Что такое плазма и чем она отличается от других состояний вещества. Как образуется плазма и какими уникальными свойствами она обладает. Где в природе и технике встречается плазма. Почему плазму называют четвертым агрегатным состоянием вещества.
Что такое плазма и как она образуется
Плазма — это ионизированный газ, состоящий из свободных электронов, положительно и отрицательно заряженных ионов. Это четвертое агрегатное состояние вещества наряду с твердым, жидким и газообразным.
Как образуется плазма? Для этого необходимо нагреть газ до очень высокой температуры или воздействовать на него сильным электромагнитным полем. При этом атомы газа теряют часть электронов и превращаются в ионы. В результате получается смесь электронов, ионов и нейтральных атомов.
Температура, при которой начинает образовываться плазма, зависит от конкретного вещества. Например, для водяного пара это около 10 000°C. А для создания полностью ионизированной водородной плазмы требуется нагрев до нескольких миллионов градусов.
Уникальные свойства плазмы
Плазма обладает рядом уникальных свойств, отличающих ее от обычного газа:
- Высокая электропроводность — плазма хорошо проводит электрический ток благодаря наличию свободных заряженных частиц
- Взаимодействие с магнитным полем — на движение заряженных частиц в плазме сильно влияют магнитные поля
- Квазинейтральность — в целом плазма электрически нейтральна, хотя состоит из заряженных частиц
- Коллективное поведение — частицы в плазме взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях
- Способность излучать свет определенных длин волн
Именно эти необычные свойства делают плазму очень интересной для изучения и применения в различных областях науки и техники.
Где встречается плазма в природе и технике
В природе плазма широко распространена, хотя мы редко сталкиваемся с ней в повседневной жизни на Земле. Вот некоторые примеры природной плазмы:
- Звезды, в том числе наше Солнце — это гигантские плазменные шары
- Молнии — электрический разряд в атмосфере создает плазменный канал
- Полярные сияния — свечение ионизированных частиц в верхних слоях атмосферы
- Ионосфера Земли — слой ионизированного газа в верхней атмосфере
- Пламя — в очень горячем пламени газ частично ионизирован
В технике плазма нашла широкое применение благодаря своим уникальным свойствам:
- Плазменные телевизоры и дисплеи
- Газоразрядные и люминесцентные лампы
- Плазменная резка и сварка металлов
- Плазменные двигатели для космических аппаратов
- Термоядерный синтез в токамаках и других установках
Почему плазму считают четвертым агрегатным состоянием вещества
Плазму называют четвертым агрегатным состоянием вещества наряду с твердым, жидким и газообразным по следующим причинам:
- Плазма кардинально отличается по свойствам от других состояний вещества
- Переход вещества в плазменное состояние происходит скачкообразно при определенных условиях
- Плазма широко распространена во Вселенной — более 99% видимой материи находится в состоянии плазмы
- Свойства плазмы нельзя объяснить законами поведения обычных газов
При этом плазма может существовать в широком диапазоне температур и плотностей — от холодной разреженной плазмы в космосе до сверхплотной и горячей плазмы в недрах звезд.
Методы получения и диагностики плазмы
Для получения и изучения плазмы в лабораторных условиях используются различные методы:
- Тлеющий разряд в газе при низком давлении
- Дуговой разряд между электродами
- Высокочастотный разряд в электромагнитном поле
- Лазерная абляция твердых мишеней
- Нагрев газа до сверхвысоких температур
Для диагностики параметров плазмы применяются следующие методы:
- Зондовые измерения
- Оптическая эмиссионная спектроскопия
- Лазерное рассеяние
- Масс-спектрометрия
- Микроволновая интерферометрия
Эти методы позволяют определять такие характеристики плазмы как температура и концентрация электронов и ионов, состав плазмы, распределение частиц по энергиям и другие важные параметры.
Применение плазмы в современных технологиях
Уникальные свойства плазмы позволяют использовать ее во многих передовых технологиях:
- Плазменное травление и осаждение тонких пленок в микроэлектронике
- Плазменная модификация поверхности материалов
- Плазмохимический синтез новых материалов
- Плазменная стерилизация медицинских инструментов
- Плазменные ракетные двигатели малой тяги
Одно из самых перспективных направлений — использование высокотемпературной плазмы для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Это может стать практически неисчерпаемым источником чистой энергии в будущем.
Плазма в космосе и астрофизике
В космическом пространстве плазма является преобладающим состоянием вещества. Вот некоторые примеры космической плазмы:
- Звездная плазма — основное вещество звезд, включая Солнце
- Межзвездная среда — разреженная плазма, заполняющая пространство между звездами
- Солнечный ветер — потоки плазмы, испускаемые Солнцем
- Магнитосфера Земли — область захваченной солнечной плазмы вокруг планеты
- Аккреционные диски вокруг черных дыр и нейтронных звезд
Изучение космической плазмы позволяет лучше понять процессы, происходящие во Вселенной — от образования звезд и планет до эволюции галактик. Многие астрофизические явления, такие как солнечные вспышки, пульсары, квазары, связаны именно с поведением космической плазмы.
