Қолданбалы курс. Тұңғыш магнитті гидродинамикалық электр станциялары. Қазақстан және ТОКАМАК. (10-сынып)

Физика қ 10 №5-6 Сабақтың тақырыбы:Тұңғыш магнитті гидродинамикалық электр станциялары.Қазақстан және ТОКАМАК.

Сабақтың мақсаты: Дәстүрлі энергия көздерінің физикалық сипаттамасын ерекшелеу.

Сабақ барысы: Шолу жасау

Бүгінгі күні негізгі ғалами мәселелердің бірі дәстүрлі энергоресурстар көлемінің тұрақты сарқылуы кезінде энергияның өсуші тұтынуын қанағаттандыру болып табылады. Сондықтан, бүгінде энергияның жаңартылатын көздеріне - күн, жел және т.б. көп көңіл бөлінеді. Алайда, олардың дәстүрлі энергия көздерінің толыққанды ауыстырылуын қамтамасыз етуі күмәнді.

Осыған байланысты, бірқатар елдер халықаралық ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor - халықаралық термоядролық эксперименттік реактор) бағдарламасы шеңберінде реакторды құру бойынша өз күштерін біріктіруді шешті. ИТЭР жобасының мақсаты - плазмадағы термоядролық синтез үрдісін зердлеу және оны өнеркәсіпте пайдалануға икемдеу. ITER қоршаған ортаға қауіпті заттарды шығармай, жылына 7 миллиард киловатт-сағат өндіреді.

Сутегінен энергияны өндіру идеясын Күн көрсетті, онда үнемі термоядролық синтез болып тұрады. Синтездің термоядролық реакторында атом, сутегі және тритийдің өзара әрекеттесуінің нәтижесінде энергия бөлінеді, соның қорытындысында жаңа атом - гелий пайда болады. Бұл үрдіс орасан зор энергияның шығуымен ілеседі - плазма температурасымен, онда 100 млн. градус шамасында термоядролық реакция жүреді.

Термоядролық синтезді зерттеу кезінде плазманы ұстау үшін әртүрлі көптеген қондырғылар сынақтан өтті. Жүйелердің бірі алғашқы эксперимент кезінде жұмысқа қабілетсіз болса, басқалары алдыңғы табысты бәсекелестерге ұтылатыны анық болғанға дейін көпжылдық зерттеулерді қажет етті. Эксперименттік зерттеулерден өткен жүйелердің ішінде токамаки және стелларатор алда.

«Токамак» терминін (Магниттік Катушкалары бар Тороидалдық Камера) Игорь Головин мен Натан явлинский ойлап тапты, олар (Лев Арцимовичпен бірге) Курчатов институтында қондырғының бірінші үлгісін жасады.

Токамактағы плазма өзінің температуралық шегі бар камералар қабырғасымен емес, арнайы жасалған магниттік өріспен ұстап қалынады. Токамактың ерекшелігі сығуға, қыздыруға және плазма тепе-теңдігін ұстап қалуға қажетті полоидальдық өрісті құру үшін плазма арқылы өтетін электр тогын пайдалану болып табылады.

Әлемде барлығы шамамен 300 токамак салынған. Ең ірілері Ресейде, Қытайда, Еуропада және Ұлыбританияда, АҚШ, Жапонияда.

Стелларатор тұйықталған магниттік беті бар магниттік тор болып табылады, бірақ оның магниттік бетті құрайтын полоидальдық магниттік өрісі токамакқа қарағанда плазма арқылы өтетін токпен емес, сыртқы оралымдар көмегімен құрылады. Бұл магниттік торды АҚШ-тың Принстон зертханасында Л.Спитцер ойлап тапты. Және де ол алғашқы эксперименттік стеллараторларды салды.

ТОКАМАК сұлбасы келесі суретте көрсетілген:

Стеллаторлық бағдарлама белсенді жүргізіледі және стеллараторлар қазір Жапоняны, Германияны, Ресейді қосқанда, көптеген елдерде бар.

