байгаль лекц 3 шинэ технологийн онол хэрэглээ

2,404 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,404
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
366
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

байгаль лекц 3 шинэ технологийн онол хэрэглээ

  1. 1. Орчин үеийн тэргүүний шинжлэх ухааны онол, хэрэглээ Док. Проф. Ю.Цэдэнсүрэн
  2. 2. Атомаас гаргах эрчим хүч • Уран тогтворгүй атомтай бодис • Цөм нь тодорхой удаан хугацааны турш цацраг гаргаж, өөрөө задардаг. • Гэвч ураны цөмийг нейтроноор бөмбөгдөн түүнийг хүчээр задалж болно • Нейтрон Атомын цөмд орж, дараа нь агшин зуур сална.
  3. 3. Цөмийн гинжин урвал • Атом хуваагдан, энэ хуваагдалаас асар их хэмжээний энерги ялгарна. • Энэ үзэгдлийг цөмийн задрал гэнэ. • Цөмийн задралд нейтрон дараа нь задран хуваагдах ураны цөмд нэвтрэн орно. Дахиж нэмэлт эрчим хүч ба нейтрон өгөх шаардлагагүй • Ураныг гаднаас нейтроноор бөмбөгдөөд зөвхөн цөөхөн атомыг л задралд оруулж процессыг эхлүүлдэг
  4. 4. Цөмийн гинжин урвал • Цааш цөмийн задрал өөрөө спонтан хэлбэрээр үржин явагдаж эхэлдэг. • Атомын хуваагдалт болгон өөр өөрийн хоёр болон түүнээс дээш тооны нейтроныг үүсгэж, шинээр үүссэн нейтрон болгон өөр өөр атомыг хуваагдалтад оруулж, шинэ худаагдалт болгон нь бүр илүү олон нейтроныг үүсгэж хуваагдалт улам улам үржин тэлнэ.
  5. 5. Цөмийн гинжин урвал • Үүнийг атомын задралын гинжин урвал гэнэ. • Энэ нь эрчим хүчийг маш хурдан өсгөнө. • Эрчим хүчний энэхүү хурдан өсөлт нь ураны тайрдасын хэмжээ цухалдлын масс хэмээн нэрлэгддэг тодорхой жин хүрсний дараа л явагдана.
  6. 6. Цөмийн гинжин урвал • Хэрвээ энэ тайрдсын хэмжээ үүнээс бага бол дэндүү олон нейтрон гадагш алдагдаж, гинжин урвал үүсэж чадах-гүй. Энэ нь энерги массын хамаарлын Эйнштейний томъёогоор тайлбарлагдана. • Цөмийн эрчим хүчний станцуудад гинжин урвал маш хатуу хяналтан дор байна. • 1945 оны зургадугаар сард цөмийн гинжин урвалын үндсэн дээр хийгдсэн анхны атомын бөмбөгийг Шинэ Мехикод туршсан.
  7. 7. Цөмийн гинжин урвал • Нэг сарын дараа түүнийг японы Хиросимо хот дээр хаясан. • Энэ нь 20000 Мега Тонн эрчим хүч байсан. 100 000 гаруй хүн үхэж, хорт үр дагавар нь одоо ч үргэлжилсээр байна.
  8. 8. Ураны атомыг гаднаас нейтроноор бөмбөгдөнө.
  9. 9. Бөмбөгдөлтийн үр дүнд ураны атом 2 хуваагдана. Хуваагдалтын дүнд их эрчим хүч ялгарна.
  10. 10. Чөлөөлөгдсөн их хэмжээний эрчим хүч нь олон тооны нейтроныг бий болгож, тэд хуваагдаж, бий болсон цөмийг дахин бөмбөгдөж задлан, шинэ хуваагдалтыг үүсгэнэ.
  11. 11. Нейтроны бөмбөгдөлт, цөмийн хуваагдалт, эрчим хүчний чөлөөлөлт, гинжин урвалын эхлэл ...