Проблемы и перспективы исследований плазмы
Несмотря на значительный прогресс в изучении плазмы, остается еще много нерешенных проблем и перспективных направлений исследований:
- Создание стабильной высокотемпературной плазмы для термоядерного синтеза
- Изучение турбулентности и неустойчивостей в плазме
- Исследование пылевой плазмы
- Разработка новых плазменных технологий
- Моделирование астрофизической плазмы
Решение этих задач требует комплексного подхода, сочетающего теоретические исследования, компьютерное моделирование и сложные экспериментальные установки. Развитие плазменных исследований открывает новые горизонты в энергетике, космических технологиях, материаловедении и других областях науки и техники.
Что такое плазма и зачем она нужна? Разбор
Начнем сегодняшний ролик с неочевидного вопроса: как вы думаете, а можно ли поджечь воду? Большинство скажут, что конечно же нет! Это же две разные стихии — огонь и вода. Обычно воду как раз используют, чтобы огонь тушить!
Но это не совсем так — да вода тушит огонь, но только если огонь относительно холодный! А вот если огонь очень горячий, то можно поджечь и воду, и даже металл! Но как?!
Сегодня во всем разберемся, расскажем вам о том, что такое плазма и почему плазмы на самом деле гораздо больше вокруг нас, чем мы о ней думаем. Ну и вообще выясним? зачем нам нужна плазма и где мы ее применяем. А главное разберемся с физикой и тем как плазма образуется! Все как вы любите — подробно и понятно!
Введение
А что такое плазма? Идем на Википедию и просто смотрим определение.
Она говорит нам, что это Ионизированный газ, одно из классических агрегатных состояний.
Подождите, прямо в определении же написано, что это газ? Так почему вообще мы считаем что это отдельное агрегатное состояние?
Давайте сначала вообще разобраться какие бывают состояния вещества. Итак, вокруг нас существуют четыре, как мы их называем, основных агрегатных состояния вещества.
Классические состояния, а именно — Твердое, жидкое, газ. И последнее — плазма!
В чем же между ними разница? И почему одно и тоже химическое соединение, в нашем случае вода, может быть и твердой, и жидкой и газом. Все дело в давлении и температуре. То есть в энергии или можно еще сказать в скорости молекул вещества!
Если энергия, то есть скорость, слишком низкая, то молекулы h3O хотят образовывать кристаллическую решетку, и образуется твердое вещество. И оно такое до 0 градусов по Цельсию. При нормальных условиях! То есть лед.
Дальше энергия системы становится больше, чем энергия связи молекул между собой и вода переходит в жидкое состояние где она остается до 100 градусов цельсия.
То есть это некоторое промежуточное состояние когда скорость молекул такая, что образуется жидкость.
И вот уже после 100 градусов энергия системы становится достаточно большой, чтобы молекулы воды начали грубо говоря вылетать. Это и есть превращение в газ!
Но надо сказать кое-что важное, что все, что мы тут описали для воды это в нормальных условиях, то есть при давлении в одну атмосферу. Поднимитесь высоко в горы, и вода будет уже кипеть при гораздо более низких температурах. Если вы не знали, то на вершине Эвереста вода кипит всего при 68 градусах! Тут даже яйцо не сварить, так как белок сворачивается только при 85! Так вот для каждого вещества есть свои законы так называемых фазовых переходов, который зависит не только от температуры но и от давления.
Можно посмотреть на график для воды и тут много чего интересного!
Например, при давлении в 1 миллион атмосфер вода остается льдом даже при 500 градусах! Как вам такое — на льду можно и стейк поджарить! В центре нашей Земли давление кстати почти в 4 раза больше.
Кроме того можно найти еще пару необычных мест. Например, точка где сходятся все три состояния около 0 градусов и при пониженном давлении около 10-ти милибар. Тут вообще вода одновременно и жидкость и газ и твердое вещество.
Или например при низком давлении можно перевести воду сразу изо льда в пар минуя жидкое состояние.
И для каждого такого фазового перехода есть свое определение — кристаллизация, плавление, испарение, конденсация и так далее!
Плазма
Но что случится если взять водяной пар и продолжить его нагревать?
В начале ничего особенного не произойдет, будет просто горячий газ, как в бане, когда камни поливаете водой. А что случилось бы если бы камни в парилке были бы температурой несколько десятков тысяч градусов? И вот тут мы наконец-то приходим к новому состоянию, то есть к плазме.
