Солнца ядерная

Новые технологии использования энергии Солнца, ядерного синтеза, МГД-генераторов [c.72]

Этот замечательный результат выведен нами на основании немногих теоретических предпосылок и совсем малого количества экспериментальных данных, для получения которых вовсе не надо было удаляться с Земли. Мы не в состоянии заглянуть внутрь Солнца, и все-таки мы можем рассчитать с известной степенью достоверности существующие там температурные условия. Есть еще один способ независимой оценки температуры ядра Солнца — ее расчет по суммарному потоку солнечного излучения, зависящему от скорости выгорания ядерного горючего ) внутри Солнца. [c.303]

Если энергия затрачивается на излучение, то туманность постепенно сжимается и становится еще более горячей, т. е. ее средняя температура возрастает тем быстрее, чем быстрее она излучает энергию и при этом сжимается. Уравнение (117) показывает, как связана уменьшающаяся величина радиуса звезды за с ее возрастающей средней температурой Тср. В конце концов эта температура становится настолько высокой, что могут начаться ядерные реакции ). Когда главным источником энергии становятся ядерные реакции, гравитационное сжатие звезды замедляется или совсем прекращается, потому что увеличение давления излучения противодействует дальнейшему сжатию звездного вещества. Таково нынешнее состояние нашего Солнца. Приблизительно через 7-10 лет, когда в результате термоядерного горения большая часть водорода Солнца превратится в гелий, опять начнется сжатие и возобновится процесс постепенного повышения средней температуры внутри Солнца ). [c.305]

В центре Солнца температура составляет 2-10 К. Предполагается, что при этой температуре среди ядерных процессов преобладает следующая совокупность реакций [c.388]

Рис. 12.12. Схема синтеза гелия из водорода по протонному циклу, происходящего в звездах с массой, не превышающей массы Солнца, в которых имеет место основная последовательность ядерных превращений. Плотность 10 г/см . Температура 10 К. Итоговый результат 4 ядра водорода ядро гелия выделенная энергия = 10 кВт-ч на фунт (2,2 X X 10 кВт-ч/кг) превращенного вещества.

Развитие ядерной физики привело к пониманию физической природы источников энергии Солнца и звезд. За последние 20—25 лет сложилось представление о звездах как о гигантских самоподдерживающихся термоядерных реакторах. [c.335]

Темп высвобождения ядерной энергии оказывается исключительно низким. Например, на Солнце, как легко рассчитать, выход энергии на 1 г вещества составляет всего лишь [c.603]

На рис. 12.2 приведены скорости выделения энергии в водородном и углеродном циклах в зависимости от температуры в условиях недр Солнца. Как видно из этого рисунка, скорость выделения энергии в углеродном цикле с ростом температуры растет значительно сильнее (как Т ), чем скорость выделения энергии в водородном цикле (как Т ). Это связано в конечном счете с тем, что сечение фундаментальной для водородного цикла реакции (12.13) ограничено сверху аномально малой величиной 10 барн. Поэтому уже при температурах вещества 10 К скорость выделения энергии в водородном цикле достигает насыщения. Напротив, сечения реакций углеродного цикла ограничены сверху типично ядерными сечениями ( 10 барн), уменьшенными на порядок величины константы а = 1/137 электромагнитного взаимодействия, т. е. сечениями по- [c.606]

В этом пункте мы рассмотрим солнечное нейтринное излучение. Испускание нейтрино звездами на конечных стадиях эволюции будет рассмотрено в п. 12, Нейтринное излучение Солнца может возникать за счет следующих ядерных процессов [c.608]

Вторым, и значительно более мощным, источником энергии является гравитационное сжатие звезды. Масштаб высвобождаемой при сжатии гравитационной энергии можно оценить, сравнив удельную энергию связи нуклона в атомном ядре с энергией связи нуклона в гравитационном поле. Максимально возможная гравитационная энергия связи нуклона, как показывается в общей теории относительности, равняется его энергии покоя. Именно такой будет энергия связи у нуклона, находящегося на поверхности звезды, радиус которой равняется ее гравитационному радиусу Меньшей, но все еще намного превышающей ядерную будет энергия связи нуклона, находящегося на поверхности нейтронной звезды. Например, если масса последней равняется массе Солнца, то гравитационная энергия связи находящегося на ее поверхности нуклона дается формулой [c.616]

