0: Сегодня на уроке мы с вами поговорим о термоядерных реакциях и источниках энергии солнца и звёзд, а начать сегодняшний урок хотелось бы, словами льва андреевича арцимовича Надежда на быстрое решение проблем.

1: Управляемого термоядерного синтеза тоже, что Надежда грешника попасть в рай. Минуя чистилище. Вы уже знаете, что в середине 20 века возникла проблема поиска новых источников энергии в связи с этим

2: Внимание учёных привлекли термоядерные реакции. Давайте дадим определение, какие же реакции называются термоядерными. Термоядерная реакция это реакция синтеза Лёгких ядер в более

3: Тяжёлые ядра. Для её осуществления необходимо, чтобы исходные нуклоны и лёгкие ядра сблизились до расстояний равных или Меньших радиуса сферы действия ядерных сил притяжения, то есть

4: На расстоянии порядка 10 в минус 15 степени метра Такому взаимному сближению ядер препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между положительно заряженными ядрами для

5: Возникновения реакции синтеза необходимо нагреть вещество большой плотности до сверхвысоких температур порядка сотен миллионов кельвин, чтобы кинетическая энергия теплового движения ядер оказалась

6: Достаточный для преодоления кулоновских сил отталкивания при таких температурах вещество существует в виде плазмы, поскольку синтез может происходить только при очень высоких температурах, то ядерные реакции синтеза

7: Получили название термоядерных реакций от греческого термо тепло, жар. На примере Урана. Мы с вами показывали, что при делении тяжёлых ядер может выделяться энергия в случае

8: И с лёгкими ядрами энергия может выделяться при обратном процессе, при их синтезе, причём реакция синтеза Лёгких ядер энергетически более выгодна, чем реакция деления тяжёлых, если сравнивать, выделив.

9: Энергию, приходящуюся на 1 нуклон, таким образом, в термоядерных реакциях выделяется огромная энергия, например, в реакции синтеза дейтерия с образованием Гелия 2 3.

10: Выделяется 3,2 мегаэлектрон вольт энергии в реакции синтеза дейтерия с образованием трития выделяется порядка 4 мегаэлектрон вольт энергии, а в реакции синтеза дитё

11: И 3 выделяется около 17,6 мегаэлектрон вольт энергии. Особенно большое практическое значение имеет тот факт, что при термоядерных реакциях на каждый нуклон, выделяя

12: Значительно большая энергия, чем при цепных ядерных реакциях. Например, при синтезе ядер Гелия из ядер водорода на 1 нуклон выделяется энергия порядка 6 мегаэлектрон вольт, в то время как при деле

13: Ядра Урана 235, на 1 нуклон выделяется энергия всего лишь порядка ноля целых 9/10 мегаэлектрон вольт, самоподдерживающиеся термоядерные реакции происходят в недрах звёзд.

14: В том числе солнца, и играет важнейшую роль в существовании и развитии Вселенной на земле. 1 термоядерная реакция была осуществлена при взрыве водородной бомбы высокую температуру, необходимую для

15: Начало термоядерной реакции в водородной бомбе получали в результате взрыва входящей в её состав атомной бомбы, играющей роль детонатора, а термоядерным горючим являлся диетеи лития сначала.

16: В водородной бомбе взрывается атомная бомба этот взрыв сопровождается резким Ростом температуры, а также возникновением потока нейтронов нейтроны вступают в реакцию с изотопом лития образуют 3.

17: Затем инициируется термоядерная реакция, которая выдаёт основное выделение энергии термоядерные реакции, происходящие при взрывах водородных бомб, являются неуправляемыми, если бы в земных.

18: Условиях была возможность осуществить легко управляемые термоядерные реакции. Человечество получило бы практически неисчерпаемый источник энергии, так как запасы водорода на земле огромные, однако на пути осуществле

19: Энергетически выгодных управляемых термоядерных реакций стоят большие технические трудности. Прежде всего необходимо создавать температуры порядка 10 в 8 степени кельвинов только при такой темпера

20: Тургаз почти полностью ионизируется, превращаясь в плазму, в которой и происходит синтез ядер такие сверхвысокие температуры могут быть получены путём создания в плазме электрических разрядов большой мощности также.

21: Для удержания плазмы необходимо создание очень сильных магнитных полей этот метод используют в установках типа токамак, впервые созданных в институте атомной энергии имени Курчатова в таких.

22: Установках плазму создают в тороидальной камере, являющейся вторичной обмоткой мощного импульсного трансформатора, его первичная обмотка заключена в батарее конденсаторов очень большой мощ.

23: Камеру заполняют диетеи м. При разряде батареи конденсаторов через первичную обмотку в тероида ной камере возбуждается вихревое электрическое поле, вызывающее ионизацию диетея и появление в

24: Нём мощного импульса электрического тока, что приводит к сильному нагреванию Газа и образованию высокотемпературной плазмы, в которой и может возникнуть термоядерная реакция.

25: Главная трудность заключается в том, чтобы удержать плазму внутри камеры в течение от ноля целых 1 10 до 1 секунды без её контакта со стенками камеры, поскольку не существует материалов.

26: Способных выдерживать столь высокие температуры эту трудность удаётся частично преодолеть с помощью тороидального магнитного поля, в котором находится camera под действием магнитных сил плазма скручивается.

27: В шнур и как бы висит на линиях индукции магнитного поля, не касаясь стенок камеры, однако плазма в магнитном поле очень неустойчива, и плазменный шнур распадается, прежде чем удаётся нагреть плазму.

28: До нужной температуры, пока удалось получать плазму с температурой 1,3, умноженная на 10 в 7 степени кельвина, и удерживать её в течение 60 80.