  12. 12. Халуун цөмийн синтез • Цөмийн дотор цоожлогдсон энэ их эрчим хүчийг зарим нэг хөнгөн атомууд нэгдэж хамтад хайллуулан нэгтгэж хүнд атомуудыг хэлбэржүүлэх замаар гарган авч болно. • Энэ процессыг цөмийн синтез буюу цөмийн нэгдэл гэнэ. • Маш багахан масс алдагдах процессын дүнд Ейнштейний масс энергийн хамаарлын хуулийн дагуу их хэмжээний энерги чөлөөлөгдөг үзэгдэл дээр үндэс-лэгдэнэ.
  13. 13. Цөмийн реактор • Энэ нь одон дээр энерги үүсгэдэг процесс юм. Одон дээр устөрөгчийн атомууд гелий үүсгэн нэгддэг. • Эрдэмтэд энэ үзэгдлийг явуулж чаддаг болсон. Тэхдээ өнөө хүртэл зөвхөн удирдлагагүй ус төрөгчийн бөмбөгийн хэлбэрээр... • Устөрөгчийн бөмбөгийн синтезэд дейтерий, тритий гэдэг устөрөгчийн хоёр хүнд төрлийг хэрэглэсэн
  14. 14. Цөмийн реактор • Гэвч эд нар олон сая градусын өндөр температурт л нэгдэлд орж чадна. • Ийм учраас түүнийг халуун цөмийн синтез гэж нэрлэдэг. • Ийм өндөр температурыг зөвхөн атомын бөмбөг л гаргаж чаддаг. • Иймээс цөмийн ийм синтезийг өдөөхийн тулд түлхэгчээр нь атомын бөмбөгийг хэрэглэх хэрэгтэй болдог.
  15. 15. Цөмийн реактор • Энрико Фермийн удирдлаган дор анхны бал чулуун атомын удирдлагатай реакторыг бү тээжээ. • Цөмийн реактор нь цөмийн эрчим хүчний станц байгуулах түлхүүр байгууламж нь юм. • Энэ нь ураны цухалдлын массад явцын нь ритмийг удирдах цөмийн гинжин урвалыг явуулах боломж олгосон.
  16. 16. Цөмийн реактор • Ураны атомын хуваагдалтын дүнд үүсэх дулаан нь ус буцалгаж уур болгох үйлдлийг гүйцэтгэнэ. • Уур дараа нь цахилгаан үүсгэх турбогенератрыг эргүүлнэ. • Реакторт явагдах гинжин урвалын явцын хурд нь нейтроныг шууд шингээдэг кадмий-гаар хийсэн удирдлагын саваагаар хийгдэнэ.
  17. 17. • Саваанууд нь цөмийн гинжин урвал явагдах боломжгүй болтол олон тооны нейтроныг өөртөө шингээж авна. • Цөмийн реакторын ажиллагааг эхлүүлэхийн тулд савааг бараг бүтэн уртаараа гадагш нь гартал дээш татна. • Удирдлагын савааны байршлыг өөрчлөн гаралтандаа гаргах дулааны хэмжээг тохируулна.
  18. 18. Цөмийн реактор Эрчим хү чний реакторын 3 тө рө л
  19. 19. Цөмийн реактор • Зарим цөмийн реактор үүсэж байгаа нейтроныг удаашруулах модератор гэдэг матереал агуулсан байдаг. Учир нь удаан нейтрон ураны атомыг хурданаасаа илүү сайн задалдаг. • 1- . PWR (Pressurized- Water Reactor) Модератор хөргүүр хоёрт хоёуланд нь ердийн ус хэрэглэсэн. Ус, түүнийг уурын төлөвт шилжсэн хэвээр нь байлгах маш өндөр даралтан дор эргэнэ.
