1 rutschkana
2 rutschkana
Termonukleär reaktion är reaktionen av sammansmältning av lätta kärnor vid en mycket hög temperatur, åtföljd av frigöring av energi. Det är energetiskt mycket fördelaktigt!!!
3 rutschkana
Syntes av 4 g helium Förbränning av 2 bilar kol Jämförelse av termonukleär energi och den som frigörs under förbränningsreaktionen
4 rutschkana
Förutsättningar för uppkomsten av en termonukleär reaktion För att en fusionsreaktion ska inträffa måste de initiala kärnorna falla inom kärnkrafternas verkningssfär (komma närmare ett avstånd av 10-14 m), och övervinna kraften från elektrostatisk repulsion. Detta är möjligt med hög kinetisk energi hos kärnorna. För detta måste ämnet ha en temperatur på 107 K. Därför kallas reaktionen "termonukleär" (från latinets termo-värme).
5 rutschkana
Okontrollerade termonukleära reaktioner Okontrollerad termonukleär fusion har förekommit på solen i miljarder år. Enligt en hypotes går 4 vätekärnor samman till en heliumkärna i solens djup. I detta fall frigörs en kolossal mängd energi 2. Vätebomb. Foto av explosionen av den första franska termonukleära bomben, Canopus, som testades den 24 augusti 1968 i Franska Polynesien.
6 rutschkana
Den mest kraftfulla bomben som testades var en vätebomb med en avkastning på 57 megaton (57 miljoner ton TNT-ekvivalent), skapad i Sovjetunionen. Bland utvecklarna fanns Sacharov, Kharitonov och Adamsky. På morgonen den 30 oktober 1961, klockan 11:32, nådde en bomb som släpptes från en höjd av 10 km en höjd av 4000 meter över Novaja Zemlja (USSR) och detonerades. Platsen för explosionen liknade helvetet - marken var täckt med ett tjockt lager aska från brända stenar. Inom en radie av 50 kilometer från epicentret brann allt, även om det före explosionen låg snö på höjden av en man, 400 kilometer bort i en övergiven by förstördes trähus. Explosionens kraft var 10 gånger större än total kraft av alla sprängämnen som användes under andra världskriget.
7 rutschkana
Verkningsmekanismen för en vätebomb. Sekvensen av processer som inträffar under explosionen av en vätebomb kan representeras enligt följande. Först exploderar den termonukleära reaktionsinitiatorladdningen (en liten atombomb) som finns inuti skalet, vilket resulterar i en neutronblixt och skapar den höga temperatur som krävs för att initiera termonukleär fusion. Neutroner bombarderar en insats gjord av en deuterium-litium-6-förening. Litium-6 delas upp i helium och tritium under inverkan av neutroner. Sedan börjar en termonukleär reaktion i en blandning av deuterium och tritium, temperaturen inuti bomben ökar snabbt, vilket involverar mer och mer väte i syntesen.
8 glida
Vätebomb för strategisk flyg Den allra första vätebomben, bemästrad i massproduktion och antagen för tjänst med strategisk flyg. Slutförande av utveckling - 1962. Museum för RFNC-VNIITF, Snezhinsk.
Bild 9
Fördelar med en kontrollerad fusionsreaktion Idén att skapa en fusionsreaktor uppstod på 1950-talet. För närvarande (2010) har kontrollerad termonukleär fusion ännu inte implementerats. Termonukleär energi, som använder absolut icke-radioaktivt deuterium och radioaktivt tritium, men i volymer som är tusentals gånger mindre än i kärnenergi, kommer att vara miljövänligare. Och i möjliga nödsituationer kommer den radioaktiva bakgrunden nära det termonukleära kraftverket inte att överstiga naturliga indikatorer. Samtidigt erhålls per viktenhet termonukleärt bränsle cirka 10 miljoner gånger mer energi än vid förbränning av organiskt bränsle och cirka 100 gånger mer än vid klyvning av urankärnor. Denna källa är praktiskt taget outtömlig, den är baserad på kollisionen av vätekärnor, och väte är det vanligaste ämnet i universum. Detta problem togs upp i Sovjetunionen av I.V. Kurchatov, A.D. Sacharov, I.E. Tamm, L.A. Artsimovich, E.P. Velikhov
10 rutschkana
Huvudinriktningar för CTS-forskning Huvudproblemet är att hålla gasen vid en temperatur på 107 K (plasma) i ett slutet utrymme. För närvarande finansieras två grundläggande system för att genomföra kontrollerad termonukleär fusion ganska intensivt. 1. Kvasistationära system där plasma begränsas av ett magnetfält vid relativt lågt tryck och hög temperatur. 2. Pulssystem. I sådana system utförs CTS genom att kortvarigt värma upp små mål som innehåller deuterium och tritium med ultrakraftfulla laser- eller jonpulser. Sådan bestrålning orsakar en sekvens av termonukleära mikroexplosioner.