29: Миллисекунд. На установке такамак 10. Для увеличения продолжительности существования управляемой термоядерной реакции необходимо увеличивать размеры установки, поэтому в настоящее время строится, но

30: Большая установка такомак 20. Хотя уже сейчас говорят, что группе китайских учёных удалось стабилизировать плазму на рекордные 30 секунд. Осуществить это позволило усовершенствование такамака из

31: В городе хэфей, который и использовался для эксперимента, использование установок типа такамак, в которых для получения и нагревания плазмы используется мощный электрический разряд, а для удержания плазмы.

32: Магнитное поле является 1 из возможных путей осуществления управляемых термоядерных реакций, другим путём достижения этой цели является лазерный термоядерный синтез. Сущность такого метода состоит

33: В следующем замороженную смесь диетеи и трития, приготовленную в виде Шариков диаметром менее 1 миллиметра, равномерно облучают со всех сторон мощным лазерным излучением, это

34: Приводит к нагреванию и испарению вещества с поверхности Шариков. При этом давление внутри шарика возрастает до величин порядка 10. В 15 степени паскаль. Под действием такого давления происходит увеличение

35: Плотности и сильное нагревание вещества в центральной части Шариков и начинается термоядерная реакция в настоящее время во многих странах мира ведутся интенсивные работы по осуществлению управляемой термоя.

36: Ядерные реакции имеются обоснованные предположения, что эта проблема будет решена в течение ближайших 20 лет, термоядерные реакции играют важную роль в эволюции Вселенной, в частности.

37: Преобразование химических веществ в ней благодаря термоядерным реакциям, протекающим в недрах солнца, выделяется энергия, дающая жизнь обитателям земли наше солнце излучает в пространство свет, и тепло уже почти.

38: 4,6 миллиарда лет. Естественно, что во все времена учёных интересовал вопрос о том, что является топливом, за счёт которого на солнце вырабатывается огромное количество энергии в течение столь длительного времени.

39: На этот счёт существовали разные гипотезы 1 из них заключалась в том, что энергия на солнце выделяется в результате химической реакции горения, но в этом случае, как показывают расчёты, солнце могло бы просуществовать.

40: Всего несколько тысяч лет, что противоречит действительности. Оригинальная гипотеза была выдвинута в середине 19 века она состояла в том, что увеличение внутренней энергии соответствующее повышение темпера.

41: Туры солнца происходит за счёт уменьшения его потенциальной энергии при гравитационном сжатии она тоже оказалась несостоятельной, так как в этом случае срок жизни солнца увеличивается до миллионов лет, но не до миллиардов.

42: Предположение о том, что выделение энергии на солнце происходит в результате протекания на нём термоядерных реакций, было высказано в 1939 году американским физиком хансом бетте. Именно

43: Именно за это бетти получил нобелевскую премию в 1967 году им же был предложен так называемый водородный цикл, то есть цепочка из 3 термоядерных реакций, приводящая к образованию.

44: Гелия из водорода чтобы получилось 2 ядра Гелия 2 3, необходимые для 3 реакции первые 2 должны произойти дважды мы знаем, что в соответствии с формулой е равно.

45: М. Ц. В квадрате с уменьшением внутренней энергии тела уменьшается и его масса, чтобы представить, какое колоссальное количество энергии теряет солнце в результате превращения водорода в гелий.

46: Достаточно знать, что масса солнца ежесекундно уменьшается на несколько миллионов тонн, но, несмотря на потери запасов водорода на солнце должно хватить ещё на 5 6 миллиардов лет между тем.

47: Недрах солнца. К этому времени уже произойдут существенные изменения в центре. Весь водород уже будет исчерпан. Центральная область солнца целиком будет заполнена гелием. В центре не происходит ядерных реакций, поскольку

48: Весь водород уже выгорел, а для превращения Гелия в углерод температура слишком мала только на поверхности этого гелиевого шара, там, где гелий граничит со слоем богатым водородом, ещё происходит сгорание водорода.

49: Постепенно выгорает и этот водород, а радиус гелиевой сферы в центре солнца увеличивается через 13 миллиардов лет, размеры солнца станут примерно в 100 раз больше, чем сегодня, а светимость увеличится в 2000.

50: Раз в то же время температура поверхности существенно снизится, она будет составлять всего 4000 градусов, то есть на 1800 градусов меньше, чем теперь, но нас это уже не спасёт к тому времени.

51: Океаны на земле давно уже испарятся, а под палящими лучами солнца будет даже плавиться свинец земля превратится в горячую печь, на которой уже не сможет существовать жизнь над безжизненной поверхностью земли.

52: Будет светить гигантский красный солнечный шар размером в полнеба, когда температура центральной части солнца достигнет 100000000 градусов, начнёт сгорать и гелий, превращаясь в тяжёлые Эле.

53: Менты и солнце вступит в сложную стадию тяжёлых циклов сжатия и расширения. На последней стадии. Наша звезда потеряет внешнюю оболочку. Центральное ядро будет иметь очень большую плотность и размеры, как у

54: Земли пройдёт ещё несколько миллиардов лет, и солнце остынет, превратившись в белый, а затем и в чёрный карлик.

55: А теперь давайте вспомним и повторим главное, что мы узнали на сегодняшнем уроке. Термоядерная реакция это реакция синтеза Лёгких ядер в более тяжёлые ядра плазма это частично или пол.

56: Полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов и заряженных частиц, самоподдерживающиеся ядерные реакции происходят в недрах звёзд и играют важнейшую роль в существовании и развитии Вселенной.

57: Если бы в земных условиях была возможность осуществлять легкоуправляемые термоядерные реакции, человечество получило бы практически.