termoyadroviy sintez usuli va boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy reaktor".
Men boshqariladigan termoyadroviy sintezni amalga oshirish uchun talab qilinadigan boshqariladigan termoyadro reaktorining ishlash usuli va printsipini tushuntiraman.
Guruch. 1. UTYARning soddalashtirilgan sxemasi
Fig. 1 UTYARning sxematik diagrammasini ko'rsatadi. Yoqilg'i aralashmasi, massa nisbati 1:10, 3000 kg / sm 2 gacha siqilgan va 3000 ° C gacha qizdirilgan, zonada 1 aralashadi va ko'krak tomog'i orqali kengayish zonasiga kiradi 2 ... Zonada 3 yonilg'i aralashmasi yonadi.
Ateşleme uchqunining harorati issiqlik jarayonining boshlanishi uchun zarur bo'lishi mumkin - 109 ... 108 K va undan pastda, bu zarur bo'lganiga bog'liq. jismoniy sharoitlar.
Yuqori harorat zonasida 4 yonish jarayoni bevosita sodir bo'ladi. Yonish mahsulotlari issiqlik almashinuvi tizimiga radiatsiyaviy va konveksiya shaklida issiqlikni uzatadi 5 va kiruvchi yonilg'i aralashmasi tomon. Ko'krakning kritik qismidan yonish zonasining oxirigacha bo'lgan reaktorning faol qismidagi 6 -qurilma Kulon kuchlarining qiymatini o'zgartirishga yordam beradi va yonilg'i aralashmasi yadrolarining samarali qismini oshiradi (zarur jismoniy sharoitlarni yaratadi).
Diagramma shuni ko'rsatadiki, reaktor gaz yoqilg'isiga o'xshaydi. Ammo termoyadroviy reaktor shunday bo'lishi kerak va, albatta, fizik parametrlar, masalan, gaz yoqish moslamasining fizik parametrlaridan yuzlab marta farq qiladi.
Quyoshda termoyadroviy termoyadroviy fizik shartlarning quruqlik sharoitida takrorlanishi ixtironing mohiyatidir.
Yonishni ishlatadigan har qanday issiqlik ishlab chiqaruvchi qurilma quyidagi shartlarni - tsikllarni yaratishi kerak: yoqilg'ini tayyorlash, aralashtirish, ish joyiga etkazib berish (yonish zonasi), ateşleme, yonish (kimyoviy yoki yadroviy transformatsiya), issiq gazlardan radiatsiya shaklida issiqlik chiqarish. va konveksiya, yonish mahsulotlarini olib tashlash. Xavfli chiqindilar bo'lsa - ularni yo'q qilish. Talab qilingan patentda bularning barchasi berilgan.
Lovzen mezonining bajarilishi haqidagi fiziklarning asosiy dalillari bajarildi - elektr uchquni yoki lazer nurlari bilan yonish paytida, shuningdek yonish zonasidan aks ettirilgan bug'langan yoqilg'i, tez elektr zaryadlangan zarralar, shuningdek fotonlar - kvantlar yuqori zichlikdagi energiyaga ega bo'lgan elektromagnit maydon, yonilg'ining ma'lum bir minimal maydoni uchun .108 K haroratga erishiladi, bundan tashqari, yoqilg'ining zichligi 10 14 sm -3 bo'ladi. Bu Lowsen mezonini bajarish usuli va usuli emasmi? Ammo bu barcha fizik parametrlar tashqi omillar boshqa jismoniy parametrlarga ta'sir qilganda o'zgarishi mumkin. Bu hali nou-xau.
Keling, ma'lum bo'lgan termoyadroviy reaktorlarda termoyadro sintezini amalga oshirishning mumkin emasligining sabablarini ko'rib chiqaylik.
