पृथ्वी की गर्मी। आंतरिक ऊष्मा के संभावित स्रोत

जियोथर्मी- एक विज्ञान जो पृथ्वी के तापीय क्षेत्र का अध्ययन करता है। पृथ्वी की सतह के औसत तापमान में कमी की सामान्य प्रवृत्ति होती है। तीन अरब साल पहले पृथ्वी की सतह पर औसत तापमान 71° था, जो अब 17° हो गया है। थर्मल के स्रोत (थर्मल .) ) पृथ्वी के क्षेत्र आंतरिक हैं और बाहरी प्रक्रियाएं... पृथ्वी की गर्मी सौर विकिरण के कारण होती है और ग्रह की आंतों में उत्पन्न होती है। दोनों स्रोतों से आने वाली ऊष्मा की मात्रा मात्रात्मक रूप से अत्यंत भिन्न होती है और ग्रह के जीवन में उनकी भूमिकाएँ भिन्न होती हैं। पृथ्वी का सौर ताप इसकी सतह द्वारा प्राप्त कुल ऊष्मा का 99.5% है, और आंतरिक ताप का हिस्सा 0.5% है। इसके अलावा, आंतरिक गर्मी का प्रवाह पृथ्वी पर बहुत असमान रूप से वितरित किया जाता है और मुख्य रूप से ज्वालामुखी के प्रकट होने के स्थानों में केंद्रित होता है।

वाह्य स्रोतसौर विकिरण है . सूर्य की आधी ऊर्जा पृथ्वी की पपड़ी की सतह, वनस्पति और निकट-सतह परत द्वारा अवशोषित की जाती है। अन्य आधा विश्व अंतरिक्ष में परिलक्षित होता है। सौर विकिरण पृथ्वी की सतह के तापमान को लगभग 0 0 C के औसत पर बनाए रखता है। सूर्य पृथ्वी की निकट-सतह परत को औसतन 25 मीटर की औसत गहराई के साथ औसतन 8-30 मीटर की गहराई तक गर्म करता है। सौर ताप का प्रभाव रुक जाता है और तापमान स्थिर (तटस्थ परत) हो जाता है। यह गहराई समुद्री जलवायु वाले क्षेत्रों में न्यूनतम और उपध्रुवीय क्षेत्र में अधिकतम है। इस सीमा के नीचे, किसी दिए गए क्षेत्र के औसत वार्षिक तापमान के अनुरूप स्थिर तापमान की एक पेटी होती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, मास्को में कृषि के क्षेत्र में। अकादमी के नाम पर तिमिरयाज़ेव, 20 मीटर की गहराई पर, 1882 के बाद से तापमान हमेशा 4.2 डिग्री सेल्सियस के बराबर बना हुआ है। पेरिस में, 28 मीटर की गहराई पर, थर्मामीटर ने 100 से अधिक वर्षों के लिए लगातार 11.83 डिग्री सेल्सियस दिखाया है। ए के साथ परत स्थिर तापमान सबसे गहरा है जहां बारहमासी ( पर्माफ्रॉस्ट। निरंतर तापमान के बेल्ट के नीचे, एक भू-तापीय क्षेत्र होता है, जो कि पृथ्वी द्वारा ही उत्पन्न गर्मी की विशेषता है।

आंतरिक स्रोत पृथ्वी की आंतें हैं। पृथ्वी सूर्य से प्राप्त होने वाली ऊष्मा से अधिक ऊष्मा विश्व अंतरिक्ष में विकीर्ण करती है। आंतरिक स्रोतों में उस समय से अवशिष्ट गर्मी शामिल है जब ग्रह पिघल गया था, पृथ्वी के आंतरिक भाग में होने वाली थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं की गर्मी, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण संपीड़न की गर्मी, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी और क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाएं, आदि (उदाहरण के लिए, ज्वारीय घर्षण)। आंतों से गर्मी मुख्य रूप से मोबाइल जोन से आती है। गहराई के साथ तापमान में वृद्धि अस्तित्व के साथ जुड़ी हुई है आंतरिक स्रोतऊष्मा - रेडियोधर्मी समस्थानिकों का क्षय - U, Th, K, पदार्थ का गुरुत्वीय विभेदन, ज्वारीय घर्षण, ऊष्माक्षेपी रेडॉक्स रसायनिक प्रतिक्रिया, कायापलट और चरण संक्रमण। गहराई के साथ तापमान में वृद्धि की दर कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है - तापीय चालकता, पारगम्यता चट्टानों, ज्वालामुखी केंद्रों की निकटता, आदि।

स्थिर तापमान के बेल्ट के नीचे, तापमान में औसतन 1 o प्रति 33 मीटर की वृद्धि होती है ( भूतापीय चरण) या हर १०० मीटर के बारे में ३ ( भूतापीय ढाल) ये मान पृथ्वी के तापीय क्षेत्र के संकेतक हैं। यह स्पष्ट है कि ये मान पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों या क्षेत्रों में औसत और परिमाण में भिन्न हैं। भूतापीय चरण विभिन्न बिंदुपृथ्वी अलग है। उदाहरण के लिए, मॉस्को में - 38.4 मीटर, लेनिनग्राद में - 19.6, आर्कान्जेस्क में - 10. इसलिए, जब कोला प्रायद्वीप पर 12 किमी की गहराई पर एक गहरे कुएं की ड्रिलिंग की जाती है, तो 150 o का तापमान माना जाता था, लेकिन वास्तव में यह बदल गया लगभग 220 डिग्री। उत्तरी कैस्पियन क्षेत्र में ३००० मीटर की गहराई पर कुओं की ड्रिलिंग करते समय, १५० o डिग्री का तापमान मान लिया गया था, लेकिन यह १०८ o निकला।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्षेत्र की जलवायु विशेषताएं और औसत वार्षिक तापमान भू-तापीय चरण के परिमाण में परिवर्तन को प्रभावित नहीं करते हैं, इसके कारण इस प्रकार हैं:

1) चट्टानों की विभिन्न तापीय चालकता में जो एक विशेष क्षेत्र बनाते हैं। तापीय चालकता के माप को 1 सेकंड में संचरित कैलोरी में ऊष्मा की मात्रा के रूप में समझा जाता है। सी के बारे में 1 के तापमान ढाल के साथ 1 सेमी 2 के एक खंड के माध्यम से;

2) चट्टानों की रेडियोधर्मिता में, तापीय चालकता और रेडियोधर्मिता जितनी अधिक होगी, भूतापीय अवस्था उतनी ही कम होगी;

3) में अलग-अलग स्थितियांचट्टानों का बिस्तर और उनके बिस्तर की गड़बड़ी की उम्र; टिप्पणियों से पता चला है कि सिलवटों में एकत्रित परतों में तापमान तेजी से बढ़ता है, उनमें अधिक बार गड़बड़ी (दरारें) होती हैं, जिसके साथ गहराई से गर्मी की पहुंच की सुविधा होती है;

4) भूमिगत जल की प्रकृति: गर्म भूमिगत जल की धाराएँ गर्म चट्टानें, ठंडी ठंडी;

