Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
28.06.2019 17:57 - Прогрес по пътя към новия енергиен източник – управляемия термоядрен синтез
Автор: iliaganchev Категория: Бизнес   
Прочетен: 177 Коментари: 0 Гласове:
0



Прогрес по пътя към новия енергиен източник – управляемия термоядрен синтез

Aртър Стeнли Eдингтън (28.12.1882-22.11.1944), английски астрофизик, през 1920 г. предполага, че синтезът на водорода в хелий може би е основният източник на звездната енергия.

През 1927 г. немският физик Фридрих Хунд (1896-1997) открива т.н. „квантово тунелиране“ или „тунелният ефект“.

През 1928 г. независимо един от друг формулите на тунелния ефект прилагат в свои трудове (при разработката на теорията за алфа-разпада) руският физик-теоретик и астрофизик Георгий Гамов (1904-1968), английският физик-теоретик Роналд Гьорни (1898-1953) и американският ядрен физик, пионер в квантовата механика и участник в Проекта „Манхатън“ за създаване на атомната бомба, Едуард  Кондън (1902-1974).

Скоро след това британският астроном и физик Робърт Аткинсън (1898-1982) и немският атомен физик и астрофизик Фриц Хютерманс (1903-1966) използват измерените маси на леки елементи, за да покажат, че големи количества енергия могат да бъдат освободени чрез сливане на малки ядра (R. E. Atkinson & F. G. Houtermans: Zur Frage der Aufbaumцglichkeit der Elemente in Sternen; Zeitschrift fьr Physik. 54, 1929).

Въз основа на ранните експерименти в областта на ядрената трансмутация (превръщането на един химичен елемент в друг), извършени от бащата на ядрената физика, новозеландско-английския учен Ърнест Ръдърфорд, през 1932 г, австралийският физик и ученик на Ръдърфорд, Марк Олифант (1901-2000), извършва лабораторно сливане на водородни изотопи (Rutherford, Oliphant, Paul Harteck: Transmutation effects observed with heavy hydrogen, Proc. Roy. Soc. A, Band 144, 1934).

Теорията на главния цикъл на ядрения синтез в звездите е разработена от германско-американския атомен физик Ханс Бете (1906-2005). През 1939 г. Бете публикува различни механизми за това, как би могла да протича тази реакция в звездите.

Изследванията по термоядрения синтез за военни цели започват в началото на 40-те години като част от проекта Манхатън. Голямомащабен  ядрен синтез с експлозия е извършен за първи път на 1 ноември 1952 г. чрез теста на водородната бомба „Айви Майк“, извършен на атола Ъниветок (Маршалови острови).

В края на 1940-те години започва провеждането на изследвания, насочени към разработване на управляем ядрен синтез в термоядрени  реактори, но до сега технологията все още е в етап на развитие.

В Съветския съюз задачата за управляемия термоядрен синтез за първи път е формулирана и е предложено първоначално конструктивно решение от съветския физик Олег Алексaндрович Лаврeнтиев (1926-2011).

Съветският физик-теоретик Витaлий Лaзаревич Гинзбург (1916-2009) докладва през декември 1948 г. своето изследване за литиевия деутерид, при което главната идея на Гинзбург се състои в използването на лития във вид на редкия изотоп 6Li – докато основният по разпространение изотоп  7Li потиска термоядрената реакция, то 6Li, освен собственото енергоотделяне при улавянето на неутрон 6Li(n, t)α, създава при тази реакция тритий, който интензивно реагира с деутерия със значително по-високо енергоотделяне и емисия на неутрон t(d, n)α; по този начин не се губят неутрони в тази верига (Гинзбург В. Л. - Отчёт № 3. 1. Использование Li6D в «слойке». 2. Влияние взаимодействия между ядрами урана в «слойке». ФИАН, март 1949 г.).

Освен него важен принос в решаване на проблема за термоядрения синтез дават забележителните физици Андрей Сахаров (1921-14.12.1989) и Игор Тамм (1895-1971) [1][2], както и Лев Арцимович (1909-1973), възглавил през 1951 г. съветската програма по управляемия термоядрен синтез.