Давайте для простоты возьмем водяной пар в каком-то воображаемом замкнутом объеме. Сначала если нагреть водяной пар до достаточной температуры то молекулы воды сначала начнут разваливаться на кислород и водород! А если нагреть дальше, то уже скорость самих атомов становится такой большой, что они начинают как бы разваливается.
Точнее не совсем разваливаться, от атомов начинают отделяться электроны.
И получается очень интересная ситуация, когда в некотором объеме появляется облако плазмы, которое содержит в себе кучу свободно летающих электронов, а так же положительно и отрицательно заряженных ионов.
Но как же происходит образование плазмы?
Все дело в так называемом лавинном эффекте. Возьмем уже упомянутый ранее объем газа. У нас там есть в основном свободно летающие атомы, которые сталкиваются друг с другом…
Так вот если нагревать, то скорость, а соответственно и энергию, этих свободных электронов и ионов увеличивается. Энергию конечно же можно вносить и не просто нагревом, а другим способои, например с помощью магнитного или электрического поля.
Представьте себе бильярдные шары, если они просто сталкиваются от удара кием, то они просто разлетаются и иногда попадаюь в лузы. Но вот если этому шару дать достаточно энергии, например выстрелить им из пушки, то все шары начинают разваливаться.
В результате, когда энергия, или скорость этих атомов становится больше какого-то порогового значения, то при столкновении с другими атомами газа, и из них рождаются ионы.
И получается настоящая цепная реакция, когда одни ионы начинают рождать все больше и больше себе подобных! Ну и в результате плазма как бы зажигается. И этот процесс называется ионизацией.
А энергия необходимая для ионизации плазмы индивидуальна для каждого конкретного химического элемента. Плазму можно поджечь не только из привычных нам газов вроде кислорода, или аргона, а например можно даже поджечь плазму из урана!
Ну а если вы помните наш крутой ролик о экстремальной ультрафиолетовой литографии, то там для получения нужного излучения с длинной в 13.5 нанометров нужно было получать плазму олова!
И для того чтобы поджечь плазму олова в установках ASML лазер стрелял огромной энергией в жидкую каплю олова таким образом сразу ее ионизируя, то есть превращая в плазму.
И ровно таким же образом можно в теории поджечь воду! Только это будут именно молекулы воды.
Всего-то надо нагреть ее до примерно 10 тысяч градусов!
Квазинейтральность
А вот тут мы зададим вам еще один интересный вопрос! Как вы думаете может огонь от обычной свечки проводить электричество?
При первом взгляде кажется, что нет, ведь обычно мы привыкли, что электричество проводят разные металлы — медь, алюминий и другие. Но при чем тут вообще огонь от свечки?
Но тот факт, что плазма — это фактически облако заряженных частиц дает плазме еще одно удивительное свойство.
В отличие от обычного газа, наличие в ней кучи свободных электронов и ионов позволяет плазме проводить электрический ток! И это рождает очень интересные явления. Это позволяет этой плазмой управлять!
Например, если поместить горящую свечку между двумя пластинами конденсатора, то через огонь спички начинает проскакивать искра! Более того сама форма пламени меняется — и оно как бы растягивается между пластинами конденсатора. Это именно следствие того, что там есть и положительные и отрицательные частички.
Соответственно отрицательные притягиваются к положительной пластине конденсатора и наоборот. При этом если вы посмотрите на какие-то внутренние крошечные участки плазмы, то там может быть или много положительных или много отрицательных заояженных частиц. Однако, если вы возьмете плазму в большом объеме, и посчитаете все частицы, то заряд получится ноль. Это свойство называется квазинейтральностью плазмы.
И казалось бы обычный газ ведь тоже нейтральный, соответственно разницы особенно нет! Но квазинейтральность это уникальное для плазмы и именно оно отличает плазму от других систем, и в особенности от обычного газа!
И она открыла нам множество технологических возможностей. Вспоминайте наш материал о травлении и осаждении! Плазменное травление почти всегда используется в производстве процессоров именно благодаря возможности направлять и ускорять поток заряженных частиц.
Ну и конечно же нельзя забывать о старых добрых плазменных телевизорах,
где в каждом пикселе поджигали небольшой плазменный разряд смеси неона и ксенона.
Интересно что в этих телевизорах плазма была источником ультрафиолетового света, который позволял пикселю, который был покрыт фосфором начинать светиться.
А сам материал был подобран таким образом, что какие-то пиксели светились красным, а какие-то синим и зеленым. Получается классический РГБ.
Или например неоновые трубки. В них используется определенные газы, которые светятся определенным светом.
Так что настоящий плазменный киберпанк уже очень давно был у нас у всех дома и на улицах!
В общем, плазма нашла очень широкое применение вообще во всех сферах человеческой жизни! Без нашего понимания того что такое плазма небыло бы никаких современных процессоров например.
