Uzupełnij zdania.
Reakcja syntezy jądrowej polega na łączeniu się {#jąder lekkich}/{dowolnych jąder}. Zachodzi {#z wydzieleniem}/{dzięki dostarczeniu} energii.
Wskaż, które z poniższych reakcji są reakcjami syntezy jądrowej:
Zaznacz odpowiedź poprawną: Dlaczego w reakcji syntezy jądrowej wykorzystywane są jądra pierwiastków lekkich?
Reakcja syntezy wymaga wysokiej temperatury ponieważ:
Oblicz energię wydzieloną w reakcji połączenia się jądra deuteru z jądrem trytu:
ΔE = ............ · 10-12 J
Wydzieloną energię obliczymy ze wzoru:
ΔdeltaE=ΔdeltamcIndeks górny 22
gdzie ΔdeltaE – wydzielona energia, Δdeltam – różnica mas miedzy masą jąder wyjściowych i masą produktów reakcji, c – prędkość światła w próżni.
Stąd:
Δdeltam=masa jądra deuteru + masa jądra trytu - (masa jądra helu + masa neutronu) = 3,3444 · 10Indeks górny -27 Indeks górny koniec-27 kg + 5,008 · 10Indeks górny -27 Indeks górny koniec-27 kg - (6,6503 · 10Indeks górny -27 Indeks górny koniec-27 kg + 1,6749 · 10Indeks górny −27−27 kg) = = 0,0273 · 10Indeks górny -27 Indeks górny koniec-27 kg
Wydzielona energia:
Δ E = 0 , 0273 ⋅ 10 − 27 kg ⋅ 9 ⋅ 10 16 m 2 s 2 = 2 , 457 ⋅ 10 − 12 J
Przyjmując, że energię kinetyczną cząstek z temperaturą wiąże wzór: Ekin=32kT, gdzie k = 1,38 · 10-23 JK to stała Boltzmanna, oszacuj prędkość jąder deuteru i trytu w temperaturze, w której dochodzi do połączenia tych jąder, czyli około 4,5 · 107 K. Masa jadra deuteru - 3,3444 · 10-27 kg, trytu - 5,0081 · 10-27 kg. Wyniki podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.
Prędkość jąder deuteru wynosi vd ≈ ............ · 105 ms Prędkość jąder trytu vt ≈ ............ · 105 ms
Korzystamy ze wzoru:
E k i n = 3 2 k T ⇔ m v 2 2 = 3 2 k T ⇔ 3 k T m
Stąd dla jąder deuteru:
v d = 3 ⋅ 1 , 38 ⋅ 10 − 23 ⋅ 4 , 5 ⋅ 10 7 3 , 344 ⋅ 10 − 27 ≈ 7 , 46 ⋅ 10 5 m s
Prędkość jąder deuteru wynosi v d ≈ 7 , 46 ⋅ 10 5 m s , jąder trytu v t ≈ 6 , 10 ⋅ 10 5 m s .
Zaznacz odpowiedź poprawną: Energia kinetyczna cząstek wyraża się jako:
Uzupełnij poprawnie poniższe zdania.
plazmy, elektromagnesów, ścian komory, elektryczny, pole magnetyczne, neutrony, magnetyczne, plazma, transformator
W reaktorze TOKAMAK układ ................................ wytwarza wypadkowe pole ................................ w kształcie linii śrubowej. W obszar pracy ................................ jest wstrzykiwana porcjami. Prąd ................................ w plazmie jest indukowany przez ................................. Prąd płynie wzdłuż obwodu toroidu i powoduje grzanie ................................. Wytwarzane przez prąd ................................ dodatkowo ściska plazmę, utrzymując z dala od ................................. Powstające w reakcji syntezy ................................ pochłaniane są przez wewnętrzną osłonę tokamaka, a ciecz chłodząca osłonę pozwala odbierać energię z reaktora.
Badania reaktorów typu TOKAMAK rozpoczęły się w:
Oceń prawdziwość zdań. Wpisz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F - jeśli zdanie jest fałszywe:
Inercyjne uwięzienie plazm polega na „ściśnięciu” paliwa przez impuls zewnętrzny............. Kapsułki, w których zamyka się paliwo mają rozmiary około kilkudziesięciu centymetrów.............
Do zalet energetyki opartej na syntezie termojądrowej można zaliczyć:
W metodzie inercyjnego uwięzienia plazmy impuls o energii 106 J jest dostarczany w czasie 10-8 s. Jaka jest moc tego impulsu? Ile razy jest większa od mocy średniej elektrowni, która wynosi 1000 MW?
Moc impulsu wynosi 10............ W i jest 10............ razy większa od mocy średniej elektrowni.
Obliczamy moc impulsu korzystając ze wzoru na moc:
P = E t = 10 6 10 − 8 = 10 14 W
Moc elektrowni:
P e = 10 9 W
PPe=105
Moc impulsu wynosi 10Indeks górny 1414 W i jest 10Indeks górny 55 razy większa od mocy średniej elektrowni.