№6.2. Теорія Таусенда про самостійний газовий розряд.

При самостійному розряді поява носіїв струму тобто вільних електронів та позитивних іонів обумовлена процесами які протікають в газовому розряді:

1. Ударна іонізація (іонізація під ударами швидких електронів).

2. Вторинна електронна емісія з катода в наслідок його бомбардування позитивними іонами.

3. Фотоіонізація (іонізація атомів при поглинанні квантів світла).

4. Автоіонізація (іонізація в сильному електричному полі).

Таунсенд при створенні своєї теорії зумів розглянути 2 механізми появи іонів і електронів, ударна іонізація і вторинна електронна емісія при бомбардуванні К і А електронами. На основі розгляду цих двох механізмів він створив теорію електронних лавин. Для іонізації атома чи молекули треба витратити енергію іонізації ; U_i – потенціал іонізації. Для того щоб була іонізація треба щоб була така енергія Збільшити d- відстань між К і А. Збільшити λ↑ р↓ - зменшити.

Маємо шар газу з концентрацією частинок n, є вільний пробіг λ, і є електрони, які мають достатню енергію, є товщина dx. Скільки іонізацій може пройти в тому шарі. α – коефіцієнт ударної іонізації [м^-1] n_a – n_k=n_іонів – число іонів які вдаряли в К. γ < 1 – коефіцієнт вторинної електронної емісії під ударами іонів. n_іон => γ* n_іон = n_{ел. втор. ел. еміс.} – за рахунок вторинної електронної емісії. Вплив зовнішніх іонізаторів повністю виключити не можна. З К реально вилітає число електронів На А попадає число частинок яке дорівнює числу частинок що вилетіли з К

Якщо член у знаменнику буде прямувати до 0 то поява електронів буде мати місце навіть тоді коли . Поява першого електрона який може іонізувати газ викликає появу іонної лавини, тобто наростання струму і переходу до самостійного розряду.

№7.1. Рух зарядженої частинки в паралельних магнітних і електричних полях.

В ел.м. полі діє сила m = де 𝛈= –р-ня руху заряд. Частинки в ел.м.п. ; ; ; Сила Лоренса завжди перпендикулярна до шв. Частинки тому її роботи =0.

m ( )=(q +

qV=W_p –потенціал ел. Частинки. Повна ел. залеж. зарядж. Частинки в ел.м.колі.

№7.2. ПЛАЗМА ТА ПРОБЛЕМА КЕРОВАНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗУ.

Проблема керованого термоядерного синтезу (КТЯС) є, безсумнівно, проблемою "номер один" сучасної науки та техніки, оскільки тільки її ре­алізація може дати людству в майбутньому невичерпне й екологічно безпечне джерело енергії. Термоядерний синтез, як відомо, полягає в злитті ядер дейтерію та тритію з утворенням ядер гелію (ДТ реакція). Вихід енергії при такому елементарному акті становить 17,6 МеВ Щоб така реакція відбулась, потрібно зблизити ядра реагентів до дуже малих відстаней, пере­магаючи при цьому силу кулонівського відштовхування. Найбільш ефективно це можна здійснити нагріванням суміші реагентів до високих температур порядку 10⁷—10^е К (звідки й назва - "термоядерна реакція") Оскільки за та­ких температур будь-яка речовина перебуває в стані повністю іонізованої високотемпературно) плазми, то проблема керованого термоядерного син­тезу фактично виявляється частиною фізики високотемпературної плазми

Перша проблема, що виникає на шляху здійснення КТЯС - це початко­ве нагрівання реагентів до необхідних температур. Але, як це може здати­ся дивним, для розв'язання цієї задачі не потрібні надто великі енерговит­рати. Зробимо підрахунок, скільки енергії потрібно, шрб нагріти до темпе­ратури 10⁷ К один літр водню (або його ізотопів), який перебуває під тис­ком р = 10^-3 мм рт ст (саме такий тиск здебільшого використовується в експериментальних установках КТЯС) При такому тиску в 1 л будь-якого газу міститься N= 3.54 10¹⁶ молекул За високих температур відбудеться іонізація газу й з нього утвориться 4Л' частинок (атомарних іонів та елект­ронів) Загальна енергія всіх частинок дорівнюватиме

4Nkt = 4*3,54 10^І6.1,38-10^_23-10⁷ =20 Дж.

Як бачимо, для розігрівання речовини до фантастично високих темпе­ратур зовсім не потрібна фантастично велика енергія. Причина полягає в дуже малій кількості вихідної речовини (у даному випадку - порядку 10-⁷ г). Нагрівання можна здійснити, пропускаючи крізь плазму струм (омічне на­грівання), за допомогою іонно-циклотронного та електронно-циклотронного резонансу, або деякими іншими специфічними способами

Значно складніша інша проблема - як утримати таку високотемпера­турну плазму і запобігти її контакту зі стінками робочої камери? Справа в тому, що для того, щоб термоядерна реакція розвинулась і дала позити­вний енерговихід, потрібна не тільки висока температура, але й скінче­ний час, який визначається так званим критерієм Лоусоиа Так, для ДТ (дейтерієво-трітійовоі) реакції за температури 4 10⁷ К добуток концент­рації плазми на час 1 утримання повинен бути більшим за 310¹⁴ с см"³ Генеральний шлях, яким йшли й продовжують рухатись експеримен­татори з КТЯС. запропонований ще в 1952 р. І ЕТаммом та А Д Сахаров им. - це використання магнітного поля для ізоляції гарячої плазми від стінок реактора.