5) समुद्र से दूरी: समुद्र के पास चट्टानों के पानी के द्रव्यमान के साथ ठंडा होने के कारण, भू-तापीय अवस्था अधिक होती है, और संपर्क में कम होती है।

भूतापीय अवस्था के विशिष्ट परिमाण का ज्ञान बहुत व्यावहारिक महत्व का है।

1. खानों को डिजाइन करते समय यह महत्वपूर्ण है। कुछ मामलों में, गहरी खानों में तापमान को कृत्रिम रूप से कम करने के उपाय करना आवश्यक होगा (तापमान - शुष्क हवा में एक व्यक्ति के लिए अधिकतम 50 डिग्री सेल्सियस और आर्द्र हवा में 40 डिग्री सेल्सियस); दूसरों में, बड़ी गहराई पर काम करना संभव होगा।

2. पर्वतीय क्षेत्रों में टनलिंग के दौरान तापमान की स्थिति का आकलन बहुत महत्वपूर्ण है।

3. पृथ्वी के आंतरिक भाग की भूतापीय स्थितियों का अध्ययन करने से पृथ्वी की सतह पर आने वाली भाप और गर्म पानी के झरनों का उपयोग करना संभव हो जाता है। भूमिगत गर्मी का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, इटली, आइसलैंड में; रूस में, कामचटका में प्राकृतिक ताप पर एक प्रायोगिक औद्योगिक बिजली संयंत्र बनाया गया था।

भूतापीय चरण के परिमाण पर डेटा का उपयोग करके, पृथ्वी के गहरे क्षेत्रों की तापमान स्थितियों के बारे में कुछ अनुमान लगाना संभव है। यदि हम भूतापीय चरण का औसत मान ३३ मीटर लें और मान लें कि गहराई के साथ तापमान में वृद्धि समान रूप से होती है, तो १०० किमी की गहराई पर तापमान ३००० डिग्री सेल्सियस होगा। यह तापमान सभी पदार्थों के गलनांक से अधिक है। पृथ्वी पर जाना जाता है, इसलिए इस गहराई पर पिघला हुआ द्रव्यमान होना चाहिए ... लेकिन 31,000 एटीएम के भारी दबाव के कारण। अधिक गरम द्रव्यमान में तरल पदार्थ की विशेषताएं नहीं होती हैं, लेकिन एक ठोस की विशेषताओं से संपन्न होती हैं।

गहराई के साथ, भूतापीय कदम स्पष्ट रूप से काफी बढ़ जाना चाहिए। यदि हम मान लें कि गहराई के साथ कदम नहीं बदलता है, तो पृथ्वी के केंद्र में तापमान लगभग 200,000 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए, और गणना के अनुसार यह 5000 - 10,000 डिग्री से अधिक नहीं हो सकता है।

शब्द "भूतापीय ऊर्जा" पृथ्वी (भू) और थर्मल (थर्मल) के लिए ग्रीक शब्द से आया है। असल में, भूतापीय ऊर्जा पृथ्वी से ही आती है... पृथ्वी की कोर से निकलने वाली गर्मी, जिसका औसत 3,600 डिग्री सेल्सियस है, ग्रह की सतह की ओर विकीर्ण होती है।

कई किलोमीटर की गहराई पर भूमिगत स्प्रिंग्स और गीजर को विशेष कुओं का उपयोग करके गर्म किया जा सकता है जिसके माध्यम से गर्म पानी (या इससे भाप) सतह पर बहता है, जहां इसे सीधे गर्मी के रूप में या परोक्ष रूप से मोड़कर बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। घूर्णन टर्बाइनों पर।

चूंकि पृथ्वी की सतह के नीचे का पानी लगातार भर रहा है, और पृथ्वी की कोर मानव जीवन के सापेक्ष अनिश्चित काल तक गर्मी उत्पन्न करती रहेगी, भूतापीय ऊर्जा, मेंअंत में, स्वच्छ और नवीकरणीय।

पृथ्वी के ऊर्जा संसाधनों को एकत्रित करने के तरीके

आज भूतापीय ऊर्जा के संचयन के तीन मुख्य तरीके हैं: शुष्क भाप, गर्म पानी और द्विआधारी चक्र। शुष्क भाप प्रक्रिया सीधे बिजली जनरेटर के टरबाइन ड्राइव को घुमाती है। गर्म पानी नीचे से ऊपर की ओर प्रवेश करता है, फिर टर्बाइनों को चलाने के लिए भाप बनाने के लिए टैंक में छिड़काव किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका, आइसलैंड, यूरोप, रूस और अन्य देशों में सैकड़ों मेगावाट बिजली पैदा करने वाली ये दो विधियां सबसे आम हैं। लेकिन स्थान सीमित है, क्योंकि ये कारखाने केवल विवर्तनिक क्षेत्रों में काम करते हैं जहां गर्म पानी तक पहुंचना आसान होता है।

द्विआधारी चक्र प्रौद्योगिकी के साथ, सतह पर गर्म (जरूरी नहीं कि गर्म) पानी निकाला जाता है और ब्यूटेन या पेंटेन के साथ मिलाया जाता है, जिसमें कम तापमानउबालना इस तरल को हीट एक्सचेंजर के माध्यम से पंप किया जाता है जहां इसे वाष्पीकृत किया जाता है और सिस्टम में वापस परिचालित होने से पहले टरबाइन के माध्यम से भेजा जाता है। बाइनरी साइकिल तकनीक संयुक्त राज्य अमेरिका में दसियों मेगावाट बिजली प्रदान करती है: कैलिफोर्निया, नेवादा और हवाई द्वीप।

ऊर्जा प्राप्त करने का सिद्धांत

भूतापीय ऊर्जा प्राप्त करने के नुकसान

उपयोगिता स्तर पर, भू-तापीय विद्युत संयंत्रों का निर्माण और संचालन करना महंगा है। एक उपयुक्त स्थान खोजने के लिए महंगे कुओं के सर्वेक्षण की आवश्यकता होती है, जिसमें उत्पादक भूमिगत गर्म स्थान से टकराने की कोई गारंटी नहीं होती है। हालांकि, विश्लेषकों को उम्मीद है कि अगले छह वर्षों में यह क्षमता लगभग दोगुनी हो जाएगी।

इसके अलावा, भूमिगत स्रोत के उच्च तापमान वाले क्षेत्र सक्रिय भूवैज्ञानिक ज्वालामुखियों वाले क्षेत्रों में स्थित हैं। ये "हॉट स्पॉट" टेक्टोनिक प्लेटों की सीमाओं पर उन जगहों पर बने हैं जहां क्रस्ट काफी पतला है। अलास्का, कैलिफोर्निया और ओरेगन सहित कई हॉटस्पॉट वाले कई ज्वालामुखियों के लिए प्रशांत क्षेत्र को अक्सर रिंग ऑफ फायर के रूप में जाना जाता है। नेवादा में सैकड़ों हॉटस्पॉट हैं जो अधिकांश उत्तरी संयुक्त राज्य को कवर करते हैं।

