Проблемы термоядерного синтеза

 Самые знаменитые ученые России

Этим отделом руководил до самой смерти. Научные труды Тамма посвящены квантовой механике и ее применениям, теории твердого тела, физической оптике, ядерной физике, теории элементарных частиц, проблеме термоядерного синтеза, прикладной физике. В 1930 году он разработал полную квантовую теорию рассеяния света в кристаллах, для чего осуществил квантование не только световых, но и упругих волн в твердом теле, введя не существовавшее до того понятие звуковых квантов фононов. В том же году дал последовательный вывод формулы Клейна-Нишины для рассеяния света на электроне, что имело важное значение для утверждения релятивистского волнового уравнения Дирака для электрона. В 1931 году, совместно с физиком С. П. Шубиным, разрабатывая квантовую теорию металлов, построил теорию фотоэффекта на металлах и теоретически указал возможность особых состояний электронов на поверхностях металлов так называемые «уровни Тамма». В 1934 году предложил и математически развил количественную теорию ядерных сил, в которой впервые показал возможность переноса взаимодействий электронами и нейтрино

 Научно-техническая революция: прогресс или трагедия?

Человечество всегда возлагало надежды на научные достижения. В 60-е годы люди связывали прогресс с автоматизацией, чуть позже – с решением проблемы термоядерного синтеза, которое дало бы неисчерпаемый источник энергии, в 70-е – 80-е годы – с развитием биологической науки, сулившее заманчивые перспективы в области генной инженерии. Сейчас информатизация и компьютеризация являются наиболее часто обсуждаемыми и развиваемыми отраслями. Технический и технологический фетишизм в наши дни не редкость. Им сильно заражена техническая интеллигенция, он проник в сферу хозяйственной и политической элиты. Нам должна быть чужда технологическая мифология, стремление всё и вся «машинизировать». Не человечество технично, а техника человечна. Она воплощает и выражает в себе то, что извлечено человечеством из мира, то, что утверждает его собственные разум и мощь. Как и в давние времена новое и непонятное кажется человеку опасным. Для слабого человеческого тела опасным может стать почти любой предмет, а мы без страха пользуемся электричеством и бытовой химией.

 Разрыв. Записки атомного физика

Это подлило масла в огонь. Флеров буквально обезумел от желания сделать открытие, начал нажимать на нас, и работа обратилась в сплошной хаос. День и ночь мы проводили одно облучение за другим, не имея времени на обдумывание накопленной информации. Давай, давай, давай! Вот-вот американцы откроют сто второй элемент. Надо торопиться. Потом, когда у нас будет свой циклотрон, можно будет не спешить. Однажды ко мне позвонила жена Флерова. Врач говорит, что у Георгия Николаевича совсем расшатаны нервы. Он не спит по ночам, и дело может плохо кончиться. Мне надо поговорить с ним. Ведь я его ближайший сотрудник, и, может быть, мне удастся на него воздействовать. Куда там. Работа продолжалась бешеным темпом Проводя наши опыты, мы одновременно усовершенствовали наш московский циклотрон, и в одно прекрасное время почувствовали, что здесь наш успех очевиден. Физики, занимавшиеся проблемой термоядерного синтеза, помогли нам, и мы начали подозревать, что интенсивность пучка частиц на нашем циклотроне выше, чем у американцев

 Проблема качества энергии

Точнее, сколько энергии и какого качества понадобится, для того чтобы выделяемой энергии оказалось достаточно для покрытия расходов на запуск процесса энерговыделения. Этот вопрос мы обсудим ниже в связи с проблемами термоядерного синтеза. О качестве энергии лазеров В простейших случаях ограничения на преобразование энергии низкого качества в энергию высокого качества очевидны. Приведу несколько примеров из близкой мне области — лазерной физики. При преобразовании обычного света в лазерное излучение (накачка лазера светом) часть энергии, как и следовало ожидать, теряется, т. е. переходит в тепло. Кроме того, излучение, накачивающее лазер, должно в свою очередь обладать сравнительно высоким качеством, в частности — иметь большую интенсивность, а часто и быть достаточно высокочастотным (коротковолновым). Трудности создания эффективных лазеров с прямой солнечной накачкой как раз связаны с невысоким качеством падающего на Землю светового потока. Если бы солнечное излучение было намного интенсивнее и существенно более коротковолновым, то создать эффективные лазеры с прямой солнечной накачкой было бы сравнительно просто. (Отмечу, что растения в отличие от технических устройств усваивают низкокачественную световую энергию с аномально высоким КПД.) Энергия излучения различных лазеров в свою очередь обладает разным качеством.

