Нуклеосинтез. Поиски альтернативных источников энергии Збиняков Иван Александрович




Дата канвертавання24.04.2016
Памер35.87 Kb.
Нуклеосинтез. Поиски альтернативных источников энергии

Збиняков Иван Александрович

студент

Орловский государственный аграрный университет,

факультет агротехники и энергообеспечения, Орел, Россия

E-mail: lorddarthgoblin8807@rambler.ru

Современное состояние экономики развитых государств, потребность в энергии различного вида, истощение традиционных источников энергии, - все это определяет необходимость поиска альтернативных источников энергии, прежде всего, имеющих аналоги в природных процессах, в том числе происходящих не только на Земле, но и на других космических объектах.

Очень привлекательно для человечества является обеспечение возможности получения энергии за счет управляемого термоядерного синтеза. В естественных условиях такие реакции происходят в основном на звездах и, согласно, современной гипотезе строения Вселенной, являются причиной образования основных элементов материи.

Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как они образовались в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является следующая точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции.

С чего начинается образование звезды? По современным оценкам только наша галактика - Млечный Путь насчитывает около 100 млрд. звезд. Звезды рождаются и в современную эпоху спустя ~14 млрд. лет после образования Вселенной. Они конденсируются под действием гравитационных сил из гигантских газовых молекулярных облаков (термин «молекулярный» означает, что газ состоит в основном из вещества в молекулярной форме). Масса вещества, сосредоточенного в этих облаках, составляет значительную часть всей массы галактик. Все такие газовые облака первичного вещества состоят преимущественно из ядер водорода. Небольшую примесь составляют ядра гелия, образовавшиеся в результате первичного нуклеосинтеза в дозвездную эпоху.

Одни из ярких примеров такого облака является Туманность Ориона (также известная как Мессье 42, М42 или NGC 1976). Оно видимо потому, что освещено ближайшими звездами.

Звезды образуются из отдельных неоднородностей в гигантском молекулярном облаке. Эти неоднородности имеют специальное название - компактные зоны. Типичные компактные зоны имеют размер порядка нескольких световых месяцев, плотность 3·104 молекул водорода в 1 см3 и температуру ~10 K.

Процесс, в котором ядра сложных, тяжелых химических элементов, таких, как кислород, железо и золото, образуются из более простых и легких атомных ядер (как правило, из водорода) называется нуклеосинтезом. На ранней стадии расширения Вселенной, когда ее вещество было плотным и горячим, везде существовали подходящие условия для нуклеосинтеза. Позже он происходил лишь в недрах звезд, в основном более массивных, чем наше Солнце.

В обоих случаях основным процессом являются ядерные реакции, т.е. реакции, в которых при взаимодействии атомных ядер одного или нескольких типов возникают ядра нового типа. Эти реакции не только создали атомы, из которых состоим мы сами и наша планета; они же служат источником энергии для Солнца и прочих звезд.

Следует отметить, что нуклеосинтез, или нуклеогенез, нужно отличать от бариогенеза, т.е. от процесса, протекавшего в еще более ранней Вселенной, в котором составные части атомного ядра (протоны и нейтроны) формировались из кварков – наиболее фундаментальных частиц вещества.

Процесс нуклеосинтеза идет практически с момента Большого Взрыва (первичный нуклеосинтез) и не прекращается до сих пор (звездный нуклеосинтез) высвобождая при этом колоссальные энергии и создавая все химические элементы Вселенной.

Рассмотрение данного процесса как источника энергии очень интересно, так как потребности нашей цивилизации в энергии с каждым годом все возрастают, а запас энергоносителей (нефть, газ, уголь) не бесконечен. Энергия расщепленного атома пока всего лишь дополняет основные источники энергии, но через 50 – 80 лет она станет практически единственной, если не найти за это время другой выход.

Аварии на Чернобыльской АЭС и на АЭС Фукусима показали, что использование подобных станций как источников энергии не является безопасным. Одним из путей решения проблемы, поиска и применения альтернативных источников энергии является использование нуклеосинтеза – управляемого термоядерного синтеза. Это процесс, топливом в котором может выступать практически любое вещество, но предпочтение отдается легким элементам и их изотопам.

Процесс нуклеосинтеза практически безопасен с точки зрения радиационной безопасности. Затраты на энергоноситель, с учетом его количества необходимого для реакции, тоже относительно невелики.

Предпосылки к решению задачи уже есть: разработаны схемы реакторов и описаны условия разжигания управляемой термоядерной реакции синтеза.

В настоящее время задача сводится к практическому решению: построение и запуск реактора для промышленного использования.



Используемые источники:

  1. Астрономия и солнечная система, планеты солнечной системы: http://skystars.pp.ru

  2. Википедия - свободная энциклопедия: http://ru.wikipedia.org

  3. Исследование Солнечной Системы. Астрономия и планеты: http://galspace.spb.ru/

  4. Проект ИТЭР — шаг в энергетику будущего: http://iterrf.ru/

  5. Энциклопедия Кругосвет универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия: http://www.krugosvet.ru/

  6. Ядерная физика в Интернете: http://nuclphys.sinp.msu.ru/


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка