СОДЕРЖАНИЕ

1. Импульсная составляющая в трактовке температуры.

1.1. Устоявшиеся представления о механическом аналоге температуры.

1.2. Трактовка температуры с учётом импульсной составляющей.

1.3. Моделирование равновесного состояния исходя из распределения Максвелла с целью выявления механического аналога температуры.

1.4. Температурные эффекты в свете новых представлений.

1.4.1. Равновесное состояние смеси газов.

1.4.2. Фазовые переходы 1-го рода, равновесие фаз.

1.4.3. Фазовые переходы второго рода.

1.4.4. Закон Дюлонги и Пти, теория Дебая.

1.4.5. Электронная и ионная температура плазмы.

1.4.6. Эксперименты по определению скоростей молекул в зависимости от температуры.

1.5. Выводы из пункта - 1.

2. Температурный эффект Z - машины исходя из импульсных представлений.

2.1. Возможное применение импульсных источников жёсткого рентгеновского излучения на основе Z - технологии.

2.1.1. Термоядерный синтез.

2.1.2. Ракетные технологии.

3. О перспективах управляемого ядерного синтеза.

Эксперименты на мощном источнике импульсного рентгеновского излучения, получившего название Z - машины по конструкции электрода, проводились в исследовательской лаборатории Сандия, в штате Нью-Мексико, США. Самым значимым был эксперимент, выдавший температуру плазмы в два миллиарда градусов, превысившей температуру в центре звёзд. Отметим, что планируемая температура плазмы на токамаке проекта ITER предполагается в 400 миллионов градусов. Автор этих строк много времени посвятил изучению параметра температура, центрального понятия теории теплоты. Эти исследования изложены в [10, 12, 13]. Главным в этих исследованиях было рассмотрение температуры с позиции импульсных представлений. Из этих представлений стало понятным, почему замена материала электрода с вольфрама на сталь привела к скачку температуры.

Температура - это то, что выравнивается в процессе установления равновесия в термодинамической системе, т.е. характеризует тепловое равновесие тел. Как установлено из практики в процессе установления равновесия, от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой передаётся энергия.

Проведённые эксперименты и численные расчёты показали, что в состоянии равновесия различные газы не имеют ни каких равных механических характеристик, ни средних кинетических энергий, ни средних модулей импульсов. Можно говорить лишь о равном обмене порциями энергии с учётом флуктуаций. Причём эти порции различны между разными подсистемами смеси газа и зависят от размеров и параметров системы и подсистем. Анализ всей совокупности расчетов выявил чёткую зависимость результата взаимодействия от соотношения масс частиц газов. В состоянии равновесия средние энергии частиц различных газов не одинаковы. Чем тяжелее газ, тем меньше его средняя кинетическая энергия частиц и наоборот больше средний модуль импульса частиц.

Z- машина представляет собой устройство, в котором ток силой 20 млн. ампер пропускается через активную зону диаметром примерно 20 мм., ограниченную вертикальными вольфрамовыми проволоками. При прохождении тока проволочки мгновенно превращаются в облако заряженных частиц – плазму. Захваченная сильным магнитным полем, плазма стягивается в тонкий шнур с диаметром меньше миллиметра, и, естественно, тормозится. При практически мгновенном торможении ионов и электронов происходит взрывное выделение энергии в виде рентгеновского излучения. При этом температура плазмы повышается до нескольких миллионов градусов. В одном из экспериментов вольфрамовые проволочки были заменены стальными. Совершенно неожиданно для исследователей это привело к росту температуры на три порядка, до 2-х миллиардов градусов.

Выскажем причину температурного скачка при переходе с вольфрама на сталь, с учётом импульсных представлений о температуре. Плазма представляет собой смесь газов, состоящую из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ионов или, в случае высокой температуры и, следовательно, полной ионизации, ядер атомов. Причём при высокой температуре (в миллионы градусов), плазма называется классической по причине свойств, схожих с классическим газом. Существенной особенностью плазменного газа является огромная разница в массах частиц: электронов и ядер. Так масса ядер в вольфрамовой плазме более чем в 300.000 раз превышает массу электронов, а в железной плазме в более чем в 100.000 раз. Это самым существенным образом сказывается на соотношении энергий частиц в равновесном состоянии.

Сегодня на пути к реализации управляемого ядерного синтеза развиваются три главных направления: токамак, холодный ядерный синтез и импульсный ядерный синтез по технологии Z- машины. В данной работе и в [14], например, автор показывает пути, позволяющие получить требуемые макросечения реакций синтеза. А вот для технологии токамак, несмотря на многие десятилетия усилий, эта проблема не решается. Уже сам длительный период неудач говорит о тупиковом пути решения управляемого ядерного синтеза с помощью данной технологии. Но и теория и практика токамаков показала главные неодолимые препятствия на пути этой технологии. Это и чрезвычайная неустойчивость плазмы, приводящая к авариям и малое макросечение реакций синтеза из-за низкой плотности плазмы токамака. В этой работе мы показали ещё одну причину неудач. Подводимая в токомаке энергия тратится в основном на разогрев электронной подсистемы плазмы и на порядки меньшая доля достаётся подсистеме ядер, в среде которых протекает реакция синтеза. Вот эти три причины в совокупности и делают технологию токомаков не реализуемой. Увеличение температуры на токомаке проекта ITER до 400 миллионов градусов только усугубляет проблемы.

Для реализации управляемого ядерного синтеза наиболее перспективными видятся импульсные технологии Z- машины и холодный ядерный синтез. Я не против проекта ITER, на который потрачено по некоторым данным порядка 16 млрд. долларов за более чем десяток лет. Но если бы часть этих средств выделить энтузиастам новых направлений ядерной физики (Росси, Пархомов, Корнилова, Фоминский, Тайлейархан и др.), то пользы видимо было бы больше. Но я не против проекта ITER, так как при этом развивались и сопутствующие технологии и теоретические выкладки. Ведь в тоже самое время люди тратят порядка 1,5 - 2,0 триллиона долларов в год на оборону друг от друга, на цели убивать друг друга.

формате PDF (560Кб)