  20. 20. Цөмийн реактор • 2- AGR (Advanced gas- cooled Reactor ) Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хийг хөргүүрээр, нүүрстөрөгчийн нэг төрөл бал чулууг нейтроны хурд бууруулах модератораар тус тус ашигласан. • 3- Үржүүлэгч-реактор. хөргүүр –шин-гэн натрийн металл, нийлэгжилт эхлүүлэхэд удаан нейтрон хэрэглэ-дэг учир модераторгүй.
  21. 21. Нанотехнологи • Нанотехнологи нь: • Онолын үндэслэл, шинжилгээ, судлагаа,синтез, мөн өгөгдсөн атомын бүтэцтэй бүтээгдэхүүний салангид атом молекулд манипуляц хийх замаар явуулах үйлдвэрлэл, хэрэглээний практик аргуудтай холбоо бүхий Шинжлэх ухаан техникийн суурь ба хавсрага судлагааны дундын хамтын салбар юм
  22. 22. Нанотехнологи • • • Нанотехнологи ойлголтын дор: Шинэ хэрэглээнд хүрч болох, масштабаараа нэг буюу гурван хэмжлийн хувьд 1нМ- 100 нМ дотор багтах процесссын тухай мэдлэг,удирдлага Чөлөөт атом , молекулын шинж чанар, мөн эдгээр атом молекулаас тогтох бодисын эзлэхүүний шинж чанараас ялгаатай, нанометрийн масштаб дахь материал, объектын чанарыг илүү боловсронгуй шинэ материал бүтээхэд ашиглах
  23. 23. Нанотехнологи
  24. 24. Нанотехнологи • Уурын буюу шингэн фазын коллоид аргаар нанобөөм гаргах механизм
  25. 25. Нанотехнологи • Энэ арга нь ууршуулалтаар буюу эсвэл химийн хурдан урвалаар гүйцэтгэдэг эхлэх молекулыг үүсгэх бие биеэсээ ялгаатай хоёр арга юм. • Энэ арга нь: 1. Молекул 2. Бөөмүүд 3. Нанобөөмүүд
  26. 26. Нанотехнологи 4. Агломерат ба агрегатууд дөрвөн шатлалаас тогтоно. • Цөм нь аморф буюу кристалл, эсвэл аморф кристаллд шилжүүлсэн нано-бөөмсүүд байж болно. • Дотоод тогтворгүй байдлаас болж нано-бөөмүүд нь хялбархан бүртгэж болох бөөгнөрсөн аггломерат хэлбэр, эсвэл үл задрах агрегатын хэлбэрээр үүсэж болно
  27. 27. Нанотехнологи • Хэмжээ нь дор хаяж нэг хэмжилдээ нано цараанд (1-100 нМ) багтах материалын дискрет хэсэг юм уу, эсвэл түүний хоосон байрыг нано объект гэж нэрлэнэ • Нано объектод орон зайн тодорхой хил хязгаар бү хий бө гөө д электрон болон зондон дэлгэх микроскопоор шууд ажиглаж болохуйц (нано бөө мс,нано ялтас,нано хоолой, нано нү х) нано хэмжээст объектууд орно.
  28. 28. Нанотехнологи • Нанотехнологи нь өмнөх үеийн уламжлалт технологиос эрс ялгаатай • Хуучин технологиийн масштабын хувьд нанотехнологийн бичил үзэгдлүүд дэндүү сул. • Энд: атом, молекул, молекулын агрератын шинж чанар, харилцан үйлчлэл, квантын эффектүүд ихээхэн хүчинд тооцогдох болдог
  29. 29. • Нанотехнологийн зарчмыг: “ Өө рөө сөө нэг декад (10 ) дахин жижиг хэмжээтэй өө рийгөө хуулсан механизм хийж, тэр хуулбараасаа дахин ийм хэмжээний жижиг хуулбарыг хийсээр энэ ү йлдлийг хийх механизмын хэмжээ нь нэг атомын хэмжээтэй зэрэгцэж иртэл давтах хэрэгтэй ” гэж тодорхойлжээ.