 Он между нами жил... Воспомнинания о Сахарове (сборник под ред. Б.Л.Альтшуллера)

Дана оценка образования частиц с конечной массой, а также обсуждается образование монополей и струн. Отмечено, что траектория с равным нулю относительным моментом устойчива (кстати, в этом месте статьи несколько опечаток не по моей вине — в частности, в 3 строчке сверху с.298 следует читать С > 2). В настоящее время изучаю работы по струнам. Пытался разрабатывать триангуляционную аппроксимацию мирового листка. Но оказалось, что это уже сделано, причем получены важные результаты. Собираюсь в следующем году продолжить изучение этого круга проблем. Хотел бы принять участие в обсуждениях по проблеме термоядерного синтеза (МТР, лазерное обжатие). Прошу сообщить об этом имеющих к этому отношение, а также А.Д.Линде. 10/XI86 С уважением А.Сахаров К сожалению, ему так и не удалось в дальнейшем работать в этих направлениях. Возвращение из ссылки в декабре 1986 г., активная общественно-политическая деятельность, избрание членом президиума АНСССР и народным депутатом СССР — эти этапы его жизни хорошо известны. Перед выборами в президиум АН СССР была затребована краткая справка о научной деятельности А.Д., которая и была составлена мной на основе уже имевшихся материалов

 Естествознание и техника в Росиии XX в.

Ученый часто выступал с лекциями в Обществе любителей естествознания, Физическом обществе и Политехническом музее. Вскоре после смерти ученого были изданы его "Общедоступные лекции и речи", в которых он хотел достичь гармонии между наукой и искусством и донести ее до слушателей. ТАММ ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ (1895–1971) Физик, лауреат Государственных (1946, 1953) и Нобелевской премии (1958). Родился во Владивостоке. Окончил Московский университет (1918). Работал в МГУ, Физическом институте АН СССР. Работы посвящены классической электродинамике, теории твердого тела, физической оптике, ядерной физике, теории элементарных частиц, проблеме термоядерного синтеза, прикладной физике. Создал школу физиков-теоретиков, многие из которых стали известными учеными: В. Л. Гинзбург, М. А. Марков, Д. И. Блохинцев, А. С. Давыдов, Е. С. Фрадкин, М. В. Келдыш и другие. ТИМИРЯЗЕВ КЛИМЕНТ АРКАДЬЕВИЧ (1843–1920) Естествоиспытатель-дарвинист, один из основоположников российской школы физиологов растений, чл.-корр. Российской АН. "Вечным спутником", книги которого и через 50 лет будут полны остроты и научного интереса, называли ботаника К. А. Тимирязева. Его произведения "Чарльз Дарвин и его учение", "Жизнь растения", "Солнце, жизнь и хлорофилл", "Наука и демократия" — непревзойденные образцы научной популяризации.

 Загрязнение окружающей среды

Будет накапливаться очень много «мегакюри» радиоактивных изотопов с большими периодами полураспада. Ожидается, что используемые сейчас реакторы в ближайшие 15—20 лет будут заменены реакторами-размножителями, в которых при каталитическом сжигании урана-238, тория-232 и, может быть, лития-6 будет происходить самовосстановление делящихся материалов. При этом значительно снизятся потребности в горючем, но это не решит проблемы уничтожения отходов. Предполагается, что когда-нибудь станет возможным использование энергии синтеза. С продуктами деления тогда было бы покончено, но, увеличилось бы количество веществ с наведенной активностью, в частности трития, который мог бы загрязнить гидрологический цикл в глобальном масштабе. Паркер (1968) подсчитал, что «если бы все атомные станции работали на реакции термоядерного синтеза, то в результате образовавшегося в энергетике трития доза загрязнения для всего земного шара к 2000 г. достигла бы недопустимого уровня!» Дополнительное обсуждение проблемы радиоактивных отходов.