Ну а в скором времени надеюсь, что и ITER запустят — Международный экспериментальный термоядерный реактор! Ведь там будет плазма температурой в 150 млн градусов!
Распространение и выводы
Но на самом деле плазма гораздо распространеннее в природе чем принято думать. Мы привыкли что в основном вокруг нас только 3 основных состояния вещества.
Ну окей иногда можно видеть плазму в виде огоня костра, или вспышку молнии, а кому-то из наших зрителей посчастливелось увидеть например северное сияние!
Но это все такие мелочи по сравнению с объемом жидкости или газа вокруг нас!
А вот нет!
Оказывается во всей вселенной 99.9% всего вещества находится именно в состоянии плазмы! И все из-за звезд. Каждая звезда — это просто огромный плазменный бульон разной массы, плотности и температуры!
И именно благодаря плазме, в конце концов мы с вами появились на Земле!
Сегодня мы с вами посмотрели на плазму, да и вообще глянули на другие основные агрегатные состояния вещества! Но вообще есть и другие! И они вообще взрывают мозг.
Мы ведь обсуждали что будет если нагреть пар, а что будет если уже нагреть саму плазму! Всего-то на 7 триллионов градусов.
Тут энергия становится так велика что начинают уже разваливаться сами ядра атомов на кварки! И получается кварк-глюонная плазма. И вы не поверите, но ее человечество тоже научилось получать!
Post Views: 2 768
Кафедра физики плазмы ( Plasma Physics Department )
|
15 марта (среда) 2023 года в 16:00 в рамках аспирантского семинара состоится доклад по материалам кандидатской диссертации (предзащита) начальника сектора отдела нейтронной и спектрометрической диагностики частного учреждения «ИТЭР-центр» Григория Евгеньевича Немцева на тему «разработка диагностики термоядерной плазмы методом анализа профиля источника нейтронов для исследования переходных процессов в токамаке». В день науки прошло торжественное вручение премии Правительства Москвы, Ребята проделали огромную работу и получили заслуженную награду. На сегодняшний день МИФИСТ, безусловно, стал центром притяжения молодых талантов, уникальной площадкой для обучения и реализации новых идей и гордостью не только кафедры, но и всего МИФИ. Нельзя не упомянуть, что начинали работу ребята под руководством Валерия Александровича Курнаева и Геннадия Михайловича Воробьева, От всей души желаем успехов в дальнейших работах! Успехи кафедры 21 на Российских и зарубежных токамаках.Читать подробнее …
26-27 января в НИЯУ МИФИ прошла 26-я конференция «Взаимодействие плазмы с поверхностью». Конференция проходила в смешанном (очном и дистанционном) формате и собрала более 100 участников из ведущих в данной области российских научных организаций и университетов. Помимо традиционных участников из Москвы (НИЦ «Курчатовский институт», ТРИНИТИ, Проектный центр ИТЭР, АО «Красная звезда», ИФХЭ РАН, НИИЯФ МГУ, ФИАН, ИОФ РАН, ВНИИНМ, МФТИ, МЭИ) в работе конференции приняли активное участие представители Санкт-Петербурга (НИИЭФА, ФТИ им. А.Ф.Иоффе, СПбПУ Петра Великого) и Уфы (ИПСМ РАН). Подробнее… Кафедра физики плазмы поздравляет всех с наступающим Новым годом! Желаем крепкого здоровья, удачи и новых открытий фантастических возможностей плазмы!
С глубоким прискорбием сообщаем, что 24 декабря 2022 года на 77 году жизни скончался Андрей Серафимович Кукушкин, один из ведущих сотрудников НИЦ «Курчатовский институт» в области термоядерного синтеза, последние годы активно работавший на кафедре физики плазмы НИЯУ МИФИ. Андрей Серафимович был профессионалом высочайшего уровня, доброжелательным и отзывчивым человеком, с большим вниманием относившийся к молодым сотрудникам. Более 20 лет Андрей Серафимович проработал в международной организации ИТЭР. Он был одним из основных разработчиков кода SOLPS, предназначенного для моделирования процессов в пристеночной плазме токамака. На сегодняшний день этот код является самым широко используемым для подобных расчетов, в нем проводилось моделирование практически всех крупнейших токамаков. Работы Андрея Серафимовича сыграли большую роль при проектировании токамака ИТЭР и формировании программы экспериментов. Последние годы под его руководством в НИЯУ МИФИ начались исследования физики дивертора в режиме детачмента с активным использованием кода SOLPS. Эти работы были поддержаны грантами Российского научного фонда и продолжаются молодыми сотрудниками кафедры физики плазмы. Коллектив кафедры физики плазмы выражает глубокие соболезнования родным и близким Андрея Серафимовича. Некролог на сайте ИТЕР. 21.12.2022 года состоялось мероприятие посвященное 80 летию со дня рождения Курнаева Валерия Александровича.