  30. 30. Нано бөөмсийн өөрөө зохион байгуулагдах чанар • Нанотехнологийн нэг хүнд асуудал бол яаж нано бөөмсийн молекулуудыг эцсийн эцэст шинэ материал, шинэ байгууламж болгон бүрэлдүүлэхийн тулд тодорхой хэлбэрээр бүлэглэгдэж, өөрөө зохион байгуулагддаг болгох вэ? гэдэг асуудал.
  31. 31. Нанотехнологи • Онцгой бүтэц болон өөрөө зохион байгуулагддаг чадвартай био полимерууд байгаль дээр байдаг. • Эдний нэг нь уураг. Энэ нь зөвхөн глобуляр хэлбэрт хөрвөөд зогсдоггүй , хэд хэдэн уургийн молекул багтаасан комплекс бүтэц үүсгэж чаддаг. • ДНХ-ийн молекулын онцгой чанарыг ашигласан синтезийн арга өнөөдөр гараад байна.
  32. 32. Нанотехнологи • Комплементар ДНХ-г авч (ДНХ-г ДНХд урвуулан холбосон) нэг төгсгөлд нь молекул А эсвэл Б–г холбоно. Дараахь хоёр бодистой болно: ----А ба ----Б. Энд: ---- - ДНХ-ийн дан молекулын тэмдэглэгээ. • Хэрвээ энэ хоёр бодисыг холих юм бол ДНХ-ийн хоёр дан молекулын хооронд устөрөгчийн холбоос үүсэж, А ба Б молекулуудыг хооронд нь таталцуулна.
  33. 33. • Үүссэн нэгдлийг; ====АБ гэж тэмдэглэе. • Процессыг дууссаны дараа ДНХ-ын молекулыг амархан зайлуулж болно. • Ингээд шинэ бүтэцтэй, шинэ шинж чанартай бодис бий болно.
  34. 34. Нанотехнологи
  35. 35. Нанотехнологи • Гадаргуугийн шингээлтийн зорилгоор нүхтэлттэй нанобөөмсийн систем бүтээх санамсаргүйгээр зохион байгуулагдсан гурван хэмжлийн тогтворжуулах полимерийн молекулаар хүрээлэгдсэн нанобөөмс • В) Полиэлектролит буюу ДНХ-ийн молекулаар эмхлэгдсэн нанобөөмс нано цахилгаан утас хэлбэрээр тогтжээ.
  36. 36. Нанотехнологи • С) Нанобөөмс мэдрүүрийн хэлбэрээр ашиглагдах доменын захаар байрласан нанобөөмсөөр угалзлуулан хүрээлэгдсэн полимерийн блокуудаар байгуулагдсан бодисын нанобөөмс.
  37. 37. Наноматериал • Нийлэгдүүнүүдийн нь бичил хэмжээнээс үүссэн онцгой чанартай нано бөөмсийн суурин дээр олон мате -риал хийгдээд байна. • Нүүрстөрөгчийн нано хоолойнэгээс хэдэн арван нанометрийн диаметр, уртаашаа хэдэн сантиметр хүртэл хэмжээ бүхий цилиндр хоолой.
  38. 38. Наноматериал • Фуллерен- нүүрстөрөгчийн ангилалд хамаарах молекулын нэгдэл.Тэгш тоот, нүүрстөрөгчийн гурван координатат атомаас тогтох, битүү гүдгэр, олон ирмэгт бүтэцтэй. • Графен- Нүүрстөрөгчийн атомын дан давхрага. Үүнийг NO2 -молекулын детектор хэлбэрээр ашиглана.
  39. 39. Наноматериал • Графен дахь цэнэг зөөгчид өндөр хөдөлгөөнт чанартай. Интеграл микросхем дэх цахиурыг орлох ирээдүйтэй материал хэмээн тооцогдож байгаа.