11 rutschkana
TOKAMAK är en toroidformad vakuumkammare för magnetisk plasmainneslutning. Plasman hålls av ett magnetfält, inuti vilket plasma-"sladden" hänger utan att vidröra kammarens väggar - "munken". Utvecklades först vid Institute of Atomic Energy uppkallat efter. Kurchatov för att studera problemet med kontrollerad termonukleär fusion. Spolar lindas runt kameran för att skapa ett magnetfält. Luften pumpas först ut ur vakuumkammaren och fylls sedan med en blandning av deuterium och tritium. Sedan, med hjälp av en induktor, skapas ett elektriskt virvelfält i kammaren. Induktorn är primärlindningen i en stor transformator, där TOKAMAK-kammaren är sekundärlindningen. Det elektriska virvelfältet gör att ström flyter i plasman och värmer upp den.
12 rutschkana
Problem med kontrollerad termonukleär fusion i TOKAMAK En ökning av trycket i plasman orsakar processer i den som negativt påverkar stabiliteten i detta materiatillstånd. Störningar av typen "nacke" eller "orm" uppstår i den, vilket leder till utstötning av plasma på kammarens väggar. De förstörs och plasman svalnar. Magnetfältet ska förhindra att plasman rör sig över fältlinjerna. Hittills kräver TOKAMAK, vars magnetfält skapas med hjälp av supraledande elektromagneter, mer energi för att hålla plasmaknippet än som frigörs på grund av sammansmältningen av kärnor. Hittills har det varit möjligt att erhålla en plasmadensitet på 1014 partiklar per cm3 under en tid av 1 s, vilket ännu inte tillåter att en självuppehållande termonukleär reaktion startas. Produkten av plasmadensitet och inneslutningstid bör vara 20 gånger större än vad som för närvarande uppnås. För industriell användning måste fusionsreaktioner ske kontinuerligt under en lång tidsperiod. För att uppnå reaktionen i den erforderliga skalan är det nödvändigt att öka trycket i plasman.
Bild 13
I sådana system utförs CTS genom korttidskompression och ultrasnabb uppvärmning av små mål som innehåller deuterium och tritium med hjälp av ultrakraftfulla flerkanalslasrar eller jonpulser. Sådan bestrålning orsakar en termonukleär reaktion i mitten av målet. Målet för CTS består av ett ihåligt skal (1), ett lager av fast frusen dieselblandning (2) och en lågdensitetsdieselgas i mitten av målet (3). Huvudidén är att implementera ett målkompressionsläge där endast dess centrala del bringas till antändningstemperaturen, medan huvuddelen av bränslet förblir kallt. Förbränningsvågen fortplantar sig sedan till bränslets ytskikt.
