| |||
| ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ Научные открытия в области физики плазмы. Научное открытие "Образование высокотемпературной плазмы в высокочастотном разряде". Формула открытия: "Экспериментально обнаружено неизвестное ранее явление образования высокотемпературной стационарной плазмы с электронной температурой 1000°К при мощном высокочастотном разряде в газах (гелий, водород, дейтерий и др.) или их смесях, находящихся при атмосферном ила более высоком давлении. Шнуровой разряд, в котором заключена горячая плазма, локализован внутри объемного резонатора в области максимальной концентрации высокочастотного электрического поля и окружен термоизолирующим слоем из частично ионизированного газа". Автор: П. Л. Капица. Номер и дата приоритета: № 87 от 21 апреля 1959 г. Описание открытия. С разных сторон подходят ученые к сложной проблеме исследования и использования плазмы. До сих пор речь шла о нагреве плазмы, изолированной от стенок реактора сильным магнитным полем, о надежной термоизоляции, так как соприкосновение горячей плазмы с твердыми стенками установки или частицами газа, казалось, неизбежно должно повести к ее охлаждению, к утечке энергии. В 1959 году академик Петр Леонидович Капица открыл новое физическое явление в плазме. Он обнаружил, что при мощном высокочастотном разряде в плотных газах при атмосферном или более высоком давлении образуется стационарная плазма, имеющая высокую электронную температуру. Это означает, что плазма практически полностью ионизирована. Значит, в крупных установках можно нагревать ионы до температуры, при которой начнутся реакции термоядерного синтеза. Конечно, путь этот может оказаться трудным и длительным. Однако нет сомнений в том, что открыто новое направление в решении важнейшей научно-технической проблемы. Многие годы академик Капица занимался развитием нового направления - электроникой больших мощностей. Он изобрел высокочастотные генераторы нового типа - планотрон и ниготрон, излучающие большую непрерывную мощность. В 1950 году после создания планотрона, генерируемая им мощность была пропущена через кварцевый шар, наполненный гелием. В гелии вспыхнул разряд, имеющий четкие границы, и через несколько секунд кварцевый шар расплавился. Это наблюдение привело к гипотезе о природе шаровой молнии, высказанной П. Л. Капицей в 1955 году. При дальнейшем исследовании разряда с использованием более мощного генератора - ниготрона было открыто новое физическое явление - существование внутри разряда высокотемпературной плазмы. Образование такой плазмы было экспериментально доказано многочисленными опытами, проведенными коллективом Физической лаборатории АН СССР, возглавляемой академиком П. Л. Капицей. Исследования велись во всех областях спектра, начиная от ультрафиолетового и кончая инфракрасным. Было проведено измерение высокочастотных характеристик плазменного шнура и изучено влияние на плазму сильного постоянного магнитного поля. Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что во внутренней области плазменного шнура находилась полностью ионизированная плазма с электронной температурой порядка миллиона градусов. Почему же эта температура не передавалась окружающему газу? Каков здесь механизм термоизоляции? П. Л. Капица так объясняет это явление. Поскольку плазма значительно горячее, чем окружающий ее газ, она имеет значительно меньшую, чем он, плотность и по отношению к нему находится как бы в другом состоянии. Поэтому на границе плазмы образуется двойной электрический слой, упруго отражающий электроны внутрь плазмы и препятствующий теплопереносу. Нечто подобное происходит на стенках обычных газоразрядных трубок. Возникновение на границе с газом температурного скачка и обусловленное им существование внутри разряда высокотемпературной плазмы - новое интересное физическое явление. В связи с этим дальнейшие эксперименты, связанные с увеличением масштаба установок, могут иметь большое практическое значение для ядерной энергетики, не говоря уже о том, что поведут к более глубокому научному пониманию плазменных процессов. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МАТЕМАТИКА |