Вообще говоря, относительные содержания элементов в разных космических объектах на разных стадиях их эволюции являются не одинаковыми. Например, в земной коре и в метеоритах очень мало водорода и гелия, в то время как вещество Вселенной в основном состоит именно из этих элементов. Химическая эволюция вещества Земли привела к определенному разделению ( сепарации ) элементов. Поэтому распространенность элементов в земной коре определяется местом, в котором взят образец для анализа. (Напротив, относительное содержание изотопов по земным образцам определять можно, так как химическая эволюция не затрагивает распределения изотопов.) Аналогично распространенность элементов в недрах звезд, где протекают ядерные реакции, отличается от распространенности элементов в фотосферах звезд и т. д. Для определенности в дальнейшем под распространенностью элементов мы будем понимать распространенность элементов в веществе, из которого образовались звезды плоской составляющей нашей Галактики. В число этих звезд входит Солнце. [c.620]

Сначала рассмотрим распространенности элементов, расположенных на кривой (см. рис. 12.10) левее изотопа кислорода Высокая распространенность изотопа гелия jHe не является удивительной этот изотоп образуется в ядерных реакциях водородного и углеродного циклов. Но удивительно то, что этот изотоп содержится в веществе, по-видимому, в количестве значительно большем, чем этого следует ожидать, считая, что он образуется только в звездах. Массовое относительное содержание гелия в веществе составляет около 30%. Между тем за время существования нашей Галактики должно было сгореть не более 5% водорода. Например, если считать, что светимость Солнца мало менялась с течением времени, [c.625]

В природе энергия запасена в виде энергии залежей различных топлив, энергии воды, ветра, солнца, в виде ядерной энергии. [c.9]

То, что ядерный синтез представляет собой более мощный источник энергии, чем ядерное деление, объясняет, почему при одинаковом весе зарядов водородная бомба по своему действию гораздо разрушительнее атомной. Правда, процессы ядерного синтеза, происходящие в водородной бомбе и предложенные для использования в будущих термоядерных реакторах, начинаются не с ядер водорода (протонов), а с ядер дейтерия или даже трития. Некоторые из этих реакций синтеза, начинающихся с дейтерия или трития, даны в табл. 6. Две из них уже упоминались среди реакций, происходящих в Солнце, однако последнее, как мы знаем, само производит (синтезирует) свой дейтерий из водорода. Почему же в качестве термоядерного топлива мы предпочитаем использовать редкие изотопы водорода — дейтерий или тритий, а не имеющиеся в изобилии протоны (ядра водорода-1) [c.95]

Поскольку атомная бомба, естественно, не подходит для инициирования управляемой термоядерной реакции, а лазеры необходимой мощности пока еще не сконструированы, наиболее доступным способом нужного нагрева плазмы является использование для этих целей мощных импульсов электрического напряжения, скажем, 10 —105 Б JJ продолжительностью в несколько тысячных долей секунды. Серия подобных импульсов, пропущенных через газообразный дейтерий, полностью его ионизирует и за малую долю секунды доводит температуру до нескольких миллионов градусов. При таких температурах действительно происходят некоторые реакции ядерного синтеза, а при температуре порядка 15 миллионов градусов, как мы знаем, в Солнце [c.106]

Давайте подведем итог и просуммируем известные нам факты о ядерном синтезе. 1. Энергия связи в принципе может выделиться в процессе синтеза ядер, если общая сумма масс ядер, вступающих в реакцию, примерно меньше 50 а. е. м. 2. Энергия, излучаемая большинством звезд (включая Солнце), получается в результате таких реакций синтеза, причем преобладающий их тип зависит от плотности, температуры и химического состава конкретной звезды. Чтобы превратиться в гелий, солнечный водород проходит цепочку реакций, начиная ср + р— d- - е+ v. 3. Эта реакция протекает слишком медленно, и поэтому в земных термоядерных реакторах будут использоваться реакции синтеза с участием более тяжелых изотопов водорода — дейтерия и трития. 4. Запасы дейтерия практически безграничны и исключительно дешевы по сравнению как с обычным (ископаемым), так и с ядерным (например, ураном или плутонием) топливами. Кроме того, в отличие от реакции деления реакции синтеза не оставляют после себя [c.112]

К числу энергетических ресурсов, пригодных для использования человеком, относятся, во-первых, энергия, непосредственно получаемая от Солнца, Луны и Земли (ядерная и геотермальная), во-вторых, энергия, получаемая косвенно от Солнца по прошествии весьма длительного времени (из ископаемого топлива) и, наконец, в-третьих, энергия ветра, воды и биологических процессов в живых организмах. Непосредственные ресурсы энергии можно отнести к числу воспроизводимых. Косвенные ее источники — такие, как ветер, вода и т. д., — воспроизводимы, но ограничены, а потому имеют скорее локальное, чем глобальное, значение. Ископаемое топливо является невоспроизводимым ресурсом. [c.10]

