Презентация на тему "Сверхтекучий гелий ІІІ"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Сверхтекучий гелий ІІІ

  Не-3

• 
  Слайд 2

  Содержание

  История открытия Что такое Сверхтекучестьв жидком гелии - 3 ? Физические свойства Использование Актуальная решения с добычей гелий - 3

• 
  Слайд 3

  История открытия

  Существование гелия-3 было предположено австралийским ученым Марком Олифантом во время работы в Кембриджском университете в 1934. Окончательно открыли этот изотоп Луис Альварес и Роберт Корног в 1939. Гелий-3 — более лёгкий из двух стабильных изотопов гелия. Ядро гелия-3(3) (гелион) состоит из двух протонов и одного нейтрона

• 
  Слайд 4
  

  Открытие было сделано в 1971 году. За открытие сверхтекучести гелия-3 в 1996 г. была присуждена Нобелевская премия по физике Дугласу Ошерову, Роберту Ричардсону и Дэвиду Ли.

• 
  Слайд 5

  Что такое Сверхтекучесть в жидком гелии-3?

  Сверхтекучесть жидкого гелия  — способность вещества в особом состоянии , возникающем при понижении температуры к абсолютному нулю , протекать через узкие щели и капилляры без трения. Вблизи абсолютного нуля температур все атомы гелия оказываются в основном энергетическом состоянии. Поскольку энергия состояний дискретна, атом может получить не любую энергию, а только такую, которая равна энергетическому зазору между соседними уровнями энергии. Но при низкой температуре энергия столкновений может оказаться меньше этой величины, в результате чего рассеяние энергии попросту не будет происходить. Жидкость будет течь без трения

• 
  Слайд 6

  Физические свойства

  Атомная масса гелия-3 равна 3,016 (у гелия-4 она равна 4,0026, ввиду чего их физические свойства весьма отличаются). Гелий-3 кипит при 3,19 К (гелий-4 — при 4,23 К), его критическая точка равна 3,35 К (у гелия-4 — 5,19 К). Плотность жидкого гелия-3 при температуре кипения и нормальном давлении равна 59 г/л, тогда как у гелия-4 она равна 124,73 г/л, в 2 раза больше. Удельная теплота испарения равна 26 Дж/моль (у гелия-4 — 82,9 Дж/моль)

• 
  Слайд 7

  Использование

  Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. В них происходит реакция n + 3He → 3H + 1H + 0,764 МэВ.Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера.

• 
  Слайд 8
  

  Получение сверхнизких температур Путём растворения жидкого гелия-3 в гелии-4 достигают милликельвиновых температур Медицина Поляризованный гелий-3 (он может долго храниться) недавно начал использоваться в магнитно-резонансной томографии для получения изображения лёгких с помощью ядерного магнитного резонанса.

• 
  Слайд 9
  

  Гелий-3 как ядерное топливо Реакция 3Не + D → 4Не + p имеет ряд преимуществ по сравнению с наиболее достижимой в земных условиях дейтериево-тритиевой реакцией T + D → 4Не + n. К этим преимуществам относятся: 1) В десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; 2) Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3) Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; 4) При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю.

• 
  Слайд 10
  

  Актуальная решения с добычей гелий - 3 В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся искусственно, при распаде трития. Последний производился для термоядерного оружия путём облучения бора-10 и лития-6 в ядерных реакторах.Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Другое дело — Луна, у которой нет атмосферы. В результате этого ценного вещества там находится до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн[8]).

• 
  Слайд 11

  Лунный Гелий 3 – термоядерное горючие будущего

  Другое дело — Луна, у которой нет атмосферы. В результате этого ценного вещества там находится до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн[8]). Гипотетически, при термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн тонн нефти[9] (однако на настоящий момент не изучена техническая возможность осуществления данной реакции). Следовательно, населению нашей планеты лунного ресурса гелия-3 должно хватить примерно на пять тысячелетий[9]. Основной проблемой остаётся реальность добычи гелия из лунного реголита. Как упомянуто выше, содержание гелия-3 в реголите составляет ~1 г на 100 т. Поэтому для добычи тонны этого изотопа следует переработать не менее 100 млн тонн грунта.

• 
  Слайд 12
  

  Кокенов Ш.