База данных ТЕФИС

ТЕФИС – это база данных по теплофизическим свойствам веществ при экстремальных условиях. Такими условиями называют область высоких температур и/или больших плотностей. Экстремальные условия возникают во многих задачах науки и современной техники: сильноточные излучающие разряды в газах, мощные взрывы, магнитокумулятивные генераторы для получения сверхсильных магнитных полей и токов, мишени для лазерного и пучкового управляемого термоядерного синтеза, проблема строения планет и звездной эволюции, задачи взаимодействия лазерного излучения с веществом и многие другие.

Изучение свойств веществ в экстремальном состоянии началось в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук в 1950-е годы и продолжается в настоящее время. Оно основывалось на физических моделях, использующих различные приближения квантовой механики и статистической физики. Одно из этих направлений развивается группой под научным руководством члена-корреспондента РАН Н.Н. Калиткина. В эту группу в разные годы входили доктора физико-математических наук И.Д. Родионов и И.А. Соколова, кандидаты физико-математических наук Е.А. Альшина, А.А. Белов, А.С. Борисов, О.А. Волощенко, Р.В. Голованов, И.О. Голосной, Е.А. Днестровская, Е.С. Иванченко, П.В. Корякин, И.А. Козлитин, Л.В. Кузьмина, К.И. Луцкий, А.С. Павлов, И.А. Панин, В.С. Рогов, П.Д. Ширков и научные сотрудники В.С. Волокитин, С.А. Колганов, Д.С. Гужев, И.В. Ритус. Были развиты математические модели и численные методы расчета таблиц термодинамических функций и коэффициентов электронного и атомно-молекулярного переноса, а также скоростей некоторых термоядерных и химических реакций. Эти работы легли в основу создаваемой сейчас базы по свойствам веществ.

В настоящее время представляется улучшенная вторая версия базы данных ТЕФИС 2018 года. Эта версия включает два раздела.

Первый раздел содержит таблицы термодинамических величин давления P, энергии E, энтропии S и дебаевского заряда ZD как функций от температуры T и плотности ρ для всех элементов периодической системы с 1-го по 103-й. Используются следующие единицы измерения [T] = 1 эВ = 11604 К, [ρ] = 1 г/см3, [P] = 1 ГПа = 10 кбар, [E] = 1 кДж/г, [S] = 1 кДж/(г эВ), ZD безразмерно. Сетки по переменным T и ρ являются равномерными в логарифмическом масштабе; в данной версии базы шаги сеток равны Δ lgρ=0.2, Δ lgT=0.2, а диапазон изменения таблиц составляет -0.6 ≤ lgT ≤ 4.6 и -6 ≤ lgρ ≤ 6.

Энергия вещества определена с точностью до константы. В данной базе константа выбрана так, что за нуль принята энергия холодного полностью разреженного вещества, полностью диссоциированного на атомы. Это необходимо помнить при сравнении величин энергии с другими базами данных. В таблицах приведены значения нормальной плотности ρ0 и энергии E0 в этом состоянии. Они используются при расчетах ударных адиабат.

Для получения данных по конкретному элементу нужно ввести в базу данных его номер Z. Демонстрационная часть базы данных содержит изолинии P(T,ρ), E(T,ρ), S(T,ρ). Таблицы содержат все элементы за исключением Z =92,94.

Второй раздел базы содержит скорости и другие данные некоторых термоядерных и химических реакций.

В первом подразделе приведены данные по четырем термоядерным реакциями с участием D, T, He, наиболее важным для проблемы управляемого синтеза. Представлены таблицы зависимости скоростей реакций K от T для случая локального термодинамического равновесия (максвелловского распределения скоростей). Для учета неравновесности среды приведены также зависимости s-фактора s от энергии в системе центра масс ε. В этом подразделе выбраны следующие единицы: [T] = 1 эВ, [K] = см3/c, [s ] = эВ мбн. Сечения термоядерных реакций σ получаются домножением s-факторов на множитель Гамова, учитывающий кулоновский барьер при столкновении заряженных частиц

Формула

Для иллюстрации приведены графики s-факторов вместе с экспериментальными точками из базы NEA Data Bank – Nuclear Data Services (http://www.oecd-nea.org/janisweb/search/exfor), графики скоростей реакций, а также графики погрешности аппроксимаций указанных величин.

Во втором подразделе приведен список 45 важнейших химических реакций, протекающих в смеси водорода с воздухом (при этом многие реакции сопровождаются обратными). Начато создание базы данных по скоростям этих реакций. Для пяти реакций приведены следующие данные. Приведены таблицы экспериментально измеренных скоростей реакций K(T) со ссылками на оригинальные работы. Приводятся параметры аппроксимации этих данных законом Аррениуса. В этом подразделе выбраны следующие единицы измерения: [T] = 1 эВ, [K] = см3/(моль с). На рисунках показаны экспериментальные точки с оценками погрешности и соответствующие аппроксимации.

Предоставление материалов. Все графические иллюстрации доступны любому посетителю сайта. Для скачивания таблиц и других цифровых материалов необходимо зарегистрироваться, заполнив прилагаемую анкету. При этом пользователь берет на себя обязательство ссылаться на настоящую базу данных и не передавать ее содержание третьим лицам.

При обновлениях базы повторной регистрации не требуется. В случае изменения вашего электронного адреса необходимо уведомить администратора сайта.