КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 16-12-10511

НазваниеЭлектрофизические свойства неидеальной плазмы

Руководитель Старостин Андрей Никонович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" , г Москва

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-603 - Общие проблемы статистической физики

Ключевые слова Термоэдс, функция распределения электронов, неоднородная ионизация, корреляционная функция, уравнение состояния вещества, химическая модель, термоэлектрический коэффициент

Код ГРНТИ29.27.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Сегодня хорошо изучен термоэлектрический эффект в металлах и полупроводниках. Термоэлектрические полупроводниковые элементы находят широкое применение в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГ) для вырабатывания электрической энергии из тепловой энергии продуктов распада радиоактивного топлива. Термоэлектрический элемент должен обладать высокой проводимостью и низкой теплопроводностью. Именно такими свойствами обладает газовая среда при высоких давлениях и высоких температурах. Настоящий проект будет направлен на исследование электрофизических свойств неидеальной плазмы в газах при высоких температурах и высоких давлениях. При этом возможно дополнительное повышение степени ионизации газа и его температуры под действием быстрых заряженных частиц (β или α) - продуктов радиоактивного распада топлива. При высоких давлениях и температурах газа определение электрофизических свойств требует учета корреляционных эффектов при рассеянии электронов ионами. Корреляционная функция будет находиться путем численного решения интегрального уравнения Орнштейна-Цернике с применением гиперцепного и модифицированного гиперцепного приближений. Расчет электрофизических свойств требует определения состава плазмы при высоких давлениях и температурах. Для этого будут привлечены методы, разработанные для расчета термодинамических свойств и электропроводности плотной многокомпонентной неидеальной плазмы. В основе этих методов лежит квазихимический подход (химическая модель плазмы), основанный на минимизации свободной энергии. В выражении для сводной энергии должны при этом учитываться все существенные при данных температурах и давлениях плазменные эффекты: диссоциация молекул и молекулярных комплексов, ионизация атомов и ионов (возможно многократная), взаимодействия частиц (заряд-заряд, нейтрал-нейтрал, заряд нейтрал), возбужденные состояния атомарных и молекулярных компонент, эффекты излучения и вырождения свободных электронов. Определенный состав используется для вычисления всех термодинамических характеристик вещества и кинетических коэффициентов и, в частности, электропроводности. Используя известную связь между электропроводностью и термоэдс на заключительном этапе определяется термоэдс неидеальной многокомпонентной плотной плазмы. Разработанные методы расчета термодинамических свойств плотной плазмы позволяют определять термодинамические параметры плазмы в широком диапазоне давлений и температур от сильно неидеальной плазмы ударно сжатых газов мегабарного диапазоне давлений до плазмы Солнца. В рамках настоящего проекта будут установлены электрофизические свойства неидеальной плазмы при высоких температурах и высоких давлениях. Для этого будут решаться следующие задачи. 1. Создание физической, математической и численной моделей и программного кода для определение состава плазмы при высоких температурах и высоких давлениях. 2. Создание численной модели и программного кода для расчета проводимости плазмы с учетом корреляционных и квантовых эффектов. 3. Создание численной модели и программного кода для определение термоэлектрической эффективности газа при высоких температурах и высоких давлениях. 4. Расчет коэффициентов переноса электронов (подвижности, коэффициентов продольной и поперечной диффузии, термоэлектрического коэффициента) с учетом неоднородного распределения температуры и плотности газа, напряженности электрического поля и скорости ионизации газа в термоэлектрическом генераторе. 5. Определение зависимости термоэлектрической эффективности от сорта газа, давления и температуры. 6. Определение эффективности преобразования энергии продуктов радиоактивного распада в электричество в плотном газе при высоких температурах. 7. Определение эффективности преобразования энергии быстрых заряженных частиц за счет неоднородной ионизации газа при высоких давлениях. 8. Определение эффективности термоэлектрического преобразования энергии в плотных газах.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---