Savollar termoyadro sintezining mohiyati nimada? Javob

SAVOLLAR
1.TERMOYADRO SINTEZINING MOHIYATI NIMADA?
Javob :Termoyadro reaksiyasi Quyoshda doimiy ravishda amalga oshadigan uzluksiz jarayondir. Ushbu reaksiyani boshqarish imkoni topilsa, insoniyat ekologik toza va tugamaydigan energiya manbaiga ega bo‘lar edi. hozirgi vaqtda yadro reaktorlarida sodir bo‘ladigan yadro sintezlaridan farqli ravishda termoyadro sintezida atomlar parchalanishi emas, ularning qo‘shilishi tushuniladi. Bu jarayon birmuncha murakkab bo‘lib, buning natijasida geliy va ulkan energiya ishlab chiqariladi.
Shu bilan birga, ushbu soha istiqbolli bo‘lishiga qaramay, olimlar termoyadro reaktorlarini ishlab chiqishda katta qiyinchiliklarga duch kelishmoqda. Bunda tasavvur qilib bo‘lmas darajada qizdirilgan plazmani nazorat qilish uchun o‘ta quvvatli magnit maydonlarini hosil qilish muhim rol o‘ynaydi. Energiyani ishlab chiqishda aynan plazmaning barqaror holatini saqlab turish zarur hisoblanadi.
2.Boshqariladigan Termoyadro sintezi Vazifalari va Ahamiyati nimalardan iborat?
Javob: BTS, yaʼni boshqariluvchan termoyadroviy sintez, bu — mutlaqo yangicha energiya manbai boʻlib, u oʻta yengil yadrolarning birikuvi natijasida hosil boʻladigan ulkan miqdordagi energiyaga asoslanadi. Bu bemisl qudratli, ekologik sof, radiatsion jihatdan esa xavfsiz va amaliyotda mutlaqo tugab-bitmas energiya manbai insoniyat hayotining ravnaq topib, gullab-yashnashi uchun asos boʻlib xizmat qiladi.

BTS boʻyicha ilmiy tadqiqot ishlari oʻtgan asrning 50-yillaridan boshlangan boʻlib, uning sarchashmasida atoqli olimlar Saxarov, Tamm, Lavrentyev hamda Spitserlar turishgan. Atoqli fizik Kurchatovning saʼy-harakatlari bilan ushbu loyihaning ilk kunidan boshlab unda dunyoning boshqa yetakchi mamlakatlarining olimlari ham hamkorlik qila boshladilar.

3.Termoyadroviy energetikaning afzalliklari haqida nimalarni bilasiz?
Javob: Termoyadroviy energetikaning afzalliklari haqida Rossiya Fanlar akademiyasining akademigi, Kurchatov nomidagi Yadroviy tadqiqotlar institutining rahbari, xalqaro reaktorni yaratish gʻoyasining mualliflaridan biri, qolaversa, uning rahbarlari tarkibiga kirgan taniqli olim Yevgeniy Pavlovich Velixov shunday deydi:

— Bu birinchidan, issiqlik stansiyalari va gidroelektr stansiyalaridan koʻra million barobar kattaroq, ulkan energiya quvvatidir, hatto ular uran atom stansiyalaridan ham koʻra kuchliroqdir. Shu sababli ularni yaratish oʻta dolzarb vazifadir, negaki hayotimizdagi energiyaga boʻlgan ehtiyoj tobora oshib bormoqda. XXI asrda bu ehtiyoj 3-4 barobar, hatto undan ham koʻproq oshadi, zero, u paytga borib koʻplab mutlaqo yangicha texnologiyalarni, birinchi galda vodorodli energetikani quvvat bilan taʼminlash kerak boʻladi. Qolaversa, vodorodni — yaʼni eng oqilona motor moyi sifatidagi mahsulotni olish sohasini taʼminlash joiz, suvning parchalanishi termik boʻladimi yoki elektrolitik tarzda boʻladimi, bundan qatʼi nazar, nihoyatda energiyatalab jarayondir. Buning ustiga, tobora oshib borayotgan ichimlik suvi tanqisligi, yaʼni chuchuk suvga boʻlgan ehtiyoj son-sanoqsiz suv tozalash qurilmalarini bunyod etishni taqozo qiladi. Buni esa termoyadroviy reaktorlarsiz amalga oshirish mushkuldir. Negaki, mazkur jarayonlar ham oʻta katta energetik quvvatlarni talab etadi.