 Термодинамика

Развитие связано , вообще говоря , с углублением неравновесности , а значит , в принципе с усовершенствованием структуры . Однако с усложнением структуры возрастает число и глубина неустойчивостей , вероятность бифуркации . Успехи решения многих задач позволили выделить в них общие закономерности , ввести новые понятия и на этой основе сформулировать новую систему взглядов - синергетику . Она изучает вопросы самоорганизации и поэтому должна давать картину развития и принципы самоорганизации сложных систем , чтобы применять их в управлении . Эта задача имеет огромное значение , и , по нашему мнению , успехи в ее исследовании будут означать продвижение в решении глобальных задач : проблемы управляемого термоядерного синтеза , экологических проблем , задач управления и других . Мы понимаем , что все приведенные в работе примеры относятся к модельным задачам , и многим профессионалам , работающим в соответствующих областях науки , они могут показаться слишком простыми . В одном они правы : использование идей и представлений синергетики не должно подменять глубокого анализа конкретной ситуации . Выяснить , каким может быть путь от модельных задач и общих принципов к реальной проблеме - дело специалистов.

 Термоядерный синтез для производства электроэнергии в России и проблемы этого проекта для общества

Сейчас этот проект стал международным. Совет ИТЭР по проекту международного экспериментального термоядерного реактора возглавляет Е.П.Велихов. США потратив 15 миллиардов долларов вышли из этого проекта, остальные 15 миллиардов уже потрачена международными научными организациями.2. Технические , экологические и медицинские проблемы. При работе установок управляемого термоядерного синтеза (УТС). возникают нейтронные пучки и гамма излучение, а так же возникают радиоактивные ядра (атомы) - радионуклиды. Источники монохроматических пучков нейтронов будут иметь энергию 14 Mэв. Нейтрон - элементарная частица с нулевым электрическим зарядом.Чуть больше массы протона. В свободном состоянии нестабилен и испытывает ветта распад."Из-за отсутствия у нейтонов электрического заряда они глубоко проникают внутрь большинства материалов, что позволяет их рассматривать как доcтаточно прозрачные среды для распространения нейтронных волн". (2)Топливом для УТС будет являться тритий - малотоксичный элемент. Период полураспала 12,43 лет. Проблему диффузии водорода через многие металлы, в частности через сталь опускаем. Лучшим из известных замедлителей нейтронов является тяжелая вода (D2О).

 Ядерные реакции и современная энергетика

Управление оказывается возможным благодаря существованию значительно более медленного процесса рождения запаздывающих нейтронов , обусловленных слабыми ядерными взаимодействиями. Выделяющаяся в реакторе тепловая энергия передается жидкому охладителю и впоследствии преобразуется в тепловую, электрическую или механическую форму. Несомненным преимуществом атомных электростанций является высокая энергетическая эффективность уранового топлива (отношение энергоотдачи к массе вещества), что приводит к значительному удешевлению его транспортировки и, следовательно, производимой энергии. К недостаткам использования ядерных реакторов в интересах энергетики следует отнести прежде всего экологическую опасность их топлива и продуктов, возникающих после деления, обусловленную их радиоактивностью. Так проблема утилизации отходов ядерного горючего и демонтажа отработавших запланированный срок ядерных котлов до сих пор не решена. Термоядерный синтез. Для осуществления реакции синтеза достаточно сблизить нуклоны на расстояние, достаточное для “включения” ядерных сил притяжения. Этому препятствуют электрические силы отталкивания, приводящие к возникновению потенциального барьера реакции (рис. 13 2), для преодоления которого нуклонам необходимо сообщить весьма значительную кинетическую энергию.

 Грозит ли нам "закат звезды"?

Запасы урана достаточно велики, и атомной энергии хватит еще надолго, даже с учетом роста энергопотребления в ХХI в. Во Франции уже сегодня 78 % электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии - 33%. При правильном использовании и серьезном отношении атомная энергетика оказывается вне конкуренции и с экологической точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем сжигание углеводородов. В частности, суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем радиоактивность отработавшего топлива всех атомных электростанций. Управляемый термоядерный синтез - практически неисчерпаемый и сравнительно дешевый источник энергии. Однако после недавнего приступа оптимизма здесь наступило явное затишье, и физики все дальше отодвигают экономически целесообразное решение этой проблемы (теперь уже не ранее XXII в.). Но даже если проблема получения дешевой энергии будет таким образом решена, при большом энерговыделении неизбежен перегрев приземного слоя атмосферы - парниковый эффект - с серьезными последствиями.