C 07 по 09 декабря 2022 года в НИЯУ МИФИ прошла XIII конференция «Современные средства диагностики плазмы и их применение»
Адрес юбилейного сайта — https://80.mephi.ru/ По ссылке https://photohistory.mephi.ru/ можно не только познакомиться с редкими архивными фото из жизни университета.
Два молодых сотрудника кафедры успешно защитили свои диссертации на степень кандидата физико-математических наук! Арутюнян Зорий Робертович представил работу
Колодко Добрыня Вячеславич представил работу От всей души поздравляем ребят и их руководителей с важным шагом в их научной жизни и желаем еще больших успехов в дальнейшем! Поздравляем выпускников кафедры 2022 с успешной защитой выпускных квалификационных работ, подавляющее большинство которых были оценены ГЭК на отлично!Подробнее… 2 июня были подведены итоги финала Всероссийского инженерного конкурса 2022 (ВИК-2022), который прошел в Москве 31 мая – 2 июня. Подробнее… Европейское физическое общество объявило лауреатов премии Ханнеса Альфвена, ежегодно присуждаемой за выдающиеся достижения в области физики плазмы (в этот раз сразу за 2021 и 2022 годы). Поздравляем Сергея Игоревича с получением престижной награды и желаем дальнейших успехов в профессиональной деятельности и крепкого здоровья! VIII Конференция «Лазерные, плазменные исследования и технологии» НИЯУ МИФИ (LaPlas2022) XLIX КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ
XXV Международная конференция «Взаимодействию плазмы с поверхностью.» НИЯУ МИФИ (PSI2022)
27-28 января в НИЯУ МИФИ прошла 25-я международная конференция «Взаимодействие плазмы с поверхностью». В этом году конференция была посвящена ее основателю и многолетнему заведующему кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Валерию Александровичу Курнаеву. Недавно в НИЯУ МИФИ была также открыта мемориальная доска в его честь. Подробнее… Дорогие коллеги!Поздравляем с новым годом!Пусть он будет добрым, успешным, запоминающимся, благополучным.
Дорогие друзья! На 21 декабря в 12:00 (в день рождения Курнаева В.А.) открыта мемориальная доска Видеорепортаж с открытия памятной доски.
Ранее: Обращение А.П. Кузнецова Сегодня исполняется год с момента ухода из жизни Валерия Александровича Курнаева, многолетнего заведующего кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ, доктора физико-математических наук, лауреата государственной премии в области образования. Курнаев Валерий Александрович о профессии физика-термоядерщика. Светлая память о Валерии Александровиче сохраняется в наших сердцах.
С глубоким прискорбием сообщаем, что 5 ноября на 91 году жизни после продолжительной болезни скончался профессор кафедры физики плазмы Владимир Михайлович Жданов. Первые этапы творческого и трудового пути Владимира Михайловича прошли в теоретическом отделе комбината по разделению изотопов урана в Свердловске-44. Дальнейшая работа Владимира Михайловича была связана с исследованиями в области физики неравновесных явлений в газовых и плазменных средах, в том числе применительно к расчёту теплофизических свойств ядерных энергетических установок, термоэмиссионных преобразователей тепловой энергии в электрическую, установок термоядерного синтеза. Профессор В.М. Жданов — специалист в области неравновесной статистической механики, теории газов, теории процессов переноса в газах и плазме, автор и соавтор более 150 научных работ, 4 монографий, одна из которых издана за рубежом, имеет авторские свидетельства на изобретения. С 1978 года Владимир Михайлович в качестве профессора преподаёт в МИФИ сначала на кафедре общей физики, а затем на кафедре физики плазмы. Владимир Михайлович участвовал в работе двух специализированных советов МИФИ. На протяжении многих лет являлся руководителем грантов РФФИ. Под его руководством была разработана программа аспирантуры по специальности «Механика жидкости, газа и плазмы». Под его руководством были подготовлены 10 кандидатов наук, 2 стали докторами наук. Профессор В.М. Жданов награждён отраслевым знаком ГК «Росатом» «Ветеран атомной энергетики и промышленности», медалями «Ветеран труда», «70 лет МИФИ», «За вклад в развитие НИЯУ МИФИ», отмечен Благодарностью и Почётной грамотой НИЯУ МИФИ. Владимир Михайлович был чутким, внимательным и доброжелательным товарищем и коллегой, серьёзным и требовательным учителем и наставником, обладавшим широкой физической эрудицией. Коллектив кафедры физики плазмы выражает соболезнования родным и близким Владимира Михайловича в связи с его смертью. Светлая память Владимиру Михайловичу.