अन्य भूकंपीय रूप से सक्रिय क्षेत्र भी हैं। भूकंप और मैग्मा आंदोलन पानी को प्रसारित करने की अनुमति देते हैं। कुछ स्थानों पर, पानी सतह पर बढ़ जाता है और प्राकृतिक गर्म झरने और गीजर होते हैं, जैसे कामचटका में। कामचटका के गीजर में पानी 95 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है।

समस्याओं में से एक खुली प्रणालीगीजर कुछ वायु प्रदूषकों की रिहाई है। हाइड्रोजन सल्फाइड एक बहुत ही पहचानने योग्य "सड़े हुए अंडे" गंध के साथ एक जहरीली गैस है - भाप से निकलने वाले आर्सेनिक और खनिजों की एक छोटी मात्रा। नमक एक पर्यावरणीय समस्या भी पैदा कर सकता है।

अपतटीय भूतापीय विद्युत संयंत्रों में, पाइपों में हस्तक्षेप करने वाले नमक की एक महत्वपूर्ण मात्रा जमा हो जाती है। बंद प्रणालियों में, कोई उत्सर्जन नहीं होता है और सतह पर लाया गया सभी तरल वापस आ जाता है।

ऊर्जा संसाधन की आर्थिक क्षमता

केवल हॉट स्पॉट ही ऐसे स्थान नहीं हैं जहां भूतापीय ऊर्जा पाई जा सकती है। पृथ्वी पर वस्तुतः कहीं भी सतह के नीचे 4 मीटर से लेकर कई किलोमीटर तक कहीं भी प्रत्यक्ष ताप उद्देश्यों के लिए प्रयोग करने योग्य ऊष्मा की निरंतर आपूर्ति होती है। यहां तक ​​कि अपने दम पर जमीन भी पिछवाड़ेया स्थानीय स्कूल में घर या अन्य भवन को आपूर्ति की जाने वाली गर्मी के रूप में आर्थिक क्षमता है।

इसके अलावा, सतह से बहुत नीचे (4-10 किमी) शुष्क चट्टान संरचनाओं में भारी मात्रा में तापीय ऊर्जा होती है।

प्रयोग नई टेक्नोलॉजीभूतापीय प्रणालियों का विस्तार कर सकता है जहां मनुष्य इस गर्मी का उपयोग पारंपरिक प्रौद्योगिकियों की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर बिजली पैदा करने के लिए कर सकते हैं। बिजली पैदा करने के इस सिद्धांत की पहली प्रदर्शन परियोजनाओं को 2013 में संयुक्त राज्य अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया में दिखाया गया था।

यदि भू-तापीय संसाधनों की पूर्ण आर्थिक क्षमता को साकार किया जा सकता है, तो यह उत्पादन सुविधाओं के लिए बिजली के एक विशाल स्रोत का प्रतिनिधित्व करेगा। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि पारंपरिक भूतापीय स्रोतों में 38,000 मेगावाट की क्षमता है, जो प्रति वर्ष 380 मिलियन मेगावाट बिजली पैदा कर सकती है।

गर्म शुष्क चट्टानें भूमिगत हर जगह 5 से 8 किमी की गहराई पर और कुछ जगहों पर उथली गहराई पर पाई जाती हैं। इन संसाधनों तक पहुंच एक परिचय का सुझाव देती है ठंडा पानीगर्म चट्टानों के माध्यम से घूमना और गर्म पानी निकालना। इस तकनीक के लिए वर्तमान में कोई व्यावसायिक अनुप्रयोग नहीं है। मौजूदा प्रौद्योगिकियां अभी तक बहाल करने की अनुमति नहीं देती हैं तापीय ऊर्जासीधे मैग्मा से, बहुत गहरा, लेकिन यह भूतापीय ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली संसाधन है.

ऊर्जा संसाधनों के संयोजन और इसकी निरंतरता के साथ, भूतापीय ऊर्जा एक स्वच्छ, अधिक टिकाऊ ऊर्जा प्रणाली के रूप में एक अपूरणीय भूमिका निभा सकती है।

भूतापीय विद्युत संयंत्र संरचनाएं

भूतापीय ऊर्जापृथ्वी से शुद्ध और स्थिर ऊष्मा है। बड़े संसाधनपृथ्वी की सतह के नीचे कई किलोमीटर की सीमा में हैं, और उससे भी अधिक गहरे हैं उच्च तापमानपिघली हुई चट्टान जिसे मैग्मा कहते हैं। लेकिन जैसा कि ऊपर बताया गया है, लोग अभी तक मैग्मा तक नहीं पहुंचे हैं।

भूतापीय बिजली संयंत्रों के तीन डिजाइन

अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी संसाधन द्वारा निर्धारित की जाती है। अगर पानी कुएं से भाप के रूप में आता है, तो इसे सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है। यदि गर्म पानी पर्याप्त गर्म है, तो उसे हीट एक्सचेंजर से गुजरना होगा।

बिजली उत्पादन के लिए पहला कुआं 1924 से पहले खोदा गया था। 1950 के दशक में गहरे कुएं खोदे गए, लेकिन वास्तविक विकास 1970 और 1980 के दशक में हुआ।

भूतापीय ऊष्मा का प्रत्यक्ष उपयोग

भूतापीय स्रोतों का उपयोग सीधे हीटिंग उद्देश्यों के लिए भी किया जा सकता है। गर्म पानी का उपयोग इमारतों को गर्म करने, ग्रीनहाउस में पौधों को उगाने, सूखी मछलियों और फसलों को उगाने, तेल की वसूली में सुधार, दूध के पाश्चराइज़र के रूप में औद्योगिक प्रक्रियाओं में मदद करने और मछली के खेतों में पानी गर्म करने के लिए किया जाता है। अमेरिका में, क्लैमथ फॉल्स, ओरेगन और बोइस, इडाहो, भूतापीय पानी का उपयोग एक सदी से भी अधिक समय से घरों और इमारतों को गर्म करने के लिए किया जाता रहा है। पूर्वी तट पर, वार्म स्प्रिंग्स शहर, वर्जीनिया को स्थानीय रिसॉर्ट्स में से एक में गर्मी स्रोतों का उपयोग करके सीधे वसंत के पानी से गर्मी मिलती है।

आइसलैंड में, देश की लगभग हर इमारत गर्म पानी के झरने से गर्म होती है। वास्तव में, आइसलैंड को अपनी प्राथमिक ऊर्जा का 50 प्रतिशत से अधिक भू-तापीय स्रोतों से प्राप्त होता है। रेकजाविक में, उदाहरण के लिए (आबादी 118 हजार), गर्म पानी 25 किलोमीटर से अधिक तक पहुँचाया जाता है, और निवासी इसका उपयोग हीटिंग और प्राकृतिक जरूरतों के लिए करते हैं।

न्यूजीलैंड को अपनी बिजली का 10% अतिरिक्त मिलता है। तापीय जल की उपस्थिति के बावजूद अविकसित है।