 Водень як альтернативний вид палива

Зміст Введення Водень на Землі Що таке воднева технологія? Як і з чого в даний час отримують водень? Отримання водню - майбутня технологія Багатоликий водень Роль водню і водневої технології у кругообігу речовин у природі Увага, водень! Проблеми отримання енергії Водневі двигуни Висновок Вступ Дослідження Сонця, зірок, міжзоряного простору показують, що найпоширенішим елементом Всесвіту є водень (в космосі у вигляді розжареної плазми він становить 70% маси Сонця і зірок). За деякими розрахунками, кожну секунду в глибинах Сонця приблизно 564 млн. тонн водню в результаті термоядерного синтезу перетворюються в 560 млн. тонн гелію, а 4 млн. тонн водню перетворюються на потужне випромінювання, яке йде в космічний простір. Немає побоювань, що на Сонці незабаром вичерпаються запаси водню. Воно існує мільярди років, а запас водню в ньому достатній для того, щоб забезпечити ще стільки ж років горіння. Людина живе в воднево-гелієвої всесвіту. Тому водень представляє для нас дуже великий інтерес. Вплив і користь водню в наші дні дуже велика. Практично всі відомі зараз види палива, за винятком, зрозуміло, водню, забруднюють навколишнє середовище.

 Преджизнь. Открытость. Нелинейность. Аттракторы

Корень технической проблемы заключался в том, чтобы уменьшить контакт раскаленной плазмы со стенками реактора и уменьшить энергетические затраты на удерживающие ее магнитные поля. Вычислительные эксперименты, проведенные в 60-х годах, показали неожиданную вещь: существует такой режим сверхбыстрого сжатия и разогрева плазмы, при котором показатель ее температуры на графике взлетает вверх почти вертикально, стремясь к бесконечности, а вот пространственный объем клубка, то есть островка тепла в окружающем холодном мире, не расползается, оставаясь в первоначальных границах. Получается, что плазма создает границы вокруг себя из самой себя. Этот нелинейный эффект позволяет в десятки тысяч раз снизить энергию, которая требуется для инициирования реакции термоядерного синтеза. Необычность такого состояния плазменной среды заключается в том, что в любых нормальных условиях потенциал “тепло — холод” стремится к выравниванию, подобно тому как порция холодного молока, влитого в горячий кофе, делает его теплым. А вот синергетика — чем она и привлекательна для пытливых умов, тяготеющих к необычному в окружающем нас мире, — доказывает возможность движения в противоположном направлении: от расползания к локализации тепла, от равновесия к возрастающему неравновесию и созданию структур в состояниях, далеких от равновесия.

 Волновой генетический код

О ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ЛАЗЕРА НА ИНФОРМАЦИОННЫХ БИОМАКРОМОЛЕКУЛАХ Прошло несколько десятилетий после того, как лауреаты Нобелевской премии академики РАН А.Н.Прохоров, Н.Г.Басов (Россия) и Чарльз Таунс (США), высказали идею, а затем реализовали ее, о возможности создания квантовых генераторов. Сейчас трудно сказать, в какой области науки и техники они не применяются (от биологии и медицины до лазерного термоядерного синтеза). Последующие исследователи внесли свой крупный вклад в развитие этой проблемы. В данной части работы ставится вопрос: можно ли i vi ro создать лазер на информационных биомакромолекулах, прежде всего на ДНК, РНК и хромосомах? Вряд ли может идти речь о создании энергетически мощных лазеров на этих структурах. Вопрос звучит по-иному: какие новые знания мы можем получить о ДНК, РНК и хромосомах, создав такой лазер и исследуя характер его излучения? Можно думать, что это будут принципиально новые данные. Например, об их нелинейной динамике, в том числе солитонного типа, о ровибронных колебаниях, о модуляциях дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма, переносе энергии в другие, ранее недоступные (в таком варианте методологии) слои информации.

