Transcript Изготвил: Силвия Боянова Учител по физика и астрономия ПГ “Акад. С. П.

Изготвил: Силвия Боянова
Учител по физика и астрономия
ПГ “Акад. С. П. Корольов”
Знаете ли, че
Ако използваме въглищата, петрола и
природния газ както досега, те ще се изчерпят
за около 100 години. Ето защо учените търсят
други пътища за
получаване на електричество.
?
Това е нашето СлънПрез 1938 г. В. Боте – източник
на енерце - найблизката
гията на звездите е ядреназвезда
реакция,
до нас
наречена термоядрен синтез.
А това е Сирус –
най- ярката звезда
на небосклона
Възможно
ли е това?
Отговорете
на следните
въпроси:
1. Обяснете следната реакция на делене на ядрото след залавяне на
неутрон:
1
0
n
U
235
92
Ba 
141
56
Kr  301 n
92
36
2. Защо при деленето на урана се отделя енергия?
3. Ако при деленето на едно ядро уран по горната реакция
се получава около 200 MeV енергия,пресметнете колко
енергия се отделя от един нуклон
235
92
U
Решение:
200 MeV
 0,84 MeV
236 нуклона
Термоядрен синтез
•
•
•
•
•
Ядрен синтез
Термоядрен синтез
Неуправляем термоядрен синтез
Управляем термоядрен синтез
Термоядрен синтез в Слънцето и
звездите
1. Ядрен синтез
А. Същност - Процесът, при който две леки ядра се
сливат и се образува ядро с по- голямо
масово число и по- голяма енергия на
връзката.
Б. Условия за осъществяване на ядрен синтез:
1. Ядрата да имат значителна кинетична енергия;
Защо?
2. Да преодолеят кулоновите сили на отблъскване;
Защо?
3. Да се приближат на
разстояние, по малко
от 10-14m.
Защо?
В. Начини за предаване на енергия на ядрата:
1. Чрез ускоряване в ускорители и бомбардиране на
“мишена” с леки ядра.
2
1
H 12H 23He01n  3,27 MeV
2
1
H 12H 13H 11H  4,03 MeV
2
1
H 13H 24He01n  17 MeV
Проблеми?
2. Чрез загряване на средата от леки ядра до 108 К
Защо се отделя енергия?
mизходни ядра  mполучени ядра и частици
E  m.c
2
2. Термоядрен синтез
EКср  Т
А. Същност - синтезът на леки ядра, осъществен благодарение на високата температура.
Б. Видове:
1. Неуправляем
термоядрен
синтез
2. Управляем
термоядрен
синтез
3. Неуправляем термоядрен
синтез
"Тогава за първи път видях как слънцето изгрява от запад",
Най-мощната водородна бомба е 50 мегатоновата "Цар
бомба", взривена на 30
октомври 1961 в съветските
острови Нова Земя. Тя е била
2650
пъти
по-мощна
от
атомната
над
Хирошима.
Нейния облак достигнал 63 km
височина
като
буквално
издухал дъждовните облаци.
Сеизмолозите
по
света
засекли земен трус, който
обиколил 3 пъти планетата
Едуард Телър
преди да затихне.
Атол Бикини
http://www.vbox7.com/play:363fce74
Що е
плазма?
Плазма се нарича йонизиран газ с
еднаква средна плътност на положителните и отрицателните заряди
Плазмата има диамагнитни
свойства, добър проводник на
електричен ток.
4.Управляем термоядрен синтез
А. Условия:
1. Създаване на високотемпературна плазма;
2. Задържане на плазмата, за да се осъществи синтез
на леките ядра;
3. Поддържане на голяма
плътност на плазмата (1016 частици/cm3),
за да се увеличи броят
на ядрата, участващи
в синтеза.
А. Магнитни термоядрени
реактори
1950 г. от Игор Там и Андрей Сахаров - ТОКАМАК
Fe  qE
Fм  qB
Температура 7- 8.106 К
Плътност- 1014 част./cm3
Обем – 5 m3
Време – 1 s
Б. Лазерни термоядрени
реактори
1993 г. САЩ
 Гориво- деутерий-тритиева смес
във вид на ледено топче или газ
под налягане - малко зрънце с
размери около 1 mm.
 плътност на ядрата- ≈ 1029 m3;
 време на задържане t - около
10s;
1. ЛАЗЕРНИ "ПРОЗОРЦИ"
2. СТЕНА НА КОНТЕЙНЕРА
3. ДЕУТЕРИЙ - ТРИТИЕВА МИШЕНА
4. ПОГЛЪЩАТЕЛ НА НЕУТРОНИ
5. ЛАЗЕРНИ ЛЪЧИ
4.Управляем термоядрен синтез
Б. Принцип на действие
http://www.youtube.com/watch?v=wow-tzWNQgU
В. Предимства:
1. Съществува практически неизчерпаемо количество
гориво. Изчислено е, че пълното количество деутерий в
океаните е около 5.1016 kg. Деутерият съдържащ се в един
литър вода, енергетично се равнява на 300 литра бензин.
Оценява се, че запасите от деутерий на Земята ще стигнат
за 20 милиарда години.
2. Термоядреното гориво е по-евтино, както от ядреното, така и от класическото (минерално) гориво.
3. Работата на термоядрения реактор не е свързана с
отделяне на радиоактивни отпадъци.
4.
Термоядрените реактори ще работят с малки количества работно вещество. При тях липсва условието за
критичност на масата на горивото. Това отстранява
опасността от взривно протичане на реакцията.
Това е нашето Слънце – най - близката
звезда до нас
През 1938 г. В. Боте – източник на енергията на
звездите е ядрена реакция, наречена термоядрен
синтез.
Възможно ли е това?
А това е Сирус –
най- ярката звезда
на небосклона
5. Термоядрен синтез в
Слънцето и звездите
• Температура в
ядрото - 107 К
• Плътност на
веществото – 100
g/cm3
• Гориво – водород
– 80%
• Протон – протонен
цикъл
1
1
H  H  H  e 
1
1
1
1
1
1
2
1
0
1
H  H H 
2
1
3
2
H  He  He  e 
3
2
4
2
0
1
1. Защо при ядрен синтез се отделя
енергия?
mизходни ядра  mполучени ядра и частици
Отговорете
на следните
въпроси:
2. При какви условия може да се осъществи синтез на леки
ядра в по- тежки?
3. Кои са условията за протичане на управляем термоядрен
синтез?
4. Пресметнете енергията, която се отделя от един нуклон
и я сравнете с енергията на един нуклон при делене на
едно ядро уран. (0,84 MeV)
E 17,5

 3,5MeV
N
5
Направете
коментар
Изводи:
3.
три начина
за осъществяване
1. Има
За леките
ядра
специфичната наенергия
на
самоподдържаща
термоядрена
реакция: число.
връзката расте ссенарастване
на масовото
- бавна
термоядрена
реакцияна
както
Затова
при съединяване
двев Слънцето;
леки ядра в
- бърза
както въвизлишък на
едно термоядрена
по- тежко сереакция
освобождава
водородната
бомба;ядрена реакция на синтез.
енергия в покой- управляема термоядрена реакция.
2. Условие за протичане на ядрен синтез е
взаимодействащите ядра да имат достатъчно
4.
На Земята
има неизчерпаеми
запаси от термоголяма
кинетична
енергия.
ядрено гориво- деутерий във водата на океаните.
Помислете и
отговорете:
Неуправляем термоядрен синтез протича
както във водородната бомба, така и в звездите.
Защо водородната бомба се взривява,
а Слънцето- не?