През 1950 г. Сахаров и Тамм предлагат идеята за осъществяване на управляема термоядрена реакция за енергетични цели с използване на принципа на магнитната термоизолация на плазмата; при това те разглеждат по-специално тороидалната конфигурация в стационани и нестационарни варианти, която става основата на т.н. „токамак“ (Тoроидальная Кaмера с Мaгнитными Катушками), който е едното от основните днешни направления в изследванията за постигане на устойчив управляем термоядрен синтез. Първият токамак е създаден през 1954 г. в Института за атомна енергия в Москва.

УTС е възможен само при едновременното изпълнение на следните две условия:

·      Скоростта на сблъскване на ядрата да става при температура на плазмата: T > 10**8 K (за реакция на деутерий и тритий);

·      Да е спазен критерият на Лоусън: > 1014 см**−3·с (за реакция D-T),

където n – плътност на високотемпературната плазма, τ – време за задържане на плазмата в системата.

          Английският физик Джон Лоусън (1923-2008), който след 1946 г. работи в главния изследователски и развоен център за атомна енергия в Англия (  Atomic Energy Research Establishment), където през 1955 г. открива основния критерий за осъществяване на термоядрен синтез, наречен на неговото име. След разсекретяване на тази разработка, през 1957 г, тя е публикувана (J. D. Lawson. Some Criteria for a Power Producing Thermonuclear Reactor - Proceedings of the Physical Society, 1957, Vol. 70).

          През април 1956 г. правителствена делегация на Съветския съюз начело с министър-председателя Никита Хрушчов пристига в Англия за сключване на споразумение за разпиряване на научно-техническите връзки и търговията. В състава на делегацията за запознаване с английските работи по атомна енергия и лекции е включен ръководителят на съветската програма за атомни изследвания академик Игор Василиевич Курчатов (1903-1960). На 21.04.1956 г. делегацията, ръководена от Хрушчов, посещава секретния Атомен научен център в Харуел. На 24 април Курчатов изнася два доклада:

·      за плановете за развитие на атомната енергетика в СССР,

·      за провежданите изследвания по възможността за възбуждане на

управляема термоядрена реакция в газов разряд.

          Курчатов разказва за сериозните изследвания, провеждани от академиците Лев Арцимович (1909-1973) и Михаил Александрович Леонтович (1903-1981) по усвояване на управляемия термоядрен синтез и в края на речта си призовава за снемане завесата на секретност от всички работи, които нямат никакво отношение към оръжието и да се провеждат съвместни изследвания на „най-важен проблем за благото на хората“.

          На призива на Курчатов за съвместна работа по овладяването на УТС се отзовават незабавно:  програмите по УТС в СССР, Англия и САЩ бяха напълно разсекретени. През август 1958 г. на Втората женевска конференция по мирно използване на атомната енергия тези страни представят десетки доклади по теоретични и експериментални изследвания на възможността за осъществяване на УТС. След  конференцията в изследванията по УТС се включват и учени от Европа, Япония и Австралия.

          Под ръководството на Михаил Леонтович са създадени Теорията на равновесието, магнитохидродинамичните и многобройните кинетични неустойчивости на плазмата, намираща се в магнитно поле, Теорията на класическите и аномалните турбулентни процеси в плазмата, Теорията на атомните процеси и излъчване във високотемпературната плазма, които фактически представляват основата на съвременната физика на плазмата.

          Съществуват две принципни схеми за осъществяване на УТС:

·      Квазистационарни системи, в които нагряването и задържането на плазмата се осъществяват с магнитно поле при относително ниско налягане и висока температура. Прилаганите реактори са от тип Токамак, Стеларатор (Торсатрон) и огледален капан, които се различават по конфигурацията на магнитното поле. Към квазистационарните реактори се отнася международният реактор ITER, имащ конфигурация на Токамак.

·      Импулсни системи. В такива системи УТС се осъществява чрез кратковременно нагряване на неголеми мишени, съдържащи  деутерий и тритий, чрез свръхмощни лазерни лъчи или снопове от високоенергийни частици (йони, електрони). Такова облъчване предизвиква последователност от термоядрени микровзривове.

 

(продължава)




Гласувай:
0
0



Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: iliaganchev
Категория: Политика
Прочетен: 3315626
Постинги: 3376
Коментари: 877
Гласове: 886
Архив
Календар
«  Декември, 2020  
ПВСЧПСН
123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031