 Судьба термоядерного синтеза

В ходе термоядерной реакции энергия выделяется при соединении легких атомов в более тяжелые. Чтобы добиться этого, необходимо разогреть газ до температуры свыше 100 миллионов градусов – намного выше температуры в центре Солнца. Газ при такой температуре превращается в плазму. Атомы изотопов водорода при этом сливаются, превращаясь в атомы гелия с выделением большого количества нейтронов. Электростанция, работающая на этом принципе, будет использовать энергию нейтронов, замедляемых слоем плотного вещества (лития) . Термоядерный синтез, научно-техническая проблема осуществления синтеза легких ядер с целью производства энергии. Решение проблемы будет достигнуто в плазме при температуре Т>108К и выполнении критерия Лоусона ( 108с, >1022см–3). В первых реакторах (токамаки, стеллараторы, зеркальные ловушки и т.д.) удержание и термоизоляция плазмы осуществляются в магнитных полях различной конфигурации. В импульсных системах плазма создается при облучении твердой мишени (крупинки смеси дейтерия и трития) сфокусированным излучением мощного лазера или электронными пучками: при попадании в фокус пучка малых твердотельных мишеней происходит последовательность термоядерных микровзрывов.

 Интерференция и дифракция

ОВФ уже сейчас используется в реально действующих экспериментальных установках по управляемому лазерному термоядерному синтезу, где приходится решать задачу одновременной фокусировки разогревающего излучения нескольких сверх мощных лазеров на небольшой дейтериевой мишени. С точки зрения теории решение проблемы ОВФ представляет самостоятельный интерес, поскольку представляет собой пример восстановления упорядоченного излучения после его искажения на хаотической структуре. Иногда о процессе ОВФ говорят как об обращении во времени классически необратимого процесса или даже просто об обращении времени. Список литературы

 У истоков новой педагогики: создание и деятельность 2-го МГУ в 1917-1930 гг.

Всемирную известность имели работавшие на физико-техническом отделении педфака покоритель Арктики, один из первых Героев Советского Союза, автор трудов по высшей алгебре (теории групп), разработчик гипотезы образования тел Солнечной системы в результате конденсации осколочного газово-пылевого облака, один из основателей и редакторов Большой Советской Энциклопедии Отто Юльевич Шмидт; автор многочисленных трудов по физике звезд В.С. Фесенков; автор фундаментальных трудов и основатель научной школы по спектроскопии и спектральному анализу, первооткрыватель селективного рассеянья света Г.С. Ландсберг; один из основателей советской школы теории чисел и теории вероятности А.Я. Хинчин; будущий лауреат Нобелевской премии, автор трудов по ядерной физике, теории излучения, теории твердого тела, по проблемам управляемости термоядерного синтеза И.Е. Тамм; математик, основатель научной школы по топологии, автор трудов по теории множеств и теории функций П.С. Александров, Б.Ф. Добрынин, В.Ф. Каган и другие. Мало какой другой педагогический, да и не только педагогический вуз в стране и мире мог похвастаться таким соцветием работавших в нем выдающихся физиков.

 Формирование этоса научного сообщества в новосибирском Академгородке, 1960-е годы

В результате в советской идеологии формируется идея научно-технической революции и утверждается тезис о "соединении НТР с преимуществами социализма", ставший официальной доктриной коммунистического режима с начала 70-х годов. Самооценка ученых пока еще остается достаточно высокой, однако выясняется, что многие обещания, данные обществу самими учеными или от имени ученых (последние в этом случае выступили в положении "заложников"), выполнить не удалось. В их числе — управляемый термоядерный синтез и, соответственно, решение энергетической проблемы, резкое повышение продуктивности сельского хозяйства за счет его химизации и насыщения техникой и т. п. К тому же в Академгородке происходит ряд неудач локального характера, заставивший задуматься об универсальности столь популярной математической методологии, в частности, конфуз с якобы имевшей место "расшифровкой" древних рукописей майя. Убежденность в эвристических возможностях математического моделирования социально-экономических процессов также начинает таять. Профессия ученого все еще считается весьма привлекательной, конкурсы в исследовательские университеты, в том числе и в недавно созданный Новосибирский, держатся на высоком уровне.