Уважаемые коллеги! 20 октября исполняется 60 лет со дня основания нашей кафедры! Кафедра создана 20 октября 1961 г. по приказу № 386 ректора МИФИ В.Г. Кириллова-Угрюмова, в соответствии с приказом Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР № 50 от 18.05.1961 г. и № 67 от 26.06.1961 г. «Об организации новых специальностей в МИФИ». Кафедра была создана по инициативе ведущих сотрудников отделения физики плазмы ИАЭ специально для подготовки инженеров-физиков по физике горячей плазмы. Из истории кафедры — Юбилейный сборник «Полвека с плазмой» под редакцией проф. Курнаева В.А.
К сожалению, последние годы были наполнены не только весомыми достижениями, Подробнее… 13 октября 2021 года в 15:30 пройдет очередное заседание аспирантского семинара, в рамках которого Вильшанская Евгения Владимировна представит доклад по материалам диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук на тему «Экспериментальное исследование ультрахоложной плазмы кальция-40» (специальность 1. 23 — 27 августа 2021 года — XXV Международная конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (ВИП2021)
2-3 августа преподаватели кафедры выступили с приглашенными лекциями на Международной школы по плазме и термоядерному синтезу стран ASEAN (Association of South East Asian Nations). Школа была организована Институтом ядерных технологий Тайланда и проходила в дистанционном формате в связи с эпидемиологической ситуацией. Перед участниками выступали представители МАГАТЭ, ИТЭР, а также известные ученые из Японии, США и Европейских стран. От кафедры с обзорной лекцией о термоядерных исследованиях в России выступал и.о. заведующего кафедрой Гаспарян Юрий Микаэлович. Доцент кафедры физики плазмы Александр Александрович Степаненко в своей двухчасовой лекции рассказал о динамике отдельных заряженных частиц, включая общие вопросы движения частиц в электромагнитных полях, находящие широкое применение при исследовании динамики плазмы в различных физических условиях, а также рассмотрены приложения полученных теоретических результатов к анализу работы установок термоядерного синтеза открытого и закрытого типов, таких как пробочная ловушка и токамак. 24 июля исполнилось 100 лет со дня рождения первого заведующего кафедрой физики плазмы МИФИ Всеволода Григорьевича Тельковского! Подробнее… В июне прошла серия заседаний ГЭК с участием представителей НИЦ КИ, ГНЦ РФ ТРИНИТИ, ГК «Росатом», ИОФ РАН, ИНХС РАН и профессоров МИФИ. Подробнее… Поздравляем старшего научного сотрудника лаборатории физико-химических процессов в стенках термоядерных установок Степана Крата с получением нового гранта Российского научного фонда! В рамках конкурса «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов поддержан проект «Исследование осаждения металлических слоёв из плазмы и накопления изотопов водорода в них»!
Подробнее. July 05-09, V International V. Kurnaev Summer School on the Physics of Plasma-Surface Interactions (SS2021)
С 5 по 9 июля прошла 5-я международная летняя школа по физике взаимодействия плазмы с поверхностью, организованная Институтом ЛаПлаз (кафедра физики плазмы)! С этого года школа носит имя Валерия Александровича Курнаева, многолетнего заведующего кафедрой физики плазмы НИЯУ МИФИ и организатора предыдущих школ по этой тематике.
Подробнее… Жданов Владимир Михайлович 12 июня 2021 года исполнилось 90 лет профессору кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ, доктору физико-математических наук Владимиру Михайловичу Жданову. Владимир Михайлович родился в г. Свердловске (ныне Екатеринбурге). В 1949 г. он поступает на только что открывшийся физико-технический факультет Уральского политехнического института, который начал готовить специалистов для расположенных на Урале и в Сибири предприятий нарождающейся атомной промышленности. Подробнее… В рамках крупнейшей международной конференции по термоядерной энергии (FEC-2021), проходящей в этом году в онлайн формате, прошла презентация нового учебника «Fundamental of magnetic fusion technology«. Книга ориентирована в первую очередь на студентов магистратуры и дает обзор различных важных физических и инженерных аспектов конструирования термоядерных реакторов, но будет полезна и для более широкого круга читателей. Автор одного из разделов — профессор кафедры и ведущий научный сотрудник Гельмгольцевского Научного центра в Юлихе (Германия) Андрей Михайлович Литновский. Также на сайте Fusenet можно поучаствовать в конкурсе на создание обложки. Сотрудники кафедры, профессор Литновский А.М. и и.о. зав. кафедрой Гаспарян Ю.М. внесли значительный вклад в главу «Fusion – Reactor Materials“, посвященную материалам для управляемого термоядерного синтеза. Литновский А.М. является координатором главы, а Гаспарян Ю.М.– ведущим соавтором. Глава «Fusion – Reactor Materials» является частью Энциклопедии Ядерной Энергии (Encyclopedia of Nuclear Energy), издаваемой известным издательством Elsevier. Главные редакторы энциклопедии: профессор Ехуд Гринспен (Ehud Greenspan) из Калифорнийского Университета в Беркли (США) и Дэвид Кембелл (David J.