यह ऊर्जा संबंधित है वैकल्पिक स्रोत... आजकल, अधिक से अधिक लोग उन संसाधनों को प्राप्त करने की संभावनाओं के बारे में बात कर रहे हैं जो ग्रह हमें देता है। हम कह सकते हैं कि हम अक्षय ऊर्जा फैशन के युग में रहते हैं। इस क्षेत्र में कई तकनीकी समाधान, योजनाएं, सिद्धांत बनाए जा रहे हैं।

यह पृथ्वी की आंतों में गहराई में स्थित है और इसमें नवीकरण के गुण हैं, दूसरे शब्दों में, यह अनंत है। वैज्ञानिकों के अनुसार क्लासिक संसाधन खत्म होने लगे हैं, तेल, कोयला और गैस सूख जाएंगे।

नेसियावेलिर जियोथर्मल पावर प्लांट, आइसलैंड

इसलिए आप धीरे-धीरे नया अपनाने की तैयारी कर सकते हैं वैकल्पिक तरीकेऊर्जा उत्पादन। पृथ्वी की पपड़ी के नीचे एक शक्तिशाली कोर है। इसका तापमान 3000 से 6000 डिग्री के बीच होता है। लिथोस्फेरिक प्लेटों की गति इसकी जबरदस्त शक्ति को प्रदर्शित करती है। यह स्वयं को मैग्मा के ज्वालामुखी विस्फोट के रूप में प्रकट करता है। गहराई में, रेडियोधर्मी क्षय होता है, कभी-कभी ऐसी प्राकृतिक आपदाओं को प्रेरित करता है।

आमतौर पर मैग्मा सतह को बिना छोड़े गर्म करता है। इस तरह से गीजर या पानी के गर्म कुंड बनते हैं। इस प्रकार, मानवता के लिए आवश्यक उद्देश्यों के लिए भौतिक प्रक्रियाओं का उपयोग करना संभव है।

भूतापीय ऊर्जा के स्रोतों के प्रकार

इसे आमतौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: हाइड्रोथर्मल और पेट्रोथर्मल ऊर्जा। पहला द्वारा बनाया गया है गर्म झरने, और दूसरा प्रकार है सतह पर और पृथ्वी की गहराई में तापमान का अंतर। आपके अपने शब्दों में समझाते हुए, हाइड्रोथर्मल स्प्रिंग भाप और गर्म पानी से बना होता है, जबकि पेट्रोथर्मल एक जमीन के नीचे गहराई में छिपा होता है।

विश्व में भूतापीय ऊर्जा के विकास की संभावना का मानचित्र

पेट्रोथर्मल ऊर्जा के लिए, दो कुओं को ड्रिल करना, एक को पानी से भरना आवश्यक है, जिसके बाद एक उड़ने की प्रक्रिया होगी, जो सतह पर आ जाएगी। भूतापीय क्षेत्रों के तीन वर्ग हैं:

• भूतापीय - महाद्वीपीय प्लेटों के पास स्थित है। 80C / किमी से अधिक तापमान प्रवणता। एक उदाहरण के रूप में, लार्डेरेलो का इतालवी कम्यून। एक बिजली संयंत्र है
• सेमी-थर्मल - तापमान 40 - 80 सी / किमी। ये खंडित चट्टानों से बने प्राकृतिक जलभृत हैं। फ्रांस में कुछ जगहों पर इस तरह से इमारतों को गर्म किया जाता है।
• सामान्य - 40 सी / किमी से कम ढाल। ऐसे क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व सबसे आम है

वे उपभोग के लिए एक उत्कृष्ट स्रोत हैं। वे चट्टान में एक निश्चित गहराई पर पाए जाते हैं। आइए वर्गीकरण पर करीब से नज़र डालें:

• एपिथर्मल - तापमान ५० से ९० s
• मेसोथर्मल - १०० - १२० s
• हाइपोथर्मल - 200 s . से अधिक

इन प्रकारों में अलग-अलग होते हैं रासायनिक संरचना... इसके आधार पर, आप विभिन्न उद्देश्यों के लिए पानी का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, बिजली के उत्पादन में, गर्मी की आपूर्ति (हीटिंग मार्ग), कच्चे माल का आधार।

वीडियो: भूतापीय ऊर्जा

गर्मी आपूर्ति प्रक्रिया

पानी का तापमान 50 -60 डिग्री है, जो आवासीय क्षेत्र के हीटिंग और गर्म आपूर्ति के लिए इष्टतम है। के लिए आवश्यकता तापन प्रणालीभौगोलिक स्थिति और जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर करता है। और लोगों को लगातार गर्म पानी की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया के लिए जीटीएस (जियोथर्मल थर्मल पावर प्लांट) बनाए जा रहे हैं।

यदि तापीय ऊर्जा के शास्त्रीय उत्पादन के लिए एक बॉयलर हाउस का उपयोग किया जाता है जो ठोस या गैस ईंधन की खपत करता है, तो इस उत्पादन में एक गीजर स्रोत का उपयोग किया जाता है। तकनीकी प्रक्रिया बहुत सरल है, वही संचार, हीटिंग मार्ग और उपकरण। यह एक कुएं को ड्रिल करने के लिए पर्याप्त है, इसे गैसों से साफ करें, फिर इसे बॉयलर रूम में पंप करें, जहां तापमान शेड्यूल बनाए रखा जाएगा, और फिर यह हीटिंग मेन में प्रवेश करेगा।

मुख्य अंतर यह है कि ईंधन बॉयलर का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है। यह गर्मी ऊर्जा की लागत को काफी कम कर देता है। सर्दियों में, ग्राहकों को गर्मी और गर्म पानी की आपूर्ति होती है, और गर्मियों में केवल गर्म पानी की आपूर्ति होती है।

विद्युत उत्पादन

बिजली के उत्पादन में हॉट स्प्रिंग्स और गीजर मुख्य घटक हैं। इसके लिए कई योजनाओं का उपयोग किया जाता है, विशेष बिजली संयंत्र बनाए जा रहे हैं। जीटीएस डिवाइस:

• डीएचडब्ल्यू टैंक
• पंप
• गैस विभाजक
• भाप विभाजक
• टर्बाइन उत्पन्न करना
• संधारित्र
• बूस्टर पंप
• टैंक - कूलर

जैसा कि आप देख सकते हैं, सर्किट का मुख्य तत्व भाप कनवर्टर है। इससे शुद्ध भाप प्राप्त करना संभव हो जाता है, क्योंकि इसमें एसिड होता है जो टरबाइन उपकरण को नष्ट कर देता है। तकनीकी चक्र में मिश्रित योजना का उपयोग करने की संभावना है, अर्थात प्रक्रिया में पानी और भाप शामिल हैं। तरल गैसों, साथ ही भाप से शुद्धिकरण के पूरे चरण से गुजरता है।

बाइनरी स्रोत सर्किट

काम करने वाला घटक कम क्वथनांक वाला तरल है। थर्मल पानी बिजली के उत्पादन में भी शामिल है और एक माध्यमिक कच्चे माल के रूप में कार्य करता है।