16. Quyoshdagi termoyadroviy reaktsiya haqidagi fizikada umumiy qabul qilingan tushunchalarning kamchiliklari va muammolari
1. Bu aniq. Quyoshning ko'rinadigan yuzasi - fotosferaning harorati 5800 K ni tashkil qiladi. Fotosferadagi gazning zichligi Yer yuzasidagi havo zichligidan ming marta kam. Quyosh ichidagi harorat, zichlik va bosim chuqurlik bilan ortib, markazda mos ravishda 16 million K ga (ba'zilarning fikricha, 100 million K), 160 g / sm 3 va 3,5 · 10 11 barga oshishi qabul qilinadi. Quyosh yadrosidagi yuqori haroratlar ta'siri ostida vodorod ko'p miqdorda issiqlik ajralishi bilan geliyga aylanadi. Shunday qilib, Quyosh ichidagi harorat 16 dan 100 million darajagacha, sirtida 5800 daraja, quyosh tojida esa 1 milliondan 2 million darajagacha bo'lgan deb ishoniladi? Nega bunday bema'nilik? Buni hech kim aniq va aniq tushuntira olmaydi. Taniqli umumiy qabul qilingan tushuntirishlarning kamchiliklari bor va ular Quyoshdagi termodinamika qonunlari buzilishining sabablari to'g'risida aniq va etarli tushuncha bermaydilar.
2. Termoyadro bombasi va termoyadro reaktori har xil texnologik tamoyillar asosida ishlaydi, ya'ni. boshqacha o'xshash. Termoyadro bombasini eslatuvchi termoyadroviy reaktorni yaratish mumkin emas, u zamonaviy eksperimental termoyadroviy reaktorlarni ishlab chiqishda e'tiborga olinmagan.
3. 1920 yilda nufuzli fizik Eddington ehtiyotkorlik bilan Quyoshdagi termoyadroviy reaktsiyaning mohiyatini taklif qildi, shuning uchun Quyoshning ichki qismidagi bosim va harorat shu qadar yuqori ediki, u erda termoyadroviy reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkin, ularda vodorod yadrolari (protonlar) birlashadi. geliy-4 yadrosi. Hozirgi vaqtda bu umumiy qabul qilingan nuqtai nazar. Ammo o'sha paytdan boshlab termoyadroviy reaktsiyalar Quyosh yadrosida 16 million K (ba'zi fiziklarning fikricha, 100 million K), zichligi 160 g / sm3 va bosimi 3,5 x 1011 bar bo'lganida hech qanday dalil yo'q. taxminlar ... Quyosh tojidagi termoyadroviy reaktsiyalar dalillarga asoslangan. Uni aniqlash va o'lchash qiyin emas.
4. Quyosh neytrino muammosi. Quyosh yadrosida sodir bo'ladigan yadroviy reaktsiyalar ko'p sonli elektron neytrinolarning paydo bo'lishiga olib keladi. Eski tushunchalarga ko'ra, quyosh neytrinolarining shakllanishi, o'zgarishi va soni aniq tushuntirilmagan va bu bir necha o'n yillar davomida etarli. Quyoshdagi termoyadro sintezi haqidagi yangi tushunchalarda bu nazariy qiyinchiliklar mavjud emas.
5. Korona isitish muammosi. Taxminan 6000 K haroratga ega bo'lgan Quyoshning ko'rinadigan yuzasi (fotosfera) ustida, 150000 K dan yuqori haroratli quyosh tojlari bor, shuni ko'rsatish mumkinki, fotosferadan to'g'ridan -to'g'ri issiqlik oqimi qo'rg'oshin uchun etarli emas. shunday yuqori korona haroratiga. Quyoshdagi termoyadroviy termoyadroviy haqidagi yangi tushuncha quyosh tojidagi bunday haroratning mohiyatini tushuntiradi. Aynan unda termoyadro reaktsiyalari sodir bo'ladi.