Bild 14
Livermore National Laboratory i Kalifornien är världens mest kraftfulla laserkomplex. 192 kraftfulla lasrar som samtidigt kommer att riktas mot ett millimetersfäriskt mål (cirka 150 mikrogram av en blandning av deuterium och tritium). Som ett resultat kommer temperaturen på målet att nå 100 miljoner grader, medan trycket inuti bollen kommer att vara 100 miljarder gånger högre än trycket i jordens atmosfär. Det vill säga förhållandena i mitten av målet kommer att vara jämförbara med förhållandena inuti solen. En pulsad termonukleär installation liknar en förbränningsmotor i vilken explosioner inträffar av bränsle som periodiskt tillförs arbetskammaren. Svårigheterna med CTS ligger i problemet med att omedelbart och enhetligt värma blandningen. Beräkningar visar att om en densitet nås 1000 gånger högre än den för fast väte, så kommer en miljon joule att räcka för att antända en termonukleär reaktion. Men än så länge i experimentanläggningar ökar densiteten bara 30-40 gånger. Det största hindret är otillräcklig enhetlighet i målbelysningen.
15 rutschkana
En fusionsreaktor kommer att förbruka mycket små mängder litium och deuterium. Till exempel kommer en reaktor med en elektrisk effekt på 1 GW att bränna cirka 100 kg deuterium och 300 kg litium per år. Om vi antar att alla termonukleära kraftverk kommer att producera 5·1020 J per år, d.v.s. hälften av framtida elbehov, då blir den totala årliga förbrukningen av deuterium och litium endast 1500 och 4500 ton. Med sådan konsumtion räcker det deuterium som finns i vatten (0,015%) för att förse mänskligheten med energi under många miljoner år. Termonukleär fusion är den moderna energins hopp
16 rutschkana
Internationell experimentell termonukleär reaktor ITER Problemet med kontrollerad termonukleär fusion är så komplext att inget land kan klara av det på egen hand. Därför har världssamfundet valt den mest optimala vägen - skapandet av det internationella termonukleära experimentreaktorprojektet - ITER, som idag involverar, förutom Ryssland, USA, EU, Japan, Kina och Sydkorea. Fusionsreaktorn kommer att byggas i Cadarache (Frankrike) och tas i drift omkring 2016. Det är TOKAMAK som ska bli grunden för världens första experimentella termonukleära reaktor.
Bild 17
Bränsle från månen (helium-3) Denna reaktion kräver högre temperaturer, men är miljövänlig eftersom den inte frigör genomträngande neutroner, som vid andra kärnreaktioner, utan laddade protoner, som är lätta att fånga utan risk för att strukturella material blir radioaktiva . Reaktorns livslängd ökar avsevärt, konstruktionen förenklas och tillförlitligheten ökar. Eftersom protoner bär en elektrisk laddning, blir det möjligt att direkt omvandla termonukleär energi till elektrisk energi, förbi förluster på grund av termisk omvandling. Det finns bara 4 tusen ton helium-3 på jorden. För att försörja Ryssland behövs cirka 20 ton helium-3 per år, den moderna världsekonomin kommer att kräva cirka 200 ton helium-3 per år. Dess reserver i månens jord är cirka 1 miljon ton. Utvinningen av helium-3 är redan inom rymdavdelningarnas kapacitet.
För att använda presentationsförhandsvisningar, skapa ett Google-konto och logga in på det: https://accounts.google.com
Bildtexter:
Termonukleär reaktion
Vad är en termonukleär reaktion? Fusionsreaktionen av lätta kärnor vid en mycket hög temperatur, åtföljd av frigöring av energi, kallas en termonukleär reaktion.
Exempel på termonukleära reaktioner:
1 g. U - 75 MJ = 3 ton kol 1 g. deuterium-tritiumblandning – 300 MJ =? ton kol. Energiutbyte av reaktioner
Termonukleär fusion är en outtömlig och miljövänlig energikälla. Slutsats:
Detaljer om reaktionen För att fusion ska ske måste avståndet mellan kärnorna vara ungefär 0,000 000 000 001 cm, men Coulomb-krafter förhindrar detta. De kan övervinnas om kärnorna har hög kinetisk energi. Av särskild stor praktisk betydelse är att vid en termonukleär reaktion frigörs mycket mer energi per nukleon än vid en kärnreaktion, till exempel vid fusion av en heliumkärna från vätekärnor frigörs en energi lika med 6 MeV, och under klyvningen av en urankärna, en nukleon står för "0,9 MeV.