Мамандардың пікірінше, термоядролық реакторлардың бірқатар басымдықтары бар. Ең алдымен, ресурстардың сарқылмастығы. Термоядролық реакторлардың тағы да бір теңдессіз басымдығы - экологиялық қауіпсіздік, өйткені газдың шығарылуы болмайды, ал радиоктивтік қалдықтар саны төмен. Сондықтан, термоядролық электр станцияларындағы өте ауыр апаттар кезінде де реактордан бір километр радиуста орналасқан елді мекендер тұрғындарын эвакуациялауды қажет етпейді. Сол себепті, энергияның мұндай көздерін мегаполистерден қашық орналастыру керек.

СТЕЛЛАРАТОР сұлбасы келесі суретте көрсетілген:

Тапсырма реферат дайындау .Тақырыбы:1. Қазақстандағы термоядролық энергетика

2.Ең алғашқы Нобель сыйлығын алған қазақ .

Дайындаған Құлбек Аружан

Қазақстандағы термоядролық энергетика

Қазақстан да термоядролық энергетикаға қызығушылық танытуда. Қазақстанның 2015 жылға арналған индустриалдық-инновациялық дамуы шеңберінде негізгі жобалар арасында сілкініс жасайтын жобалар бар.

Соның бірі - қазақстандық термоядролық материалтану реакторы Токамак (КТМ). Қазіргі уақытта КТМ материаловед саласында міндеттерді шешуге арналған дүниедегі жалғыз токамак болып табылады. Сондықтан, токамак КТМ XXI ғасырдың келешегі бар қондырғылар кестесінде. Ал Қазақстан токамакпен жұмыс істей отырып, әлемдік нарықта беделді болады.

2010 жылдың 5 қыркүйегінде қазақстандық токамакта бірінші плазма алынды. Қазіргі кезде токамакты физикалық іске қосуға даярлау және жалпы, кешенді пайдалануға қосу бойынша жұмыстар мен эксперименттер жүргізілуде.

Қазақстандық ғалымдардың пікірінше, саланы дамытудың келесі қадамы Қазақстанда атомдық энергетиканы дамыту, ядролық медицина Орталығын құру болуы тиіс.

Токамак - жоғары температуралы плазманы жасауға және ұстап тұруға арналған тура қалпындағы тұйық магнитті қармауыш. Плазманы ұстап қалу үшін магнит өрісін қолданатын басқа қондырғыларға қарағанда, электр тогын қолдану токамактың басты ерекшелігі болып табылады. Плазмадағы ток плазманың жылытуын қамтамасыз етеді және вакуумдық камерадағы плазмалық шнурдың тепе-теңдігін ұстайды. Токамак бұл тороидальды вакуумдық камера, яғни тороидальды магнит өрісін өндіру үшін оған катушкалар оралған. Вакумды камерадан алдымен ауаны сорып алады, кейін дейтерий және тритий қоспасымен толтырады. Содан соң камерадағы индуктор көмегімен құйын тәрізді электр өрісін тудырады. Индуктор үлкен трансформатордың бірінші орамы болады да, ал токамактың камерасы оның екінші орамы болып табылады. Электр өрісі ток ағынын және плазманың жануын тудырады. Плазма арқылы өтетін ток екі міндет атқарады: Плазманы басқа өткізгіштер сияқты қыздырады (омический нагрев); Айналасында магнит өрісін тудырады.

Достай Раманқұлов 1960 жылы қасиетті Түркiстан топырағында дүниеге келген. Қарапайым қазақ отбасында туылып, қазақ мектебiнде білім алған. Қ.Сәтбаев атындағы Ұлттық политехникалық университетiн бiтiрген. Кейiн Мәскеудің жоғары оқу орындарында білімін шыңдап қайтады. Елімізде Атом қуаты жөнінде комитет құрылғанда сонда қызмет істейді. АҚШ-тағы Қазақстан елшiлiгiнде ғылыми-техникалық кеңесшiсi болып еңбек етеді. 1998 жылдан берi МАГАТЭ ұйымында жұмыс iстейдi. «Нобель» сыйлығын алған тұңғыш қазақ Достай Раманқұлов бүгiнде Венада тұрады. Жары Әлия екеуі екі ұл өсіріп, үлкені Данияр сонда университетте, кішісі Дәурен мектепте оқиды.

Дайындаған Мұрат Шерхан

Нобель сыйлығын алған қазақ!