  40. 40. Наноматериал • Нано хоолойгоор хийсэн молекулын хэмжээний араа
  41. 41. Наноматериал • Нүү рстө рө гчийн молекулан нано хоолойн дотоод бү тэц
  42. 42. Наномолекулаар гадаргуугийн боловсруулалт хийх
  43. 43. Гадаргуугийн боловсруулалт • А) Нанобөөмсийг: • Нано бөөмс нь зааглалтын термодинамик тогтворшлыг хангаж байхын тулд дундын гадрагад хүчлэл даах гадаргуугийн боловсруулалт хийх. • Боловсруулалт нь цэнэгжүүлэлт, холбоосон гадаргуу үүсгэн бүрэх гэсэн хоёр аргаар хийгдэж болно.
  44. 44. Гадаргуугийн боловсруулалт • В)Нанобөөмсийг: • Салгах кинетик тогтворшлыг хангадаг завсрын бөөмсийн цахилгаан статик , огцом түлхэлтүүдийн нөхцлийг бий болгох гадаргуу боловсруулах, гадаргуугийн шингээлт хийхэд ашиглана.
  45. 45. Гадаргуугийн боловсруулалт • C) Нанобөөмсийг: • Чийг татах, зайлуулах үйлдэл, тусгай молекулыг таних элементүүдтэй холбох боломж зэргийг өөртөө багтаасан олон аргуудын нэгэнд нанобөөмсийг функциональ чадвартай болгох гадаргуугийн боловсруулалт буюу модификац хийх.
  46. 46. Нано байгууламжууд • Наноаккумлятор- 2006 онд анхны автомашины литий-ионын наноаккумлятор хийгдэн туршигдсан. • Молекулан ротор — хүрэлцээтэй хэмжээний эргүүлэх момент үүсгэж чадах синтетик нанохэмжээст хөдөлгүүр • Төв процессор —2007 оны 10-р сарын 15-д Intel компани нано материал ашиглан, 45 нм хэмжээтэй хамгийн бага бүтцийн элэмент бүхий шинэ үеийн процессор бүтээснээ зарласан.
  47. 47. Нано байгууламжууд • Наноробот— молекулын хэмжээ бүхий, наноматериалаар хийсэн ,өөрийнхөө хуулбарыг хувилж, өөрийгөө үйлдвэрлэж чадах наноробот • Молекулан шураг—макро шургийн адил эргүүлэх хөдөлгөөнийг хийж чадах шурган хэлбэртэй нано хэмжээст молекул. • Nokia Morph гар утас-Nokia-ийн эрдэм шинжилгээний хэлтэс Кембрижийн их сургуультай хамтран нано технологийн материал ашиглан ирээдүйн гар утасны төсөл дээр ажиллаж байна.
  48. 48. Д ү г н э л т • Эндээс дүгнэлт • Харьцангуйн онолын шийдвэрлэх гаргалгаануудын үр дүнд гарсан бичил ертөнцийн дотоод технологийн хөгжил ХХ ба ХХI зууны шинжлэх ухааны хөгжлийн мөн чанарыг тодорхойлж байна. • Үүний үр дүнд хүн төрөлхтөн хөгжил дэвшлийн их өндөрлөгт хүрэв.
  49. 49. Д ү г н э л т • Бичил ертөнцийн дотоод хүчийг ашиглан эрчим хүчний хүчирхэг эх үүсвэрийг олов. • Бодисын атом молекулын төвшинд бүтээн байгуулалт хийх боломжийг эзэмшиж эхлэв. • Байгалийн оршин тогтнох хэлбэрийн тухай ойлголтыг өргөжүүлэн тэлсний үрээр шинжлэх ухааны мэдлэгийн цар хүрээ асар их өргөжив.
  50. 50. Д ү г н э л т • Үүнтэй уялдан хүн байгалийн хоорондын харилцааны соёл зөв голдрилдоо орох хандлага тогтож эхлэв. • Шинжлэх ухааны ололтод хандах хандлага улам бүр нягт нямбай болж эхэллээ.

×