6. Fiziklar TOKAMAK asosan yuqori haroratli plazmani o'z ichiga olishi uchun kerak ekanligini unutishadi. Mavjud va paydo bo'layotgan TOKAMAKlar termoyadroviy sintezni o'tkazish uchun zarur, maxsus, jismoniy sharoitlarni yaratishni nazarda tutmaydi. Negadir buni hech kim tushunmaydi. Deyteriy va tritiy millionlab dollarlik haroratda yaxshi yonishi kerak, deb hamma qat'iy ishonadi. Nega birdaniga? Yadro nishoni yonishdan ko'ra, tez portlab ketadi. Yadro yonishi TOKAMAKda qanday sodir bo'lishini diqqat bilan ko'rib chiqing. Bunday yadroviy portlash faqat juda katta reaktorning kuchli magnit maydoniga bardosh bera oladi (oson hisoblab chiqiladi), lekin keyin samaradorlik bunday reaktor texnik qo'llanmalar uchun qabul qilinmaydi. Talab qilingan patentda termoyadroviy plazmani ushlab turish muammosi osonlikcha hal qilinadi.
Olimlarning Quyoshning ichki qismida sodir bo'ladigan jarayonlar haqidagi tushuntirishlari termoyadroviy termoyadroviyni chuqur tushunish uchun etarli emas. Hech kim yoqilg'i tayyorlash, issiqlik va massa uzatish jarayonlarini chuqur, juda og'ir sharoitlarda etarlicha yaxshi ko'rib chiqmagan. Masalan, qanday sharoitda, termoyadroviy termoyadroviy sodir bo'ladigan chuqurlikda plazma hosil bo'ladi? U o'zini qanday tutadi va hokazo. Axir, TOKAMAKlar texnik jihatdan aynan shunday tartibga solingan.
Shunday qilib, termoyadroviy sintezning yangi kontseptsiyasi barcha mavjud texnik va nazariy muammolar bu sohada.
P.S. O'nlab yillar davomida ilmiy hokimiyatlarning fikrlariga (taxminlariga) ishongan odamlarga oddiy haqiqatlarni taklif qilish qiyin. Yangi kashfiyot nima haqida ekanligini tushunish uchun ko'p yillar davomida o'zi uchun dogma bo'lgan narsani mustaqil ravishda qayta ko'rib chiqish kifoya. Agar jismoniy ta'sirning tabiati haqidagi yangi taklif eski taxminlarning to'g'riligiga shubha tug'dirsa, haqiqatni birinchi navbatda o'zingiz isbotlang. Har bir haqiqiy olim shunday qilishi kerak. Quyosh tojida termoyadroviy termoyadroviy kashfiyoti asosan vizual tarzda isbotlangan. Termoyadroviy yonish Quyoshning ichki qismida emas, balki uning yuzasida sodir bo'ladi. Bu maxsus yonish. Quyoshning ko'plab fotosuratlari va fotosuratlarida yonish jarayoni qanday ketayotganini, plazma hosil bo'lish jarayoni qanday ketayotganini ko'rish mumkin.
1. Boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy. Vikipediya
2. Velixov E.P., Mirnov S.V. Boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy uyga etib bormoqda. Troitsk innovatsion va termoyadroviy tadqiqotlar instituti. Rus fan markazi Kurchatov instituti, 2006.
3. Lvelvelin-Smit K. Termoyadro energiyasi tomon. 2009 yil 17 mayda FIANda o'qilgan ma'ruza materiallari.
4. Quyosh entsiklopediyasi. Tezis, 2006.
5. Quyosh. Astronet.
6. Quyosh va Yer hayoti. Radioaloqa va radio to'lqinlar.
7. Quyosh va Yer. Yagona dalgalanmalar.
8. Quyosh. Quyosh tizimi. Umumiy astronomiya. "Astrogalaktika" loyihasi.
9. Quyosh markazidan sayohat. Mashhur mexanika, 2008 yil.
10. Quyosh. Jismoniy ensiklopediya.
11. Astronomiya kuni tasviri.
12. Yonish. Vikipediya
"Fan va texnologiya"