Termonukleär reaktion En kontrollerad termonukleär reaktion är en energimässigt gynnsam reaktion. Det kan dock bara inträffa vid mycket höga temperaturer (i storleksordningen flera hundra miljoner grader). Vid en hög densitet av materia kan en sådan temperatur uppnås genom att skapa kraftfulla elektroniska urladdningar i plasman. I det här fallet uppstår ett problem - det är svårt att innehålla plasman. Självuppehållande termonukleära reaktioner förekommer i stjärnor. För närvarande pågår arbete i Ryssland och ett antal andra länder för att genomföra en kontrollerad termonukleär reaktion.
TOKAMAK (toroidal magnetisk kammare med ström) Detta är en elektrofysisk anordning, vars huvudsakliga syfte är bildandet av plasma, vilket är möjligt vid temperaturer på cirka 100 miljoner grader, och dess bevarande under ganska lång tid i en given volym. Möjligheten att producera plasma vid ultrahöga temperaturer gör det möjligt att utföra en termonukleär reaktion av fusion av heliumkärnor från råmaterial, väteisotoper (deuterium och tritium). Under reaktionen måste energi frigöras som kommer att vara betydligt större än energin som spenderas på plasmabildning. Grunden till teorin om kontrollerad termonukleär fusion lades 1950 av I. E. Tamm och A. D. Sakharov, som föreslog att innehålla den heta plasma som bildas som ett resultat av reaktioner av ett magnetfält.
Denna idé ledde till skapandet av termonukleära reaktorer - tokamaks. Vid en hög densitet av materia kan den erforderliga höga temperaturen på hundratals miljoner grader uppnås genom att skapa kraftfulla elektroniska urladdningar i plasman. Problem: Plasma är svårt att behålla. Moderna tokamak-installationer är inte termonukleära reaktorer, utan forskningsinstallationer där förekomsten och bevarandet av plasma endast är möjlig för ett tag. Den mest kraftfulla moderna TOKAMAK, som endast tjänar för forskningsändamål, ligger i staden Abingdon nära Oxford. 10 meter hög producerar den plasma och håller henne vid liv i bara cirka 1 sekund. En kontrollerad termonukleär reaktion är en energimässigt gynnsam reaktion. Med en sådan reaktion frigörs mycket mer energi per nukleon än vid en kärnreaktion. Till exempel, under fusionen av en heliumkärna frigörs energi lika med 6 MeV från vätekärnor, och när en urankärna klyvs frigörs 0,9 MeV per nukleon.
LiD A 2 1 Okontrollerad fusionsreaktion i en väte (termonukleär) bomb
1. 1953 - i Sovjetunionen, 2. 1956 - i USA, 3. 1957 - i England, 4. 1967 - i Kina, 5. 1968 - i Frankrike. Vätebomber Mer än 50 tusen vätebomber har samlats i olika länders arsenaler!
En explosion av en termonukleär laddning med en kraft på 20 Mt kommer att förstöra allt liv på ett avstånd av upp till 140 km från dess epicentrum.
1. Vid utförande av storskalig gruvdrift; 2. I astrofysiska fenomen.
Är termonukleära reaktioner bra eller dåliga?
Läxor: §79, förbered rapporter om följande ämnen: "Termonukleära reaktioner på solen", "Skapande av en vätebomb i Sovjetunionen", "Användning av termonukleära reaktioner för fredliga ändamål", "Problem med att skapa termonukleära kraftverk".
"Strålningens inverkan på människor" - "-". Hur du skyddar dig från EMF. Doser av joniserande strålning som tas emot av människor från olika källor. Konsekvenser. Forskning om solaktivitetens inverkan på förändringar i lufttemperaturen i staden Marx. Projektfrågor. Tre barn. - "Livighetshormonet." Skydd – "Petal", vita kläder. Hur påverkar det elektromagnetiska fältet hälsan?
"Atomer" - Huvudverken ägnas åt studiet av fenomenen luminescens och radioaktivitet. Maria Sklodowska - Curie. Tillsammans med sin hustru upptäckte M. Sklodowska-Curie (1898) polonium och radium. Antoine Henri Becquerel. Tillsammans med P. Curie upptäckte hon (1898) de kemiska grundämnena polonium och radium. Fransk fysiker och kemist. Han föreslog att man skulle kalla en väteatoms kärna för en proton.