Ikkinchidan, bu quvvat ekologik toza va radiatsiya jihatidan xavfsiz. Undan foydalanish chogʻida sogʻliq uchun mutlaqo zararsiz boʻlgan ozgina miqdorda geliy gazi ajralib chiqadi. Holbuki, organik yoqilgʻidan foydalanishda, xususan, koʻmirdan foydalanganda ulkan miqdordagi chiqindilar chiqadi. Misol uchun, 1000 tonna sifatsiz koʻmirdan 500 tonnadan koʻproq kul va kalsiyning nitratlari hamda sulfatlari ajralib chiqadi va ushbu moddalarni qayta ishlab boʻlmasligi bois ular juda katta hududdagi yerlarni hayot uchun yaroqsiz qilib qoʻyadi. Atmosferaga esa koʻplab miqdordagi karbonat kislotasi va suv bugʻlari ajralib chiqishi natijasida issiqxona effekti yuzaga kelib, iqlimning yomonlashishiga sabab boʻladi.
4.Termoyadroviy traktor xususiyatlarini sanab bering va tushuntiring?
Javob:Termoyadroviy reaktor atom reaktoridan bir necha bor xavfsizdir, sababi, unga yoqilgʻi atom reaktori kabi birvarakay emas, balki bir necha grammlab solinadi. Reaktor ishdan chiqqudek boʻlsa, unda kechayotgan reaksiyalar soniyaning milliondan bir ulushi ichida oʻz-oʻzidan avtomatik tarzda toʻxtaydi, uranning parchalanishidagi zanjirli reaksiyani esa toʻxtatish ancha mushkuldir. Chernobilda yuz bergan fojia vaqtida bundan qutulish uchun, yaʼni radiaktiv nurlanishga manba boʻlib qolgan portlashdan ajralgan siniqlarni bartaraf etish uchun qanchalik mashaqqatli ish qilingan va bir necha oy vaqt ketgan edi. Endi yangicha texnologiyalarda bunga oʻrin yoʻq. Albatta, neytronlar oqimi qurilma elementlarini aktivlashtiradi, biroq endi bu radioaktivlik metallarning, qurilma qismlarining ichida sodir boʻlgani uchun deyarli xavf tugʻdirmaydi. Tritiyning radioaktivligi esa u qadar katta emas, tezda parchalanib, tarqab ketadi.
5.Vodorod izatoplari energiya manbasi sifatida ishlatilish usullari ,va ahamiyati nimalarda namoyon boʻladi?
Javob:Deyteriy moddasi dengiz suvi tarkibida juda koʻp miqdorda mavjuddir, tasavvur qilyapsizmi, bir chelak ogʻir suv bir yilga yetishi mumkin. Tritiy esa tabiatda nihoyatda koʻp uchraydigan yoki atom elektrostansiyalarining chiqitlaridan ham olish mumkin boʻlgan litiyni sintez qilish orqali hosil qilinadi. Tritiyning oʻrniga yengil geliy He3 dan ham foydalanish mumkin. Toʻgʻri, bu modda Yer sayyorasida mavjud emas, biroq Oyda juda koʻp miqdorda. Bunda reaktor konstruksiyasiga zarar yetkazuvchi va muayyan darajadagi reaktivlikni keltirib chiqaruvchi neytronlarning oqimi sezilarli darajada pasayib, konstruktorlarning muammolari anchagina kamayishiga erishiladi. Biroq bu reaksiyalarning optimal harorati nihoyatda katta, yaʼni 300 — 400 million gradusni tashkil etadi. Shu sababli ushbu gʻoyani ayni paytda amalga oshirish imkoniyati yoʻq, deyish mumkin.