इसकी मदद से कम उबलते स्रोत से भाप बनती है। इस तरह के ऑपरेशन के चक्र के साथ जीटीएस पूरी तरह से स्वचालित हो सकता है और रखरखाव कर्मियों की आवश्यकता नहीं होती है। अधिक शक्तिशाली स्टेशन दो-सर्किट योजना का उपयोग करते हैं। इस प्रकार का बिजली संयंत्र 10 मेगावाट की क्षमता तक पहुंचने की अनुमति देता है। डबल सर्किट संरचना:

• वाष्प जेनरेटर
• टर्बाइन
• संधारित्र
• बेदखलदार
• शाखा पंप
• गरम करनेवाला
• बाष्पीकरण करनेवाला

प्रायोगिक उपयोग

स्रोतों का विशाल भंडार वार्षिक ऊर्जा खपत से कई गुना अधिक है। लेकिन मानवता द्वारा केवल एक छोटे से अंश का उपयोग किया जाता है। स्टेशनों का निर्माण दिनांक 1916 का है। 7.5 मेगावाट की क्षमता वाला पहला भूतापीय बिजली संयंत्र इटली में बनाया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका, आइसलैंड, जापान, फिलीपींस, इटली जैसे देशों में उद्योग सक्रिय रूप से विकसित हो रहा है।

संभावित स्थलों की सक्रिय खोज और अधिक सुविधाजनक खनन विधियों का काम चल रहा है। उत्पादन क्षमता साल दर साल बढ़ रही है। यदि हम आर्थिक संकेतक को ध्यान में रखते हैं, तो ऐसे उद्योग की लागत कोयला ताप विद्युत संयंत्रों के बराबर होती है। आइसलैंड जीटी स्रोत की उपयोगिताओं और आवास स्टॉक को लगभग पूरी तरह से कवर करता है। 80% घर हीटिंग के लिए उपयोग करते हैं गर्म पानीकुओं से। संयुक्त राज्य अमेरिका के विशेषज्ञों का दावा है कि उचित विकास के साथ, भू-तापीय बिजली संयंत्र 30 गुना अधिक वार्षिक खपत का उत्पादन कर सकते हैं। अगर क्षमता की बात करें तो दुनिया के 39 देश अपने आप को पूरी तरह से बिजली मुहैया करा सकेंगे, अगर वे धरती की आंतों का शत-प्रतिशत इस्तेमाल करें।

उन्हें। कपितोनोव

पृथ्वी की परमाणु ऊष्मा

सांसारिक गर्मी

पृथ्वी काफी गर्म पिंड है और ऊष्मा का स्रोत है। यह सबसे पहले अवशोषित सौर विकिरण के कारण गर्म होता है। लेकिन पृथ्वी का अपना ऊष्मा संसाधन भी है, जिसकी तुलना सूर्य से प्राप्त ऊष्मा से की जा सकती है। ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी की इस आत्म-ऊर्जा की उत्पत्ति निम्नलिखित है। पृथ्वी लगभग ४.५ अरब साल पहले सूर्य के बनने के बाद एक प्रोटोप्लेनेटरी गैस-डस्ट डिस्क के चारों ओर घूमने और संघनित होने के बाद उभरी थी। इसके गठन के प्रारंभिक चरण में, अपेक्षाकृत धीमी गुरुत्वाकर्षण संपीड़न के कारण स्थलीय पदार्थ गर्म हो गया था। पृथ्वी के ऊष्मीय संतुलन में एक महत्वपूर्ण भूमिका तब निकलती है जब छोटे ब्रह्मांडीय पिंड उस पर गिरते हैं। इसलिए, युवा पृथ्वी पिघली हुई थी। ठंडा होने पर, यह धीरे-धीरे एक ठोस सतह के साथ अपनी वर्तमान स्थिति में आ गया, जिसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा समुद्री और से ढका हुआ है समुद्र का पानी... इस कठोर बाहरी परत को कहते हैं पपड़ीऔर औसतन, भूमि क्षेत्रों में इसकी मोटाई लगभग 40 किमी है, और समुद्र के पानी के नीचे - 5-10 किमी। पृथ्वी की गहरी परत, कहलाती है आच्छादन, एक ठोस भी होता है। यह लगभग 3000 किमी की गहराई तक फैला हुआ है और इसमें पृथ्वी की अधिकांश सामग्री शामिल है। अंत में, पृथ्वी का अंतरतम भाग उसका है सार... इसमें दो परतें होती हैं - बाहरी और आंतरिक। बाहरी गूदायह 4500-6500 K के तापमान और 2000-2500 किमी की मोटाई पर पिघले हुए लोहे और निकल की एक परत है। अंदरूनी तत्व१०००-१५०० किमी की त्रिज्या के साथ एक कठोर लौह-निकल मिश्र धातु है जिसे ४०००-५००० K के तापमान पर गर्म किया जाता है, जिसका घनत्व लगभग १४ ग्राम / सेमी ३ होता है, जो एक विशाल (लगभग ४ मिलियन बार) दबाव में उत्पन्न होता है।
पृथ्वी की आंतरिक गर्मी के अलावा, इसके गठन के शुरुआती गर्म चरण से विरासत में मिली है, और जिसकी मात्रा समय के साथ घटनी चाहिए, एक और दीर्घकालिक है, जो लंबे आधे जीवन के साथ नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय से जुड़ा है - मुख्य रूप से 232 थ, 235 यू, 238 यू और 40 के। इन क्षयों में जारी ऊर्जा - वे पृथ्वी की रेडियोधर्मी ऊर्जा का लगभग 99% हिस्सा हैं - लगातार भरती हैं थर्मल रिजर्वधरती। उपरोक्त कोर क्रस्ट और मेंटल में पाए जाते हैं। इनके क्षय से पृथ्वी की बाहरी और भीतरी दोनों परतें गर्म होती हैं।
पृथ्वी के अंदर निहित प्रचंड गर्मी का एक हिस्सा लगातार इसकी सतह पर आता है, अक्सर बहुत बड़े पैमाने पर ज्वालामुखी प्रक्रियाओं में। पृथ्वी की गहराई से इसकी सतह से होकर बहने वाले ऊष्मा प्रवाह को जाना जाता है। यह (४७ ± २) · १० १२ वाट है, जो उस गर्मी के बराबर है जो ५० हजार परमाणु ऊर्जा संयंत्र उत्पन्न कर सकते हैं (एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की औसत शक्ति लगभग १० ९ वाट है)। प्रश्न उठता है कि क्या रेडियोधर्मी ऊर्जा पृथ्वी के कुल तापीय बजट में कोई महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, और यदि होती है, तो क्या भूमिका? इन सवालों का जवाब लंबे समय तकअज्ञात रह गया। इन सवालों के जवाब देने के अवसर अब सामने आए हैं। यहां मुख्य भूमिका न्यूट्रिनो (एंटीन्यूट्रिनो) की है, जो पृथ्वी के पदार्थ को बनाने वाले नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रियाओं में पैदा होते हैं और जिन्हें कहा जाता है भू-न्यूट्रिनो.