"Lektion radioaktivitet" - Konsolidering av kunskap. Lösa problem. 15. 6. 10. Använd internetresurser för att hitta ytterligare information om ämnet för lektionen. Eftersom C är godtycklig har ekvation (1) oändligt många lösningar. Naturlig radioaktivitet. Naturlig radioaktivitet är radioaktivitet som observeras i instabila isotoper som finns i naturen.
"Atommodell" - När de passerade genom folien avböjdes partiklarna i olika vinklar. Rutherford Ernest (1871–1937) - engelsk fysiker, grundare av kärnfysik. 1. År 1899 upptäckte han alfa- och beta-strålar. Atomens planetmodell motsäger Maxwells elektrodynamik. Planetmodell av atomen föreslagen av E. Rutherford.
"Effekten av strålning" - Övervakning enligt Mr. Marx Effekten av strålning på huden. Konsekvenser av olyckor och omhändertagande av RA-ämnen. Dödlighet från maligna neoplasmer. Produktion. Leukemi.). Övervakning av strålningssituationen i Marx. Solen är en jättekula av gas, i vars djup termonukleära reaktioner inträffar.
Fysik lektion 11 klass. Läraren Kreitser G.I.
Atomfysik. Lektion nr 63
Lektionens ämne: Termonukleära reaktioner
Lektionstyp: kombinerat
Syftet med lektionen: introduktion till termonukleära reaktioner
Uppgifter:
Lär dig om termonukleära reaktioner
Utveckla självständig arbetsförmåga och lösa beräkningsproblem.
Odla en positiv inställning till lärande.
Lektionsresurser
Interaktiv bräda;
Presentation för lektionen;
Aktivitetsblad;
Uppgiftskort;
Tabell D.I. Mendelejev
Tabell över relativa atommassor för några isotoper
Lärobok i fysik årskurs 11
Lektionsplanering
Inledande och motiverande skede
Uppdaterar kunskap
Att lära sig ett nytt ämne
Arbetar med läroboken
Fylla i aktivitetsblad
Konsolidering
Lösning på J. Vernes problem
Problemet med att beräkna massan av termonukleärt bränsle
Att slutföra uppgifter på olika nivåer
Lektionssammanfattning
Testkontroll
Utfärda läxor
Reflexion
Under lektionerna
Inledande och motiverande skede
J. Vernes hjälte Cyrus Smith förutspådde ”När kolavlagringar torkar kommer människan att förvandla vatten till bränsle, människor kommer att värmas upp med vatten. Vatten är de kommande århundradenas kol” /slide 1/
Idag i lektionen måste vi svara på frågan: Är Utopia en förutsägelse eller innehåller den ett korn av sanning.
Uppdaterar kunskap
I förra lektionen pratade vi om kärnreaktioner
Vad är en kärnreaktion?
Vilka bevarandelagar är uppfyllda under en kärnreaktion?
Hur uppstår en kärnreaktion?
Vilken betydelse har kärnreaktioner för människor? /slide2/
Kärnans inre energi kan erhållas
Under klyvning av tunga kärnor. I reaktioner av fusion av lätta kärnor./slide3/
Ämnet för vår lektion är "Termonukleära reaktioner" /slide4/
Att lära sig nytt material
Arbeta med lärobokstext. Öppna sidan 297, läs texten och markera huvudpunkterna;
Fyll i aktivitetsbladen;
Diskussion om nytt material
a) Vad kallas en termonukleär reaktion?
b) Vilka lätta kärnor känner vi till?
c) Vilka är reserverna av väte på vår planet?
d) Vilka är svårigheterna med att genomföra kärnfusion?
e) Var sker termonukleära reaktioner i universum?
f) Har kontrollerade termonukleära reaktorer skapats?
Av ovanstående kan vi dra slutsatsen att Cyrus Smith har rätt. Vatten kan verkligen vara ett bränsle. Hur mycket energi frigörs vid kärnfusion?