Достай Раманқұлов жайлы не білеміз?

Д.Раманқұлов қазақ мектебiнде оқыған. Қ.Сәтбаев атындағы Ұлттық политехникалық университетiн бiтiрген. Кейiн бiлiмiн Мәскеуде жалғастырған. АҚШ-тағы Қазақстан елшiлiгiнде ғылыми-техникалық кеңесшiсi қызметiн атқарған. 1998 жылдан берi МАГАТЭ ұйымында жұмыс iстейдi. «Нобель» сыйлығын алған тұңғыш қазақ Достай Раманқұлов бүгiнде Венада тұрады. Жары Әлия екеуі екі ұл өсіріп, үлкені Данияр сонда университетте, кішісі Дәурен мектепте оқиды.

Әлемде Альфред ақсақалдың, Нобельді айтам да, атындағы сыйлықты алуды армандамайтын пенде жоқ шығар. Екінің бірінің маңдайына жазыла бермейтін бұл бақытқа қолы жеткендер де аса көп емес бүгінде. Дегенмен, бағымызға қарай осынау мәртебелі марапатты иеленген біртуарлар қатарында алаш азаматы да бар екен.

Ғаламтор кеңістігін кезіп жүріп, көңілімді марқайтып тастаған осындай ақпаратты оқыдым. Оқыдым да «Тәубе!» дедім.

Мені бір таңғалдырғаны, ілуде біреуге ғана бұйыратын сыйлықты таза еңбегінің арқасында еншілеген тұңғыш қазақ жайында туған халқының бейхабар болуы, білмеуі. Белгілі бір топтың төңірегінде қалып қойған бұл хабар бүкіл елге ақпарат құралдары арқылы сүйіншіленбегені түсініксіз жайт. Бәлкім бір-екі рет айтылған да, жазылған да шығар. Сонда да жеткіліксіз, бұқара халық Достай Раманқұловтың кім екенін дұрыс білмейді. Иә, әлемдегі ең бағалы сыйлық - Нобельге тәуелсіз Қазақстанда тұңғыш ие болып, алаштың абыройын асырған дарынды ұлдың есімі - Достай Раманқұлов! Ол - Алматыдағы Қаныш Сәтбаев атындағы Ұлттық поли-техникалық университеттің түлегі.

Әріптесіміз Сәлімгерей Сұлтанғалиевтің жазуынша, еліміздің Атом энергетикасы жөніндегі агенттігі және «КАТЭП» (Казатомэнергопром) Ұлттық атом компанияларының бұрынғы еңбеккерлерінің бірі, Ақтау қаласының Құрметті азаматы Совет Татамбаевтың «Атом империясының радиоактивті мұрасы немесе радиациялық экология» атты еңбегінен Достайға қатысы бар мына бір жолдарды кездестіргенін алға тартады. Онда: «…Бүкіл дүниежүзі бо-йынша ядролық қауіпсіздікті сақтаудағы еңбектері жоғары бағаланып, МАГАТЭ ұжымы және оның Бас директоры Мұхаммед әл-Барадей халықаралық Нобель сыйлығымен марапатталды. Айта кететін бір қуанышты жайт, МАГАТЭ бойынша Нобель сыйлығымен марапатталған 11 адамның ішінде біздің жерлесіміз - қазақстандық Достай Төлемішұлы Раманқұлов бар. Д.Раманқұлов - бұрын Қазақстан Республикасы Атом энергетикасы жөніндегі агенттігінде, кейіні-рек Қазақстанның АҚШ-тағы елшілігінде қызмет атқарды, қазір МАГАТЭ-нің жауапты қызметкері. Нобель сыйлығының Қазақ елінен шыққан бірінші лауреаты. Ең кереметі - берілген жалпы сомасы 1,3 миллион АҚШ долларын құрайтын сыйлықтың 50 пайызы әл-Барадейге тиесілі еді, бірақ ол қаражатты түгелімен Мысырдың жетім балалар үйлеріне, қалған 50 па-йызын лауреаттар толығымен ісік ауруымен кү-реске аударыпты! Нобель сыйлығын алушылардың қатарына Раманқұлов - Достайдың қосылуы Қазақстан Республикасының қазіргі және келешектегі атом энергетикасы саласындағы алатын алдыңғы қатардағы орнының бір көрінісі деп те білуге болар» деп жазылыпты.

