منو
 کاربر Online
269 کاربر online

انرژِی فوزیون هسته‌ای

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی فیزیک > شیمی هسته ای
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک هسته ‌ای
(cached)

دید کلی

همجوشی هسته‌ای ، فرآیند انرژی هسته‌ای در ستاره‌هاست. در سال ۱۹۵۲ اولین انفجار آزمایشی گرما هسته‌ای باعث آزاد شدن مقدار زیادی انرژی کنترل نشده شد. این آزمایش نشان داد که اگر دمای یک گاز متشکل از ذرات باردار - پلاسما - با چگالی بالا تا حد ۵۰ میلیون کلوین افزایش یابد ، انرژی فوزیون زیادی آزاد شد. این افزایش دما باعث ایجاد واکنش فوزیون در گاز یونیده می‌شود.پس از انفجار موفقعیت آمیز بمب هیدروژنی جستجو برای آزاد کردن کنترل شده انرژی فوزیون شروع شد.



تصویر

مکانیزم فوزیون

فرآیند فوزیون به این صورت است. اگر دو هسته سبک اتمی با انرژی کافی برای غلبه برای نیروی دافعه کولن به هم نزدیک شوند در هم می‌جوشند و هسته سنگین‌تر، و حداقل یک ذره دیگر، تشکیل می‌دهند. این ذره می‌تواند، بسته به نوع واکنش، پروتون یا نوترون باشد. این واکنش با انرژی زیاد همراه است. برای مثال بین دوتریوم و تریتریوم ، دو ایزوتوپ هیدروژن، می‌تواند یک واکنش فوزیون صورت پذیرد. با اقدام این دو یک ذره آلفا و یک نوترون با انرژی ۶/۱۷ میلیون الکترون ولت آزاد می‌شود.

جنس پلاسما

راکتور هسته‌ای ظرفی است که در آن ، مخلوط کاملا یونیده دوتربوم و تریتریوم ، در دمای بسیار بالا وجود دارد. وقتی این پلاسمای داغ به دمای جرقه ، که حدود ۵۰ میلیون کلوین است، می‌رسد واکنش فوزیون شروع می‌شود. چون هیچ ماده جامدی نمی‌تواند در این دما وجود داشته باشد، استفاده از میدان مغناطیسی برای حس کردن پلاسما پیشنهاد می‌شود.

ماشین پلاسما

پلاسما را می‌توان به کمک نیروی JxB شتاب داد. وقتی این شتاب دهنده را برای ایجاد رانش به کار می‌بریم یک موتور جهت ساده خواهیم داشت، نیروی شتاب دهنده با قرار گرفتن یک گاز یونیده ، متشکل از مخلوط خنثی یون‌ها و الکترون‌ها ، در میدان‌های عمود بر هم مغناطیسی و الکتریکی به وجود می‌آید. از آنجا که پلاسما از نظر الکتریکی خنثی است، چگالی آن به خاطر نیروهای الکترواستاتیک محدود نمی‌شوند.

اصول عملکرد ماشین پلاسما

با اعمال میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی پلاسیما شتاب می‌گیرد، زیرا چگالی جریان کل بر جریان پلاسما عمود و عبارت است از:


(J = σ (Eapp + VxBapp

و نیروی مؤثر بر واحد حجم این جریان نیروی BxJ است. که در رابطه فوق σ رسانندگی الکتریکی ، Eapp میدان الکتریکی ، V سرعت پلاسما و Bapp میدان مغناطیسی می‌باشد. حال اگر سهم میدان مغناطیسی بیشتر باشد یک شتاب دهنده خواهیم داشت در صورتی که میدان‌های برداری اعمال شده و بردار سرعت پلاسما بر هم عمود باشند، این نیرو در جهت پلاسما عمل می‌کند و آنها را شتاب می‌دهد. از طرف یگر اگر میدان مغناطیسی غالب باشد ماشین شبیه مولد عمل می‌کند.

اکنون انرژی گرفته شده از ذرات کند شده ، صرف «پر کردن» منبع میدان الکتریکی می‌شود. در آرایش موتوری اگر هر عنصر حجم (Vol∆) با سرعت V حرکت کند، توان منتقل شده شامل دو جبه،یکی مربوط به عمل موتوری و دیگری مربوط به عمل مولدی است. رابطه توان منتقل شده برحسب چگالی جریان کل به صورت (P = JBV∆Vol∆) در می‌آید.



img/daneshnameh_up/2/21/Tokamak_thumb.gif

در این رابطه J چگالی جریان کل ، B میدان مغناطیسی ، V سرعت پلاسما و (∆Vol) عنصر حجم است. اگر حجم پلاسمایی که در معرض میدانهای الکتریکی و مغناطیسی قرار دارد تقریبا AL (که L طول پلاسما ، A سطح مقطع آن است) توان منتقل شده برابر Ivβ = P خواهد بود که در آن I جریان الکتریکی می‌باشد. در نوشتن عبارت فوق از عبارت A J = I استفاده شده است. این عبارت توان جنبشی که منبع الکتریکی مولد جریان I به پلاسما می‌دهد را بیان می‌کند.

مباحث مرتبط با عنوان


تعداد بازدید ها: 34059


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..