Ishlatiladigan yoqilgʻining arzonligiga qaramasdan termoyadroviy elektrostansiyadan olinadigan energiyaning narxi atom stansiyasinikidan deyarli farq qilmaydi, sababi uni yaratishga ketadigan sarmoya xarajatlari juda katta boʻladi. Yuqori darajadagi oʻtkazuvchanlikka ega gʻaltaklar, neytronlar oqimiga va plazmaning hamlasiga dosh berishi lozim boʻlgan reaktorning birinchi devorini yaratishning oʻzi boʻlmaydi axir. Biroq tajribalar koʻrsatishicha, yuqori texnologiyalarga asoslangan energetika, oxir-oqibatda, baribir ustunlikka ega boʻladi. Bugungi kunning oʻzidayoq biz atom energetikasi mutlaqo foydali ekanligiga guvoh boʻlib turibmiz: zero, ushbu sohaga zarur kapital mablagʻlar allaqachon tikilgan, U235 yoqilgʻisi u qadar qimmat emas, vodorod va geliy hamda boshqa yengil moddalar mutlaqo tekin deyish ham mumkin.

6.Sovuq termoyadroviy va gidrino ishlab chiqarish sohalari nimalardan iborat?
Javob; Sovuq termoyadroviy va gidrino ishlab chiqarish cheksiz, arzon va toza energiya ishlab chiqarish uchun muqaddas graildir. Sovuq sintez olimlarni hafsalasi pir qildi. Ular unga ishonishni xohlashdi, lekin ularning umumiy fikri bu xato deb qaror qildi. Muammoning bir qismi taklif qilinayotgan hodisani tushuntirish uchun umumeʼtirof etilgan nazariyaning yoʻqligi edi – fiziklar aytganidek, nazariya bilan tasdiqlanmaguncha tajribaga ishonib boʻlmaydi.

Millsning o'z nazariyasi bor, ammo ko'plab olimlar bunga ishonmaydilar va gidrinoslarni ehtimoldan yiroq deb bilishadi. Jamiyat sovuq sintezni rad etdi va Mills va uning ishiga e'tibor bermadi. Mills ham xuddi shunday qildi, sovuq termoyadroviy soyaga tushmaslikka harakat qildi.

Ayni paytda, sovuq sintez maydoni o'z nomini past energiyali yadro reaktsiyalariga (LENR) o'zgartirdi va mavjud bo'lishda davom etmoqda. Ba'zi olimlar Fleischmann-Pons effektini tushuntirishga harakat qilishda davom etmoqdalar. Boshqalar yadroviy sintezni rad etishdi, ammo ortiqcha issiqlikni tushuntirishi mumkin bo'lgan boshqa mumkin bo'lgan jarayonlarni o'rganmoqdalar. Mills singari, ular ham tijorat maqsadlarida foydalanish imkoniyatlariga jalb qilingan. Ular asosan sanoat ehtiyojlari, maishiy va transport uchun energiya ishlab chiqarishga qiziqishadi.
7.Yangi energiya texnologiyalarini bozorga chiqarish maqsadida yaratilgan oz sonli kompaniyalar har qanday texnologiya startapi nimalarda koʻrish mumkin?
Javob: Yangi energiya texnologiyalarini bozorga chiqarish maqsadida yaratilgan oz sonli kompaniyalar har qanday texnologiya startapiga o'xshash biznes modellariga ega: yangi texnologiyani aniqlash, g'oyani patentlashga harakat qilish, investorlarning qiziqishini jalb qilish, moliyalashtirish, prototiplarni yaratish, namoyish o'tkazish, sotuvga ishchi sanalari qurilmalar e'lon. Ammo yangi energiya dunyosida muddatlarni buzish odatiy holdir. Hali hech kim ishlaydigan qurilmani namoyish qilishning yakuniy qadamini qo'ygani yo'q.
Umuman olganda, bitta vodorod elektroni eng maqbul tuproq orbitasida bo’lgan holda o’z yadrosi atrofida aylanadi. Vodorod elektronini yadroga yaqinlashtirish shunchaki mumkin emas. Ammo Millsning aytishicha, bu mumkin.
8.Termoyadro sintezi jarayonidan energiya manbai sifatida foydalanish imkonli bo‘lishi uchun, zarrachalarning zichligi va ularni bir-biri bilan chegaraviy yaqin masofada tutib turish muddati (vaqti) ko‘paytmasi muayyan qiymatd qanday boʻlishi kerak?
Javob: Termoyadro sintezining mohiyati shundaki, unda reaksiya davomida nisbatan yengil kimyoviy elementlar yadrosidan og‘irroq elementlar shakllantiriladi. Bunday yadroviy sintez reaksiyalarning aksariyatida, reaksiya natijasida hosil bo‘lgan yangi element yadrolarning massasi (ba'zan bunga qo‘shimcha ravishda, ikkilamchi mahsulotlar massasi ham qo‘shiladi) reaksiyada ishtirok etayotgan boshlang‘ich yadrolarning massasidan kam bo‘lib chiqadi. Eynshteynning mashhur E=mc2 formulasiga ko‘ra, mazkur jarayonda, o‘sha ortib qolayotgan massa - sof energiyaga aylanib chiqib ketadi. Aynan shunday yadroviy sintez reaksiyalari orqali odamzot o‘z ehtiyoji uchun kerak bo‘lgan energiya ishlab chiqarishi mumkin.