भू-न्यूट्रिनो

भू-न्यूट्रिनो- यह न्यूट्रिनो या एंटीन्यूट्रिनो का सामूहिक नाम है, जो पृथ्वी की सतह के नीचे स्थित नाभिक के बीटा क्षय के परिणामस्वरूप उत्सर्जित होते हैं। जाहिर है, उनकी अभूतपूर्व मर्मज्ञ क्षमता के कारण, ग्राउंड-आधारित न्यूट्रिनो डिटेक्टरों द्वारा उनका (और केवल उन्हें) पंजीकरण पृथ्वी के अंदर गहरे रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रियाओं के बारे में वस्तुनिष्ठ जानकारी प्रदान कर सकता है। इस तरह के क्षय का एक उदाहरण 228 रा नाभिक का β--क्षय है, जो लंबे समय तक रहने वाले 232 Th नाभिक के α-क्षय का एक उत्पाद है (तालिका देखें):

228 रा नाभिक का आधा जीवन (टी 1/2) 5.75 वर्ष है, जारी ऊर्जा लगभग 46 केवी है। एंटीन्यूट्रिनो का ऊर्जा स्पेक्ट्रम जारी ऊर्जा के करीब ऊपरी सीमा के साथ निरंतर है।
232 Th, 235 U, 238 U नाभिक के क्षय क्रमिक क्षय की श्रृंखलाएं हैं जो तथाकथित बनाती हैं रेडियोधर्मी रैंक... ऐसी श्रृंखलाओं में, α-decays को β--decays के साथ जोड़ा जाता है, क्योंकि α-decays के दौरान अंतिम नाभिक को β-स्थिरता रेखा से न्यूट्रॉन के साथ अतिभारित नाभिक के क्षेत्र में स्थानांतरित कर दिया जाता है। प्रत्येक पंक्ति के अंत में क्रमिक क्षय की एक श्रृंखला के बाद, स्थिर नाभिक का निर्माण प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के करीब या बराबर जादुई संख्या (Z) के साथ होता है। = 82,एन= 126)। इस तरह के अंतिम नाभिक सीसा या बिस्मथ के स्थिर समस्थानिक होते हैं। इस प्रकार, T 1/2 का क्षय एक दोहरे जादू 208 Pb नाभिक के निर्माण के साथ समाप्त होता है, और पथ 232 Th → 208 Pb पर, छह α-क्षय होते हैं, चार β - -decays (238 U में) के साथ बारी-बारी से। 206 Pb श्रृंखला, आठ α- और छह β - - क्षय; 235 U → 207 Pb श्रृंखला में, सात α और चार β-क्षय हैं)। इस प्रकार, प्रत्येक रेडियोधर्मी श्रृंखला से एंटीन्यूट्रिनो का ऊर्जा स्पेक्ट्रम व्यक्तिगत β - क्षय से आंशिक स्पेक्ट्रा का एक सुपरपोजिशन है जो इस श्रृंखला को बनाते हैं। 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K के क्षय में बनने वाले एंटीन्यूट्रिनो के स्पेक्ट्रा को अंजीर में दिखाया गया है। 1. 40 K का क्षय एकल β-क्षय है (तालिका देखें)। क्षय में एंटीन्यूट्रिनो उच्चतम ऊर्जा (3.26 MeV तक) तक पहुँचते हैं
214 Bi → 214 Po, जो 238 U रेडियोधर्मी श्रृंखला की एक कड़ी है। 232 Th → 208 Pb श्रृंखला के सभी क्षय लिंक के पारित होने के दौरान जारी कुल ऊर्जा 42.65 MeV है। रेडियोधर्मी श्रेणी 235 U और 238 U के लिए, ये ऊर्जाएँ क्रमशः 46.39 और 51.69 MeV हैं। क्षय में जारी ऊर्जा
40 K → 40 Ca, 1.31 MeV है।

232 वें, 235 यू, 238 यू, 40 के कोर के लक्षण

सार	में शेयर% मिश्रण में आइसोटोप	कोर की संख्या संबंधित है। कोर सी	टी 1/2, अरब वर्ष	पहला लिंक क्षय
232 थ	100	0.0335	14.0
235 यू	0.7204	6.48 · 10 -5	0.704
238 यू	99.2742	0.00893	4.47
४० के	0.0117	0.440	1.25

पृथ्वी के पदार्थ की संरचना में निहित 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K नाभिक के क्षय के आधार पर किए गए भू-न्यूट्रिनो प्रवाह का अनुमान, 10 6 सेमी के क्रम के मूल्य की ओर जाता है - 2 सेकंड -1। इन भू-न्यूट्रिनो को पंजीकृत करके, कोई भी पृथ्वी के कुल ताप संतुलन में रेडियोधर्मी ऊष्मा की भूमिका के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकता है और पृथ्वी के पदार्थ की संरचना में लंबे समय तक रहने वाले रेडियोआइसोटोप की सामग्री के बारे में हमारे विचारों की जांच कर सकता है।

चावल। 1. परमाणु क्षय से एंटीन्यूट्रिनो का ऊर्जा स्पेक्ट्रा

232 थ, 235 यू, 238 यू, 40 के, मूल नाभिक के एक क्षय के लिए सामान्यीकृत

इलेक्ट्रॉनिक एंटीन्यूट्रिनो को पंजीकृत करने के लिए, प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है

पी → ई + + एन, (1)

जिसमें वास्तव में इस कण की खोज की गई थी। इस प्रतिक्रिया की दहलीज 1.8 MeV है। अतः उपरोक्त अभिक्रिया में 232 Th तथा 238 U नाभिकों से प्रारंभ होकर क्षय शृंखलाओं में बने भू-न्यूट्रिनो को ही पंजीकृत किया जा सकता है। चर्चा की गई प्रतिक्रिया का प्रभावी क्रॉस सेक्शन बेहद छोटा है: 10 -43 सेमी 2. इसलिए यह इस प्रकार है कि 1 मीटर 3 की संवेदनशील मात्रा वाला न्यूट्रिनो डिटेक्टर प्रति वर्ष कुछ घटनाओं से अधिक नहीं दर्ज करेगा। जाहिर है, भू-न्यूट्रिनो फ्लक्स के विश्वसनीय निर्धारण के लिए, पृष्ठभूमि से अधिकतम सुरक्षा के लिए भूमिगत प्रयोगशालाओं में स्थित बड़ी मात्रा में न्यूट्रिनो डिटेक्टरों की आवश्यकता होती है। भू-न्यूट्रिनो के पंजीकरण के लिए सौर और रिएक्टर न्यूट्रिनो का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किए गए डिटेक्टरों का उपयोग करने का विचार 1998 में उत्पन्न हुआ। वर्तमान में, दो बड़े-मात्रा वाले न्यूट्रिनो संसूचक हैं जो एक तरल सिंटिलेटर का उपयोग कर रहे हैं और इस समस्या को हल करने के लिए उपयुक्त हैं। ये कामलैंड (जापान) और बोरेक्सिनो (इटली) प्रयोगों के न्यूट्रिनो डिटेक्टर हैं। नीचे हम बोरेक्सिनो डिटेक्टर के उपकरण और भू-न्यूट्रिनो के पंजीकरण पर इस डिटेक्टर पर प्राप्त परिणामों पर विचार करते हैं।