Коллектив молодых учёных кафедры под руководством старшего научного сотрудника Крата Степана Андреевича победил в первом конкурсе научных проектов Эндаумент фонда НИЯУ МИФИ (https://endowment.mephi.ru/) с проектом «Обоснование применимости композитного бор-литиевого материала для обращённых к плазме элементов первой стенки токамаков». Уже четвертый год в рамках курса «Техника термоядерного эксперимента«, который читает профессор НИЯУ МИФИ и заместитель руководителя отделения токамаков ККТЭ НИЦ «Курчатовский институт» Александр Владимирович Мельников, студенты кафедры физики плазмы имеют возможность поучаствовать в дистанционном эксперименте на токамаке GOLEM (http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/) в Чешском Техническом Университете (Прага). С чешской стороны эксперимент проводили профессор Ян Штекл (ранее профессор НИЯУ МИФИ) и Войтех Свобода. Они рассказали об установке: Я. Штекл провел лекции о различных методах диагностики плазмы на GOLEMе, а В. Свобода подробно показал токамак, элементы его конструкции и диагностическую аппаратуру и организовал доступ к удалённому управлению разрядом токамака.
Подробнее… 22 апреля 2021 года ушел из жизни ведущий инженер кафедры физики плазмы института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Борисюк Юрий Владимирович. После окончания МИФИ в 1989 году по специальности экспериментальна ядерная физика Юрий Владимирович распределился во Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматики (ВНИИА) им. Н.Л. Духова, где работал в должности инженера. После возвращения в университет, Юрий Владимирович работал на кафедре физики плазмы и занимался исследованиями в области плазменных технологий. В частности, он проделал большую работу по изучению плазменного азотирования в аномальном тлеющем разряде, как метода увеличения износостойкости и коррозионной стойкости металлов. Он является автором серии статей и патентов на эту тему. Результаты его исследований нашли практическое применение на ряде отечественных промышленных предприятий. Юрий Владимирович был очень жизнерадостным, оптимистичным, требовательным и отзывчивым человеком. Нам его будет не хватать. От лица всей кафедры выражаем глубокое соболезнование родственникам и коллегам в связи с такой тяжелой утратой… Светлая память Юрию Владимировичу… Коллектив кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ. Продлен на два года грант РНФ на выполнение работы «Изучение физических процессов, определяющих режим работы дивертора в токамаке-реакторе» под руководством проф. Андрея Серафимовича Кукушкина, одного из ведущих специалистов в этой области, много лет проработавшего в ИТЭР. В рамках проекта теоретическая группа кафедры занимается исследованием физики дивертора токамака, в том числе изучением вопросов устойчивости диверторных конфигураций, роли переноса излучения в установлении режима работы дивертора, особенностей использования возобновляемых жидкометаллических покрытий для пластин дивертора. Рецензенты проекта отметили высокий уровень работ по предыдущим этапам проекта и важность изучения намеченных вопросов для создания токамака-реактора. В День Космонавтики, в 60-ю годовщину полёта Гагарина, в лаборатории плазменных двигателей Института Лазерных и Плазменных технологий НИЯУ МИФИ при участии студентов кафедры Физики Плазмы была закончена сборка первого прототипа плазменного двигателя для наноспутников и проведены его первые испытания. Прототип получился предельно компактным, 80x80x50 мм, и лёгким — менее 300 г. Как раз то, что нужно для наноспутников CubeSat! Свежие фотографии из ИТЭР, предоставленные доцентом кафедры Валентиной Николаевой, которая с недавних пор работает в отделе внутрикамерных диагностик ИТЭР. На фотографиях представлены помещение сборки вакуумной камеры, сборка токамака (вид с экваториального уровня) и зал для сборки полоидальных катушек. Подробнее… с победой в конкурсе на стипендию Президента и Правительства РФ:
с победой в конкурсе на стипендию Президента РФ,
а также
с победой в конкурсе на стипендию Правительства РФ.
Страница 1 из 8 > >> |
Chem4Kids.com: Материя: Плазма
Материя | Атомы | Элементы | Периодическая таблица | Реакции | Биохимия | Все темы
Обзор |
Штаты |
Твердые вещества |
жидкости |
Газы | Плазма |
BE Condensates
Фазовые превращения |
Химические и физические изменения |
Испарение |
Смеси 1, 2 |
Решения 1, 2
Плазма во многом похожа на газы, но атомы отличаются, поскольку состоят из свободных электронов и ионов такого элемента, как неон (Ne). Вы не слишком часто встречаете встречающуюся в природе плазму, когда гуляете. Это не то, что регулярно происходит на Земле.