С проблемой подвода и отвода тепла инженеры встречаются на каждом шагу. Работает атомная электростанция — значит, в ядерном реакторе выделяется огромное количество тепловой энергии, которое надо как можно быстрей вывести наружу для превращения в электричество. Крутится электромотор, пыхтит двигатель внутреннего сгорания, горит радиолампа, ракета врезается в атмосферу — здесь мы уже имеем дело с вредным нагревом, когда от тепла надо побыстрее избавиться. Неудивительно, что теплотехники на протяжении многих десятилетий ломают головы, пытаясь ускорить движение медлительных тепловых потоков. Но несокрушимым препятствием на этом пути всегда была исключительно низкая теплопроводность природных материалов. Возьмем, например, медь. Чтобы пропускать по медному стержню диаметром 2—3 сантиметра и длиной менее полуметра всего 10 киловатт тепловой энергии, нужен огромный термический напор . Один конец стержня пришлось бы раскалить втрое горячее поверхности Солнца, фактически превратить в пар, тогда как другой должен был бы сохранять комнатную температуру. А ведь медь считается одним из лучших проводников тепла. Что касается тепловой трубки , то при тех же размерах она пропустит такую энергию почти без сопротивления, и разность температур между ее концами практически не удастся даже измерить. Аналогичную теплопроводность могла бы иметь только медная глыба диаметром в три метра и весом 40 тонн. [c.19]

Н. п. в природе, технике и лабораторных условиях. Неидеальной является плазма в жидких металлах, полупроводниках, электролитах (ЭЛТ, рис. 1), в глубинных слоях Солнца и планет-гигантов Солнечной системы, плазма белых карликов. Неидеальной является плазма рабочих тел в магнитогидродинамических генераторах на парах щелочных металлов (МТД), ракетных двигателях с газофазным ядерным реактором (ЯЭУ) плазма, возникающая в установках по исследованию термоядерного синтеза путём лазерного, электронного и взрывного обжатий мишени (см. Лазерный термоядерный синтез, Инерциальное удержание). Н. п. возникает за сильными ударными волнами при взрывах или при высокоскоростном ударе. В установках плазменной технологии неидеальная плазма возникает при импульсных электрических разрядах. [c.253]

Солнечные нейтрино. Наблюдаемая светимость Солнца обеспечивается ядерной энергией, выделяющейся в водородном цикле. В реакциях р р — -j- [c.256]

Ещё не вполне ясно, каким образом на Солнце происходит возбуждение колебаний. Возможно, они являются результатом турбулентных движений в конвективной зоне, способных случайным образом возбуждать и гасить колебания. В энергию колебаний может преобразовываться избыток тепла, возникший при увеличении скорости ядерных реакций или при нек-рой задержке потока лучистой энергии в результате локального сжатия вещества. [c.581]

В 2, П. 5 было показано, что кроме процесса деления тяжелых ядер может существовать еще один способ освобождения ядерной энергии — синтез легких ядер. Природа энергии Солнца и звезд подтверждает и практическую осуществимость реакций синтеза. Как известно, солнечная энергия освобождается в результате двух кольцевых процессов, называемых протоннопротонным и углеродно-азотным циклами, которые сводятся к последовательному преобразованию протонов в ядра гелия с выделением большого количества энергии. Продолжительность углеродно-азотного цикла составляет несколько десятков миллионов лет, а протонно-протонного — даже около 15 млрд. лет. Тем не менее из-за колоссального количества участвующих в циклах ядер Солнце непрерывно излучает огромную энергию. [c.478]

Заметим, что аналогичные уравнение и неравенство выводятся в физике черных дыр —компактных неизлучающих тел, образовавшихся в результате коллапса массивных звезд с массой более двух Солнц. Эти бывшие звезды, полностью израсходовавшие свое ядерное горючее, имеют размер, равный гравитационному радиусу R — lGMj G — гравитационная постоянная, М — масса звезды, с—скорость света гравитационный радиус Солнца—около 3 км). Роль, аналогичную энтропии в термодинамике, в физике черных дыр выполняет поверхность S черной дыры, а роль термодинамической температуры—величина X, пропорциональная поверхностной гравитации, т. е. напряженности статического гравитационного поля на поверхности черной дыры. Черные дыры не обладают никакими другими свойствами, кроме способности притягивать, поскольку гравитационное поле черной дыры настолько сильно, что даже задерживает свет. Вследствие этого полная энтропия системы черных дыр (величина, пропорциональная сумме поверхностей S черных дыр) не убывает SS O. Эта и другие термодинамические аналогии в физике черных дыр оказываются весьма полезными при рассмотрении различных явлений с участием черных дыр, подобно тому, как начала термодинамики позволяют изучать многие общие свойства термодинамических процессов. Одновременно они указывают на своеобразную универсальность начал термодинамики. [c.77]