Yulduzlarning energiya bilan ta'minlaydigan asosiy manbai bu - vodorod yadrosidan, ya'ni, protonlarda geliy elementini sintez qiladigan termoyadro sintez reaksiyasidir. Bunday reaksiya uch bosqichda kechadi: birinchi bosqichda, oddiy vodoroddan uning nisbatan og‘irroq izotopi - deyteriy shakllanadi. Bu - ikkita protonning o‘zaro to‘qnashishi natijasida sodir bo‘ladi. Vodorod va uning izotoplarini bu tarzda sintez qilish - termoyadro reaksiyalari ichida eng soddasi bo‘lib, uni laboratoriya sharoitida takrorlashga bo‘lgan urinishlar XX-asr o‘rtalaridan buyon fizik-yadroshunoslarning diqqat e'tiboridan tushmayotir. Mutaxassislarni bunday vodorod sintezi reaksiyasini sun'iy hosil qilishga nisbatan ilhomlantirayotgan omil juda oddiy. Agar bunday reaksiyani maxsus reaktorlarda inson tomonidan hosil qilinsa va uni boshqarishni uddalansa, bu orqali bitmas-tuganmas va arzon energiya manbaiga ega bo‘lish mumkin. Axir, dunyo okeanida deyteriy zaxiralari tiqilib yotibdi. Buning uchun deyteriy yadrolarini o‘zaro reaksiyaga kirishishga majbur qilish kera xolos...

9.Louson kriteriyasi haqida nimalarni bilasiz?
Javob: Louson kriteriysi aynan shu masala yuzasidan tushuntirish beradi. Bu kriteriy energiya olinadigan termoyadro sintezi reaksiyasini barqaror va bardavom bo‘lishi uchun zarur bo‘lgan reaksiyalarning bir soniyada yuz berishi kerak bo‘lgan minimal sonini, ya'ni, chastotasini belgilaydi. Sun'iy termoyadro sintezi reaksiyasini ikki xil yo‘l bilan hosil qilish mumkin. Birinchi usulda - o‘zaro ta'sirlashishi lozim bo‘lgan zarrachalarning bir muhitdagi joylashuv zichligini imkon qadar o‘ta yuqori zichlikka olib chiqish kerak. Ya'ni, bunda zarrachalarning o‘zaro to‘qnashib, geliy hosil qilish ehtimoli orttiriladi. Ikkinchi usulda - zarrachalarni eng minimal chegaraviy masofada lekin uzoqroq muddat davomida ushlab turiladi. Bu orqali zarrachalarga o‘zaro reaksiyaga kirishish uchun qancha kerak bo‘lsa, shuncha vaqt beriladi. Lekin bunda aynan qancha vaqt ketishini aniq bilishning deyarli iloji yo‘q va u juda uzoq kutishga majbur qilishi mumkin. Xulosa qiladigan bo‘lsak, termoyadro sintezi energiya yetkazib berishni boshlashi uchun