बोरेक्सिनो डिटेक्टर और जियो-न्यूट्रिनो पंजीकरण

बोरेक्सिनो न्यूट्रिनो डिटेक्टर मध्य इटली में ग्रैन सासो पर्वत श्रृंखला के नीचे एक भूमिगत प्रयोगशाला में स्थित है, जिसकी पर्वत चोटियाँ 2.9 किमी (चित्र 2) तक पहुँचती हैं।

चावल। 2. ग्रैन सासो पर्वत श्रृंखला (मध्य इटली) के तहत न्यूट्रिनो प्रयोगशाला का लेआउट

बोरेक्सिनो एक अखंडित विशाल संसूचक है, जिसका सक्रिय माध्यम है
280 टन ऑर्गेनिक लिक्विड स्किन्टिलेटर। इसमें 8.5 मीटर व्यास का एक नायलॉन का गोलाकार बर्तन भरा है (चित्र 3)। स्किंटिलेटर एक स्पेक्ट्रम-स्थानांतरण पीपीओ एडिटिव (1.5 ग्राम / एल) के साथ स्यूडोक्यूमिन (सी 9 एच 12) है। एक स्टेनलेस स्टील के गोले (एसएनएस) पर लगे 2,212 आठ इंच के फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) द्वारा स्किन्टिलेटर से प्रकाश एकत्र किया जाता है।

चावल। 3. बोरेक्सिनो डिटेक्टर डिवाइस का आरेख

स्यूडोक्यूमिन के साथ एक नायलॉन पोत एक आंतरिक डिटेक्टर है जिसका कार्य न्यूट्रिनो (एंटीन्यूट्रिनो) को पंजीकृत करना है। आंतरिक संसूचक दो संकेंद्रित बफर जोन से घिरा हुआ है जो इसे बाहरी गामा किरणों और न्यूट्रॉन से बचाते हैं। आंतरिक क्षेत्र एक गैर-चमकता हुआ माध्यम से भरा होता है जिसमें 900 टन स्यूडोक्यूमिन होता है जिसमें स्किंटिलेशन शमन डाइमिथाइल फ़ेथलेट एडिटिव्स होता है। बाहरी क्षेत्र एसएनएस के शीर्ष पर स्थित है और एक पानी चेरेनकोव डिटेक्टर है जिसमें 2000 टन अल्ट्राप्योर पानी होता है और बाहर से सेटअप में प्रवेश करने वाले म्यूऑन से सिग्नल काट देता है। आंतरिक डिटेक्टर में होने वाली प्रत्येक बातचीत के लिए, ऊर्जा और समय निर्धारित किया जाता है। विभिन्न रेडियोधर्मी स्रोतों का उपयोग करके डिटेक्टर के अंशांकन ने इसके ऊर्जा पैमाने और प्रकाश संकेत के पुनरुत्पादन की डिग्री को बहुत सटीक रूप से निर्धारित करना संभव बना दिया।
बोरेक्सिनो अत्यधिक उच्च विकिरण शुद्धता का संसूचक है। सभी सामग्रियों को सख्ती से चुना गया है और आंतरिक पृष्ठभूमि को कम करने के लिए सिंटिलेटर को शुद्ध किया गया है। इसकी उच्च विकिरण शुद्धता के कारण, बोरेक्सिनो एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए एक उत्कृष्ट डिटेक्टर है।
प्रतिक्रिया (1) में, पॉज़िट्रॉन एक तात्कालिक संकेत देता है, जो थोड़ी देर बाद हाइड्रोजन नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन पर कब्जा कर लेता है, जो 2.22 MeV की ऊर्जा के साथ γ-क्वांटम की उपस्थिति की ओर जाता है, जो एक बनाता है पहले के सापेक्ष विलंबित संकेत। बोरेक्सिनो में, न्यूट्रॉन पर कब्जा करने का समय लगभग 260 μs है। तात्कालिक और विलंबित संकेतों को स्थान और समय में सहसंबद्ध किया जाता है, जिससे ई.
प्रतिक्रिया के लिए दहलीज (1) 1.806 MeV है और जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। १, ४० के और २३५ यू के क्षय से सभी भू-न्यूट्रिनो इस दहलीज से नीचे हो जाते हैं, और २३२ वें और २३८ यू के क्षय में उत्पादित भू-न्यूट्रिनो के केवल एक हिस्से का पता लगाया जा सकता है।
बोरेक्सिनो डिटेक्टर ने पहली बार 2010 में भू-न्यूट्रिनो से संकेतों का पता लगाया था, और हाल ही में दिसंबर 2007 से मार्च 2015 तक 2056 दिनों में टिप्पणियों के आधार पर नए परिणाम प्रकाशित किए गए थे। नीचे हम लेख के आधार पर प्राप्त डेटा और उनकी चर्चा के परिणाम प्रस्तुत करते हैं।
प्रयोगात्मक डेटा के विश्लेषण के परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो के लिए 77 उम्मीदवारों की पहचान की गई, जिन्होंने सभी चयन मानदंडों को पारित किया। ई की नकल करने वाली घटनाओं की पृष्ठभूमि का अनुमान मूल्य से लगाया गया था। इस प्रकार, सिग्नल-टू-बैकग्राउंड अनुपात 100 था।
रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो पृष्ठभूमि का मुख्य स्रोत थे। बोरेक्सिनो के लिए, स्थिति काफी अनुकूल थी, क्योंकि ग्रैन सासो प्रयोगशाला के पास कोई परमाणु रिएक्टर नहीं हैं। इसके अलावा, रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो जियो-न्यूट्रिनो की तुलना में अधिक ऊर्जावान होते हैं, जिससे इन एंटीन्यूट्रिनो को पॉज़िट्रॉन से सिग्नल परिमाण में अलग करना संभव हो जाता है। ई से पंजीकृत घटनाओं की कुल संख्या में भू-न्यूट्रिनो और रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो के योगदान के विश्लेषण के परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं। 4. इस विश्लेषण द्वारा दिए गए ज्ञात भू-न्यूट्रिनो की संख्या (चित्र 4 में वे अंधेरे क्षेत्र के अनुरूप हैं) के बराबर है ... विश्लेषण के परिणामस्वरूप निकाले गए भू-न्यूट्रिनो स्पेक्ट्रम में, दो समूह दिखाई देते हैं - कम ऊर्जावान, अधिक तीव्र और अधिक ऊर्जावान, कम तीव्र। वर्णित अध्ययन के लेखक इन समूहों को क्रमशः थोरियम और यूरेनियम के क्षय से जोड़ते हैं।
चर्चा किए गए विश्लेषण में पृथ्वी की सामग्री में थोरियम और यूरेनियम के द्रव्यमान के अनुपात का उपयोग किया गया है
एम (थ) / एम (यू) = 3.9 (तालिका में, यह मान 3.8 है)। यह आंकड़ा चोंड्रेइट्स में इन रासायनिक तत्वों की सापेक्ष सामग्री को दर्शाता है - उल्कापिंडों का सबसे आम समूह (पृथ्वी पर गिरने वाले 90% से अधिक उल्कापिंड इस समूह के हैं)। यह माना जाता है कि प्रकाश गैसों (हाइड्रोजन और हीलियम) के अपवाद के साथ चोंड्राइट्स की संरचना, सौर मंडल और प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क की संरचना को दोहराती है जिससे पृथ्वी का निर्माण हुआ था।