Konsolidering
1 1 N + 1 1 N 4 2 He + ∆E /slide5/
Hur mycket deuterium måste förbrännas i en fusionsreaktor årligen för att tillfredsställa det nuvarande energibehovet, om det är 3 * 10 20 J? /slide6/
200 ton kol levererades till vår skola för vintern. Hur mycket deuterium kommer att behövas för att möta skolans vinterenergibehov?
Självständigt slutförande av uppgifter på olika nivåer (varje elev har ett uppgiftskort)
Lektionssammanfattning
Utföra en testuppgift /slide7/
Termonukleär reaktion -...
Termonukleära reaktioner inträffar
A) med frigörande av energi
B) med energiupptagning
C) med energiupptagning och energifrisättning
I en kärnfusionsreaktion är vilomassan av kärnan som bildas som ett resultat av reaktionen __________ vilomassan av de ursprungliga kärnorna.
A) mer
B) mindre
C) lika
Plasma är...
Syntesen av kärnor av lätta element utförs vid en temperatur av ______.
A) 100 K
B) 10 7 – 10 9 K
C) 0 K
Läxa
överväga problemlösning
gör ett test med 5 frågor med tre svarsalternativ
Reflexion
Termonukleära reaktioner
Nivå A
Slutför kärnreaktionsekvationerna
Nivå B
Bestäm energiuttaget av en kärnreaktion
1. 7 3 Li + 2 1 H 8 4 Be + 1 0 n
2. 2 1 H + 3 1 H 4 2 H + 10 n
Nivå C
1. Vilken frekvens har γ-kanten 2 1 H + 2 1 H 4 2 He + γ som emitteras under en termonukleär reaktion om α-partiklar har en energi på 19,7 MeV?
Aktivitetsblad
Känna till: definition av termonukleär reaktion, vad är termonukleär fusion
Kunna: bestämma produkterna av kärnreaktioner baserat på bevarandelagar
elektrisk laddning och massatal,
beräkna utbytesenergin för kärnreaktioner
Termonukleär reaktion -
Summan av vilomassan av kärnorna av lätta element_______ vilomassan av kärnan som bildas när de kombineras.
T 
kärnfusionsmalmer
Fysik presentation
På ämnet:
Termonukleär reaktion
900igr.net
mycket hög temperatur,
åtföljd av utskrivning
energi, kallad termonukleär
reaktion. För att slå samman är det nödvändigt att
kärnavstånd
var ungefär lika med 0,000 000 000
001 cm. Detta förhindras dock
Coulomb styrkor. De kan vara
övervinna om kärnorna har en stor
rörelseenergi. Speciellt stor
av praktisk betydelse är att när
termonukleär reaktion för varje nukleon
mycket mer energi frigörs än
under en kärnreaktion, till exempel under
syntes av heliumkärnor från vätekärnor
energi lika med 6 MeV frigörs, och vid
klyvning av en urankärna till en nukleon
står för »0,9 MeV.
Termonukleära reaktioner på solen
Användningsproblemtermonukleär energi till höger
anses vara problem #1
modern vetenskap. Hennes beslut
gör att du kan bli av med det för alltid
mänskligheten från hotet
energi hunger. När allt kommer omkring haven och
haven innehåller enorma reserver
de där väldigt lätta kärnorna som
nödvändig för termonukleär
reaktioner. Hur stort och
"outtömlig" energikälla
personen har! Tvinga
servera denna energi till människor - vad
Lev Andreevich Artsimovich (12 februari 25, 1909, Moskva 1 mars 1973, Moskva) - en enastående sovjetisk fysiker, akademiker vid USSR Academy of Sciences (1953), Socialistens hjälte
Lev Andreevich Artsimovich (12 (25) februari 1909,Moskva 1 mars 1973, Moskva) - enastående
Sovjetisk fysiker, akademiker vid USSR Academy of Sciences (1953), Hero
Socialist Labour (1969
).Under Artsimovichs ledning
för första gången i världen i laboratorium
genomförda villkor
termonukleär reaktion.