Nt> ≈1020

shart bajarilishi kerak ekan. Bunda N - zarrachalarning konsentratsiyasi (hajm birligidagi zarrachalar soni); t esa vaqt (soniya birligida). Aynan shu ifoda ilm-fanda Louson kriteriysi deb ataladi va u boshqariladigan termoyadro sintezi reaksiyasining boshlanishi uchun taqozo qilinadigan zaruriy sharoitni belgilaydi. Uning mohiyati shundan iboratki, reaksiyaning boshlanishi uchun zaruriy haroratga yetish asnosida, zarrachalarning konsentratsiyasi (yoki zichligi) va ushbu zichlikni ta'minlay oladigan hajmni tutib turishga sarflanadigan vaqt qiymatlarini muayyan murosaga keltirish zarur bo‘ladi. Ya'ni, zarrachalarning nisbatan kam konsentratsiyasi bilan ham, lekin, ularni keraklikcha uzoq vaqt birga tutib turish orqali ham termoyadro sintezini boshlab yuborish mumkin; yoki, kamroq vaqt sarflab, lekin, zichlikni o‘ta yuqori darajalargacha oshirish orqali ham sun'iy termoyadro sintezi reaksiyasini hosil qilish mumkin.

Fizik-yadroshunos-muhandis mutaxassislar boshqariladigan termoyadro sintezini hosil qilish uchun har ikkala usulni ham qo‘llab ko‘rishgan. Ya'ni, ular reaktorlarda vodorodni siqib, keyin esa uni plazma holatiga o‘tgunicha qizdirishgan. Keyin esa, o‘sha plazma holatidagi vodorodni termoyadro sintezi jarayonida ushlab turishgan. Muhandis-yadroshunoslar ushbu usullarni shartli ravishda "magnit qopqoni" hamda "inersial qopqon" deb ataydilar.

"Magnit qopqoni"da plazmani o‘ta yuqori quvvatli magnit maydoni vositasida tutib turiladi. Harorat ortishi bilan magnit maydonini kuch chiziqlari zichlashadi hamda qaynoq plazma konteyner devorlaridan itarilib, konteyner markazida zichlasha boshlaydi. Zarrachalarning zichligi va ularni o‘zaro yaqin masofada tutib turish muddati Louson kriteriysi orqali aniqlanadigan chegaraviy qiymatni kesib o‘tishi bilanoq termoyadro sintezi reaksiyasi boshlanib ketadi. Hozirda bunday yuqori kuchlanishli magnit maydon hosil qila oladigan, ya'ni, magnit qopqonini amalda yaratish imkoni beradigan texnik yechimlar, tajriba-sinov uskunalari tariqasida bo‘lsa-da, harholda jahonning ayrim yetakchi fizika ilmiy dargohlarda allaqachon mavjud. Shunday texnik yechimlardan birini Buyuk Britaniyaning Kalxem hududida joylashgan "JET" (Joint European Torus) butun Yevropa qo‘sha loyihasi uskunalarida ko‘rish mumkin. JET loyihasi doirasida tajriba-sinov tariqasida termoyadro sintezini boshlanishi uchun zarur sharoitlarni hosil qilish tajribalari o‘tkazib ko‘rilgan va muayyan kichik muvaffaqiyatlarga ham erishilgan. Lekin, ushbu loyihada o‘tkazilgan sinovlar shuni ko‘rsatdiki, JET uskunalarida hosil qilingan boshlang‘ich sharoitlar orqali boshlab olingan termoyadro sintezi reaksiyasidan olinadigan energiya, ushbu uskunalarni ishga tayyorlash va reaksiyani boshlash uchun sarflangan energiya va xarajatlarni oqlamas ekan. Sodda qilib aytganda, JET loyihasining uskunalari hali mukammal emas va samarasiz bo‘lib chiqdi. Shunga o‘xshash loyihani avval Sobiq Ittifoq yadroshunos fiziklari, keyinchalik, MDH va asosan Rossiyalik fizik-yadroshunoslaridan iborat ilmiy guruhlar ham amalga oshirishga urinib ko‘rishgan bo‘lib, ularning loyihasi "TOKAMAK" deb nomlangan
10.Inersial qopqonning mohiyati?