चावल। 4. उम्मीदवार एंटीन्यूट्रिनो घटनाओं (प्रयोगात्मक बिंदुओं) के लिए फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या की इकाइयों में पॉज़िट्रॉन से प्रकाश उत्पादन का स्पेक्ट्रम। छायांकित क्षेत्र भू-न्यूट्रिनो का योगदान है। ठोस रेखा रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो का योगदान है।

2. पृथ्वी की तापीय व्यवस्था

पृथ्वी एक ठंडा अंतरिक्ष पिंड है। सतह का तापमान मुख्य रूप से बाहरी गर्मी पर निर्भर करता है। पृथ्वी की ऊपरी परत की ऊष्मा का ९५% है बाहरी (सौर) गर्म, और केवल 5% गर्म अंदर का , जो पृथ्वी की आंतों से आता है और इसमें ऊर्जा के कई स्रोत शामिल हैं। पृथ्वी के भीतरी भाग में गहराई के साथ तापमान 1300 o C (ऊपरी मेंटल में) से बढ़कर 3700 o C (कोर के केंद्र में) हो जाता है।

बाहरी गर्मी... पृथ्वी की सतह पर ऊष्मा मुख्य रूप से सूर्य से आती है। प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर सतह एक मिनट में लगभग 2 कैलोरी ऊष्मा प्राप्त करती है। इस मात्रा को कहा जाता है सौर स्थिरांक और सूर्य से पृथ्वी को आपूर्ति की जाने वाली गर्मी की कुल मात्रा निर्धारित करता है। एक वर्ष के लिए, यह 2.26 · 10 21 कैलोरी की मात्रा में होता है। पृथ्वी की आंतों में सौर ताप के प्रवेश की गहराई मुख्य रूप से प्रति इकाई सतह क्षेत्र में गिरने वाली गर्मी की मात्रा और चट्टानों की तापीय चालकता पर निर्भर करती है। अधिकतम गहराई जिसमें बाहरी गर्मी प्रवेश करती है, महासागरों में 200 मीटर और भूमि पर लगभग 40 मीटर है।

आंतरिक गर्मी... गहराई के साथ तापमान में वृद्धि होती है, जो विभिन्न प्रदेशों में बहुत असमान रूप से होती है। तापमान में वृद्धि रुद्धोष्म नियम का पालन करती है और दबाव में पदार्थ के संपीड़न पर निर्भर करती है जब पर्यावरण के साथ गर्मी का आदान-प्रदान असंभव है।

पृथ्वी के अंदर ऊष्मा के मुख्य स्रोत:

तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान निकलने वाली ऊष्मा।

पृथ्वी के निर्माण से अवशिष्ट ऊष्मा।

पृथ्वी के संपीड़न और घनत्व द्वारा पदार्थ के वितरण के दौरान जारी गुरुत्वाकर्षण गर्मी।

पृथ्वी की पपड़ी की गहराई में रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न ऊष्मा।

पृथ्वी के ज्वारीय घर्षण से मुक्त हुई ऊष्मा।

3 तापमान क्षेत्र हैं:

मैं - चर तापमान क्षेत्र ... तापमान में परिवर्तन स्थानीय जलवायु से निर्धारित होता है। दैनिक उतार-चढ़ाव व्यावहारिक रूप से लगभग 1.5 मीटर की गहराई पर, और वार्षिक उतार-चढ़ाव 20 ... 30 मीटर की गहराई पर होता है। Iа - हिमीकरण क्षेत्र।

द्वितीय - स्थिर तापमान क्षेत्र क्षेत्र के आधार पर 15 ... 40 मीटर की गहराई पर स्थित है।

तृतीय - तापमान वृद्धि क्षेत्र .

पृथ्वी की पपड़ी की आंत में चट्टानों का तापमान शासन आमतौर पर एक भू-तापीय ढाल और एक भू-तापीय चरण द्वारा व्यक्त किया जाता है।

प्रत्येक १०० मीटर गहराई के लिए तापमान वृद्धि की मात्रा को कहा जाता है भूतापीय ढाल... अफ्रीका में, विटवाटरसैंड क्षेत्र में, यह 1.5 ° C, जापान में (Echigo) - 2.9 ° C, दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में - 10.9 ° C, कजाकिस्तान (समारिंडा) में - 6.3 ° C, कोला प्रायद्वीप पर - 0.65 ° C है। .

चावल। 3. पृथ्वी की पपड़ी में तापमान के क्षेत्र: I - चर तापमान का क्षेत्र, Iа - हिमांक क्षेत्र; II - निरंतर तापमान का क्षेत्र; III - तापमान वृद्धि का क्षेत्र।

वह गहराई जिस पर तापमान 1 डिग्री बढ़ जाता है, कहलाता है भूतापीय चरण।भूतापीय चरण के संख्यात्मक मान न केवल विभिन्न अक्षांशों पर, बल्कि क्षेत्र में एक ही बिंदु की विभिन्न गहराई पर भी स्थिर होते हैं। भू-तापीय चरण का परिमाण 1.5 से 250 मीटर तक भिन्न होता है। आर्कान्जेस्क में यह 10 मीटर है, मास्को में - 38.4 मीटर, और प्यतिगोर्स्क में - 1.5 मीटर। इस चरण का सैद्धांतिक रूप से औसत मूल्य 33 मीटर है।

मॉस्को में 1630 मीटर की गहराई तक ड्रिल किए गए एक कुएं में, बॉटमहोल का तापमान 41 डिग्री सेल्सियस था, और डोनबास में 1545 मीटर की गहराई तक ड्रिल की गई खदान में तापमान 56.3 डिग्री सेल्सियस था। सबसे अधिक तापमान संयुक्त राज्य अमेरिका में एक बोरहोल में 7136 मीटर की गहराई के साथ दर्ज किया गया था, जहां यह 224 डिग्री सेल्सियस के बराबर है। गहरी संरचनाओं को डिजाइन करते समय गहराई के साथ तापमान में वृद्धि को ध्यान में रखा जाना चाहिए। गणना के अनुसार, 400 किमी की गहराई पर तापमान 1400 ... 1700 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचना चाहिए। पृथ्वी की कोर के लिए उच्चतम तापमान (लगभग 5000 डिग्री सेल्सियस) प्राप्त किया गया था।