Термоядерная энергия
1. 2. 3. 4. Цели: Ознакомиться в общих чертах с понятиями «термоядерная энергия» , «термоядерный синтез» , «термоядерная реакция» . Узнать плюсы термоядерной энергетики. Узнать, какие исследования проходят в мирных целях. Ознакомиться с термоядерными воздействием на живые организмы.
Термоядерная реакция процесс, в ходе которого два или несколько легких ядер образуют более тяжелое ядро.
Легкие ядра u u u Легкие ядра – это водород (H), гелий (He), литий (Li), бор (B), а также их изотопы. Так, например, только водорода существует 3 вида: Протий Дейтерий Тритий
Берутся два или больше атомных ядра и с применением некоторой силы сближаются настолько, что формируется новое ядро. Оно будет иметь несколько меньшую массу чем сумма масс исходных ядер, а разница становится энергией, что выделяется в процессе реакции.
Термоядерные реакции Нейтронные Безнейтронные
«Безнейтронные» реакции Наиболее перспективны «безнейтронные» реакции, так как порождаемый термоядерным синтезом нейтронный поток уносит значительную часть мощности и порождает наведенную радиоактивность в конструкции реактора.
Реакция синтеза в качестве промышленного источника электроэнергии В настоящее время рассматривается вопрос о целесообразности применения.
Плюсы термоядерной энергетики:
Практически неисчерпаемые запасы топлива (водород) Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92% всех атомов (8% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0, 1%).
Распространенность топлива Топливо можно добывать из морской воды на любом побережье мира, что делает невозможным монополизацию горючего одним или группой стран.
Отсутствие продуктов сгорания Продуктами сгорания являются сухие газы или водяные пары.
Безопасность По сравнению с ядерными реакторами, вырабатывается незначительное количество радиоактивных отходов.
Формула расчета энергии. W= (m 1 + m 2 – m 3 – m 4)*c 2, Где m 1, m 2 – масса первоначальных веществ, m 3 , m 4 – масса полученных, c – скорость света.
Разработки Мирные: создание термоядерных ракетных двигателей. (В разработке) Военные: Термоядерная бомба (1—заряд плутония или урана; 2—смесь дейтерия и трития или лития; 3— корпус бомбы)
Значение термоядерных реакций Солнце – яркий пример «камеры» , где постоянно происходят термоядерные реакции. Как известно, без солнца невозможна жизнь на Земле.
Радиация – ионизирующие излучения. Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольн ым распаду, сопровождающи мся испусканием ионизирующего излучения или радиации.
Заключение Термоядерная энергия – это энергия будущего, безопасная и дешевая. Создав термоядерный двигатель, можно перемещаться между планетами; путь не займет много времени. Осталось только одно – «поймать» эту энергию…
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ • Диаграмма ЗВЁЗД. «спектр-светимость» • Главная последовательность • Красные гиганты • Сверхгиганты • Белый карлики • Массы звёзд • Источник энергии Солнца и звёзд
ДИАГРАММА «СПЕКТРСВЕТИМОСТЬ» Как и солнце, звёзды освещают Землю, но из-за огромного расстояния до них освещённость, которую они создают на Земле, на много порядков меньше солнечной. Астрономы строят гигантские телескопы, чтобы уловить слабые излучения звёзд. Измерения показали, что среди звёзд встречаются звёзды, в сотни раз более мощные, чем Солнце, и звёзды со светимостями в десятки тысяч раз меньшими, чем у Солнца. Температура поверхности звезды определяет её видимый цвет и наличие спектральных линий поглощения тех или иных химических элементов в её спектре. По температуре, по цвету и по виду спектра все звёзды разбили на спектральные классы, которые обозначаются буквами O, B, A, F, G, K, M.
Главная последовательность На неё ложатся параметры большинства звёзд. К звёздам главной последовательности относится и Солнце. Плотности звёзд главной последовательности сравнимы с солнечной плотностью.
Красные гиганты К этой группе в основном относятся звёзды красного цвета с радиусами, в десятки раз превышающими солнечный. Например, звезда Арктур, радиус которой превышает солнечный в 25 раз, а светимость – в 140.
Сверхгиганты Это звёзды со светимостями, в десятки и сотни тысяч раз превышающими солнечную. Радиусы этих звёзд в сотни раз превышают радиус Солнца. К сверхгигантам красного цвета относится Бетельгейзе. При массе примерно в 15 раз больше солнечной её радиус превышает солнечный почти в 1000 раз.
Белые карлики Это группа звёзд в основном белого цвета со светимостями в сотни и тысячи раз меньше солнечной. Эти звёзды имеют радиусы почти в сто раз меньше солнечного и по размерам сравнимы с планетами. Примером служит звёзда Сириус В – спутник Сириуса. Масса почти равна солнечной, и в размере в 2, 5 раза больше, чем Земля.
Массы звёзд Массы удалось измерить только у звёзд, входящих в состав двойных систем. И они определялись по параметрам орбит звёзд и периоду их обращения вокруг друга с использованием третьего обобщённого закона Кеплера. Массы звёзд составляют приблизительно от 1/20 до 100 масс Солнца. Для звёзд главной последовательности имеется связь между массой звезды и её светимостью: чем больше масса звезды, тем больше её светимость. Так, звезда спектрального класса В имеет массу около 20 масс Солнца и её светимость почти в 100000 раз больше солнечной.
Источник энергии Солнца и звёзд Источником энергии, поддерживающим излучения Солнца и звёзд, служит ядерная энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях синтеза ядер атомов гелия из ядер атомов водорода. Для протекания ядерных реакций необходима температура выше нескольких миллионов кельвинов, при которой участвующие в реакции протоны с одинаковыми зарядами смогли бы получить достаточную энергию для взаимного сближения, преодоления электрических сил отталкивания и слияния в одно новое ядро.
Определение спектров, цвета, температуры, светимости и масс звёзд позволили классифицировать их по спектральным классам и обнаружить связь между спектральным классом и светимостью звёзд, а также связь между их массой и светимостью.