Основная доля падающих на границу атмосферы КЛ имеет галактическое происхождение (галактические КЛ). Источниками этих частиц являются сверхновые и их остатки (включая нейтронные звезды) [1, 2]. Часть КЛ (в основном с энергиями 10 —10 эВ) приходит к Земле от Солнца. Солнечные КЛ ускоряются во время сильных хромосферных вспышек и других активных процессов на Солнце [3]. Частицы самых высоких наблюдаемых анергий (Я> 10 - -10 эВ), возможно, имеют внегалактическое происхождение. Они ускоряются в активных галактиках [2]. Источником электронов с энергиями <3-10 эВ в межпланетной среде является магнитосфера Юпитера [4]. При энергиях 10 —10 эВ обнаружена так называемая аномальная ядерная компонента КЛ. Эти частицы ускоряются во внешних областях гелиосферы — на внешних границах области, занятой солнечным ветром [5]. [c.1173]

Современная наука, хотя и в крайне схематической форме, все же способна ответить на вопрос, каким образом происходит эта концентрация материи в природе. Межзвездная пыль, газы и другие формы материи, в том числе обломки прежде существовавших звезд, погибших в результате катастрофического взрыва, под действием сил тяготения концентрируются в огромные туманности, масса которых может во много раз превышать массу Солнца. По мере сжатия такой туманности происходит увеличение температуры до миллионов градусов и выше, тогда начинаются ядерные реакции превращения легких элементов в более тяжелые, например водорода в гелий. Возникновение термоядерных реакций приводит к дальнейшему повышению температуры и светового давления внутри туманности, которую теперь уже следует называть звездой. Световое давление возрастает до тех пор, пока оно не сравняется с. силами взаимного шритяжения составных частей туманности или звезды, после чего первичная звезда распадается на множество отдельных звезд и обломков. [c.98]

Изменение массы становится заметным, лишь когда достаточно велики изменения энергии. Как мы убедимся в следующей главе, нри делении атомного ядра значительная часть его массы иревращается в тепло и другие формы энергии. Подобные процессы, с выделением ядерной энергии, непрерывно происходят в недрах Солнца, которое в каждую секунду излучает около кВт-ч аиергии, или (если вновь воспользоваться законом Эйнштейна) оно ежесекундно теряет примерно около 4 10 т своего вещества. По нашим земным масштабам эта величина огромна, но по сравнению с общей массой Солнца (около 2 10 т) она, конечно, пренебрежимо мала. [c.35]

По мере того как накапливались данные о реакциях синтеза атомных ядер , теория Аткинсона — Хоутерма-на подвергалась некоторым изменениям. Если вспомнить раздел третьей главы об энергии связи, то там говорилось, что энергия может выделяться при синтезе любых двух ядер, сумма масс которых не превышает примерно 50 а. е. м. (см. стр. 43), Однако не все из этих реакций могут протекать в звездах, поскольку их прохождение зависит от определенных температур, плотности и состава звезды. Солнце в основном состоит из водорода, который постепенно превращается в гелий, и по сравнению с этой основной реакцией все остальные процессы ядерного синтеза, происходящие в Солнце, имеют второстепенное значение. Таким образом, реакция синтеза гелия из водорода является определяющей, и мы можем пренебречь остальными. Но оказалось, что данная реакция не может произойти непосредственно если бы такая реакция осуществлялась, то в ее результате должно образовываться ядро гелия-2 [c.93]

Столь медленную скорость протекания этой реакции при прочих равных условиях (почти в 10 раз меньшую, чем при синтезе с участием двух дейтронов), связывают с действительным наличием у этой реакции стадии анти-бета-распада. Ядериые же силы, действующие при бета-распаде, слабее не только ядерных сил, действующих между нуклонами, но и электрических сил. С другой стороны, Солнце в основном состоит из протонов, и поэтому реакции (продолжение сноски см. на стр. 100) [c.99]