Если вы когда-нибудь слышали о северном сиянии или шаровой молнии, вы, возможно, знаете, что это разновидность плазмы. Для поддержания работы плазмы требуется особая среда. Они отличаются и уникальны от других состояний материи. Плазма отличается от газа тем, что состоит из групп по положительно и отрицательно заряженные частицы . В газообразном неоне все электроны связаны с ядром . В неоновой плазме электроны могут свободно перемещаться по системе.
В то время как естественная плазма не так часто встречается вокруг вас, искусственная плазма повсюду. Подумайте о люминесцентных лампах . Они не похожи на обычные лампочки. Внутри длинной трубки находится газ. Электричество течет по трубе при включении света. Электричество действует как источник энергии и заряжает газ. Эта зарядка и возбуждение атомов создает светящуюся плазму внутри колбы. Электричество помогает лишить молекулы газа их электронов.
Другой пример плазмы — неоновая вывеска. Как и флуоресцентные лампы, неоновые вывески представляют собой стеклянные трубки, наполненные газом. Когда свет включен, электричество проходит через трубку. Электричество заряжает газ и создает плазму внутри трубки. Плазма светится особым цветом в зависимости от того, какой газ находится внутри. Инертные газы обычно используются в знаках для создания различных цветов. В знаках используются благородные газы, такие как гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar) и ксенон (Xe).
Вы также видите плазму, когда смотрите на звезды . Звезды — это большие газовые шары при очень высоких температурах. Высокие температуры заряжают атомы и создают плазму. Звезды — хороший пример того, насколько сильно может быть разной температура плазмы. Люминесцентные лампы холодные по сравнению с действительно горячими звездами. Тем не менее, они по-прежнему являются обеими формами плазмы, даже с различными физическими характеристиками.
► СЛЕДУЮЩАЯ СТРАНИЦА ПО ДЕЛУ
► СЛЕДУЮЩАЯ ОСТАНОВКА ОБЗОР ОБЪЕКТА
► ВИКТОРИНА ПО СОСТОЯНИЮ ВЕЩЕСТВ
► ВЕРНУТЬСЯ НА НАЧАЛО СТРАНИЦЫ
► Или выполните поиск на сайтах. ..
Что такое плазма? (Видео Университета Мичигана)
Encyclopædia Britannica: Plasmas
Wikipedia: Plasma Physics
Encyclopedia.com: Plasmas
- Обзор
- штатов
- Изменение фазы I
- Фазовый переход II
- Химико-физический
- Твердые вещества
- Жидкости
- Газы
- Испарение
- Плазма
- БЭ Конденсат
- Смеси I
- Смеси II
- Решения I
- Решения II
- Смесь Пример.
Министерство энергетики объясняет… Удержание плазмы | Департамент энергетики
Управление Наука
Изображение внутренней части эксперимента по магнитному удержанию во время разряда плазмы.
Удержание плазмы относится к сдерживанию плазмы различными силами в экстремальных условиях, необходимых для реакций термоядерного синтеза. Эти условия естественным образом существуют в звездах, где они поддерживаются силой гравитации . В лаборатории исследователи используют сильные магнитные поля для удержания плазмы. Эта стратегия магнитного удержания может позволить им удерживать плазму термоядерного класса в долгосрочной перспективе. Другая стратегия удержания основана на инерции взрывающейся материи. это 9Стратегия инерционного удержания 0004 была продемонстрирована на Земле при детонации водородных бомб и на специализированных объектах. Инерционное удержание является активной областью исследований. Лаборатории используют мощные лазеры или электрические разряды для сжатия водородного топлива до очень высокой плотности за миллиардные доли секунды.
Департамент науки Министерства энергетики США: Взносы на удержание плазмы
Программа Fusion Energy Sciences Управления науки Министерства энергетики США является основным источником поддержки исследований и разработок в области магнитного удержания плазмы в Соединенных Штатах. Ключевым среди этих усилий является поддержка эксперимента ИТЭР Министерством энергетики. После завершения ИТЭР станет первым экспериментом по изучению ограниченной термоядерной плазмы, которая может генерировать энергию в масштабе электростанции. Это будет крупнейший научный эксперимент, когда-либо созданный человечеством. Основным источником поддержки исследований в области термоядерного синтеза с инерционным удержанием является Национальное управление ядерной безопасности Министерства энергетики США. Термоядерный синтез с инерционным удержанием имеет потенциальную роль в производстве энергии, но он также важен для основной миссии NNSA по обеспечению безопасного, надежного и эффективного ядерного арсенала для Соединенных Штатов. NNSA проводит исследования на двух объектах термоядерного синтеза с инерционным удержанием, Национальном центре зажигания и машине Z.
Факты об удержании плазмы
- Температура удерживаемой магнитом плазмы в 10 раз превышает температуру ядра нашего Солнца.