Совет Татамбаевтың мәліметтеріне қарағанда, 1999 жылы МАГАТЭ-нің штатында 2212 адам жұмыс істеген. Нобель сыйлығының лауреаттығына осыншама қызметкердің ішінен Достай сияқты 11 кәсіби маман ғана таңдап алыныпты.

Әрине, кейбір адамдардың айтуы мүмкін: «бұл - Достайдың ғана емес, бүкіл бір ұжымның еңбегі» деп. Дұрыс, орынды уәж. Алайда екі мыңнан астам дүлдүлдің ішінен іріктелген таңдаулы он бір адамның қатарына қосылудың өзі кімнің кім екенін аңғартып тұрған жоқ па?! Және де Нобельді белгілі бір топ өкілдеріне беру - әу баста қалыптасқан дәстүр. Ғылым, техника және басқа салалар бойынша бір мезгілде бірнеше адамға берілгендігі тарихтан мәлім. Солардың бәріне «Нобель сыйлығының лауреаты» деген диплом тапсырылған. Ендеше, отандасымыздың бағындырған биігіне күмәнмен қарамауымыз керек. Керісінше, оның жетістігімен мақтанып, қуануымыз керек.

Достайдың Нобель сыйлығын алуына оның халықаралық қауымдастық мойындаған, бірақ тиесілі жерлерде ғана жарияланатын еңбегімен бірге, тәуелсіз Қазақ елінің, оның тұңғыш Президенті Нұрсұлтан НАЗАРБАЕВТЫҢ атом энергетикасы саласындағы ашық жүргізіп отырған саясаты да тікелей әсер еткені талассыз. Өйткені, бүгінде МАГАТЭ-нің жүргізіп отырған іс-қимылдарының қазақстандық бағыты еліміздің сыртқы саясатына сәйкес келеді және өзара тығыз ынтымақтастықта. Қазақстан тәуелсіздікке қол жеткізген күннен бас-тап халықаралық инспекторларға ел аумағындағы ядролық нысандардың барлығын өз көздерімен аралап көруге рұқсат берген-ді. Бұл, әрине, халықаралық қауымдастық пен АҚШ тарапынан қызу қолдау тапқан. Демек, ядролық қарусыздану мен бейбіт

атомды дамытуды ту еткен біздің елдің бастамасы мен іс-әрекеті МАГАТЭ-нің мақсатымен үндесіп жатыр. Ал осы адамзат үшін аса маңызды делінген ядролық қауіпсіздікті сақтауда білек сыбанып еңбек қылған Достай Раманқұловтың Нобель сыйлығының лауреаты атануы заңдылық!

Деректер не дейді?

Нобель сыйлығының алғаш дүниеге келуіне жеке ықпал еткен және оған дем берген шведтік белгілі химик Альфред Нобель болды. Жарылғыш заттарды ойлап табу арқылы зор байлыққа ие болған ол 1895 жылы артына ұлағатты өсиет қалдырды. Өзінің өмір бойғы жиып-терген бар байлығын бұдан былай адам игілігі жолында ұлан-ғайыр қызмет жасап, жаһандық жаңалықтар ашқан тұлғаларға сыйлық ретінде үлесті-ріп беруді мұра етті. Сөйтіп, Нобель өсиеті 1896 жылы 10-желтоқсанда күшіне енді. Альфред Нобель Сан-Ремо қаласында қайтыс болғаннан кейін-ақ іле-шала «Нобель қоры» құрылады. Оның жарғысын Швецияның Корольдік кеңесі 1900 жылғы 29-шілдеде бекітті. Араға бір жылдан астам уақыт салып, 1901 жылы 10-желтоқсанда, яғни, Нобель қайтыс болған күні тұңғыш рет алғашқы Нобель сыйлықтары өзінің лайықты иелеріне табыс етілді. Бұл күнде сыйлықтар аталмыш өсиетнамаға сәйкес мына бес сала бойынша беріледі: әдебиет, физика, химия, физиология және медицина, бүкіл әлемде бейбітші-лік орнатуға бағытталған іс-әрекет.