Углеродное, углеводородное и ядерное топливо находятся в недрах Земли, и его залегание обусловлено историей ее формирования. Земля представляет собой динамическое, а не статичное образование. Континентальные и океанические участки земной коры принципиально отличаются друг от друга. Континентальные участки имеют значительную (до 35 км) мощность и состоят преимущественно из пород с большим содержанием SIO2, например, гранитов, в то время как океанические участки земной коры имеют мощность около 6—8 км и состоят из основных пород типа базальтов. Континентальные участки — это старые образования со сложной структурой, дно же океана существенно моложе его возраст в основном не превыщает 75 млн. лет, оно относительно несложно по своей структуре и типам образующих его пород. Самые молодые океанические участки земной коры образованы поднимающимися вдоль центрально-океанических хребтов породами, а более старые примыкающие океанические платформы покрыты сверху более легкими континентальными и таким образом первые переходят в состав мантии, окружающей центральную часть земного шара. Континентальные платформы многократно подвергались деформациям. Образовавшиеся горы разрушаются под действием эрозии воды, солнца и ветра, в результате чего осадочные породы скапливаются на равнинных площадях. Вулканические породы многократно вторгались в осадочные и либо перемешивались с ними, либо располагались над ними. С изменением географических и климатических условий разрастались, затоплялись и умирали леса, развивалась и умирала фауна. Каждый кубический метр земной коры имеет свою собственную историю, отличающую его от любого другого ее участка. [c.10]

Эисргоустаиовки с вторичным использованием бросовой теплоты первой ступени преобразования энергии используются в различных областях техники. Не касаясь традиционных направлений, отметим целесообразность применения паротурбинных преобразователей с ОРТ в комбинированных космических энергётических установках с ядерными или радиоизотопными источниками теплоты. В качестве верхнего каскада в таких энергетических установках используется термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь. Разработка этих установок стала возможна благодаря созданию селективных покрытий для низкотемпературных холодильников-излучателей, обеспечивающих степень черноты поверхности 0,8. .. 0,9 и коэффициент поглощения солнечного излучения 0,1. .. 0,2 [25]. Такие холодильники-излучатели при температурах поверхности порядка 300 К оказываются работоспособными в условиях лучистого теплообмена с Землей, Солнцем и другими планетами. [c.21]

В обычных звёздах, типа Солнца, Н. рождаются в ядерных реакциях, обеспечивающих наблюдаемую све-ти.чость. При звёздных коллапсах темп-ра в центре звёзд повышается настолько, что в тепловом равновесии оказываются позитроны, мюоны и пионы, к-рые образуют Н. в реакциях е+ + е" -< V уГ, р е + V дГ, л — р + V и т. д. Энергии этих звёздных Н. находятся в оси. в диапазоне от долей до неск. десятков МэВ, Н. рождаются также космич. лучами. Ускоренные до высоких энергий протоны или др. атолшые ядра, сталкиваясь с ядрами атомов газа или с низкоэнерге-тич. фотонами, производят п- и К-мезоны, в результате распада к-рых возникают космич. Н. высоких энергий, Их энергетич. диапазон, доступный регистрации,— от песк. десятков ГэВ до, возможно, 10 —10 эВ. [c.256]

СОЛНЕЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ — потоки ускоренных заряж. частиц, эпизодически появляющиеся в межпланетном пространстве на фоне галактических космических лучей (ГКЛ) после нек-рых солнечных вспышек. Способность Солнца испускать ускоренные частицы впервые обнаружена в 1942 С. Форбушем (8. РогЬпзЬ) и др., зарегистрировавшими резкое увеличение потока частиц после солнечной вспышки. Факт ускорения частиц на Солнце подтверждается, помимо регистрации С. к. л. в межпланетном пространстве, наблюдениями рентг. и радиоизлучения Солнца, а также регистрацией у-линий и нейтронов, возникающих во время солнечных вспышек в результате ядерных реакций ускоренных частиц в атмосфере Солнца. [c.585]

Гамма-излученне Солнца регистрируется совр. приборами только во время вспышек (уровень у-излучения спокойного С. слишком низок). Зарегистрировано 140 солнечных вспышек, сопровождающихся эмиссией измеримых потоков у-кваптов с энергией более 300 кэВ. Для 100 вспышек изм ен энергетич. спектр у-излуче-ния и в 50 случаях обнаружены ядерные у-линин. По длительности фронта (нарастания) и спада импульсов у-иалучения вспышки удаётся разделить на импульсные (общая длительность не более 1 мин при длительности фронта и спада отд. импульсов неск. секунд) и постепенные (до 10—20 мин н неск. десятков секунд соответственно). [c.597]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...