Plasmafysik og fusionsenergi | Fysik i det 21. århundrede | Vejledende opgaver
- STX 3.g
- Fysik A
- 12
- 16
- 1306
Vejledende besvarelse: Plasmafysik og fusionsenergi | Fysik i det 21. århundrede | Vejledende opgaver
Her kan du få hjælp til opgaverne fra "Vejledende eksempler på opgaver til den skriftlige prøve i fysik A (STX) Fysik i det 21. århundrede" om plasmafysik og fusionsenergi. Dette er Studienets eksemplariske besvarelse af opgaverne.
Plasmafysik og fusionsenergi er årets emne for skoleårene 2016/17 og 2017/18.
Indhold
Opgave 1 TFTR
a) Beregn størrelsen af magnetfeltet midt i torussen.
b) Bestem den gennemsnitlige kinetiske energi for deuteriumkerner ved denne temperatur. Hvilken fart har deuteriumkerner med denne kinetiske energi?
Opgave 2 Fusion
a) Bestem trykket i plasmaet.
b) Bestem tritiumionernes gennemsnitlige kinetiske energi. Hvilken fart har tritiumioner med denne kinetiske energi?
c) Bestem reaktionsraten for fusion mellem deuterium og tritium i plasmaet.
Opgave 3 Fusionsreaktor
a) Bestem reaktiviteten for fusionen mellem deuterium og tritium i reaktoren.
Opgave 4 Plasma
a) Vis, at tætheden af atomkerner er 2,4·10^26 pr m3.
b) Bestem tætheden af atomkerner, når deuterium og tritium fusionerer.
c) Vurder den nødvendige indeslutningstid for at opnå fusion.
Opgave 5 Fusion i JET
a) Bestem størrelsen af magnetfeltet fra strømstyrken i vindingerne i centrum af plasmaet.
b) Vurder den afsatte effekt i plasmaet, når temperaturen er 120·10^6 K.
Opgave 6 Fusionsreaktor
a) Bestem trykket i reaktoren.
b) Bestem den effekt, hvormed der frigøres energi ved fusion i reaktoren.
Uddrag
Her kan du læse et uddrag af opgave 4.a i eksamenssættet.
Densiteten af blandingen er givet ved:
ρ=m_total/V
Der er lige mange tritiumkerner som deuteriumkerner. Det vil sige, at: N_T=N_D=1/2 N
Vi får da:
ρ=(1/2·N·(m_D+m_T))/V
Vi anvender nu, at den samlede tæthed er givet ved n=N/V. Vi får så:
ρ=1/2·n·(m_D+m_T)
Massen af hver tritium- og deuteriumkerne kan estimeres som nukleontallet gange enheden unit, som svarer til 1,661·〖10〗^(-27) kg
m_D=2 u·(1,661·〖10〗^(-27) kg)/(1 u)=3,322·〖10〗^(-27)·kg
m_T=3 u·(1,661·〖10〗^(-27) kg)/(1 u)≈4,983·〖10〗^(-27)·kg
Vi har, at:
ρ=1,00 kg/m^3
Vi får så:
1,00 kg/m^3 =1/2·n·(3,322·〖10〗^(-27)·kg+4,983·〖10〗^(-27)·kg)... Køb adgang for at læse mere Allerede medlem? Log ind
