Ядролық реакциялар. Ауыр ядролардың бөлінуі. Ядролық тізбекті реакциялар. Физика, 11 сынып, презентация.

11.7.2.3 - ядроның ыдырау және бірігу процестерін түсіндіріңіз

Ядролық реакциялар.

Ауыр ядролардың бөлінуі.

Ядролық тізбекті реакциялар

Атом ядросының байланыс энергиясы

1 бөлім

Атом ядросының құрамын ұмытпаңыз

Атом ядросының байланыс энергиясы - бұл ядроның жеке нуклондарға толығымен бөлінуіне қажет энергия.

ΔM - ақау массасы - атом ядросын құрайтын нуклондардың тыныштық массалары мен бүкіл ядроның массалары арасындағы айырмашылық

Ядролық энергия мен жылу энергиясын салыстыру

=

Синтез

4 г гелия

Сгорание

2 вагонов каменного угля

Меншікті байланыс энергиясы - ядроның бір нуклонына келетін байланыс энергиясы

Еуд =

Есв

А

Менделеевтің периодтық жүйесінің ортаңғы бөлігінің ядролары

массасы 40 ≤ A ≤ 100 Eud максимум

2. A> 100 E ядроларында уд біртіндеп азаяды

3A <40 Eud бар ядроларда кенеттен азаяды

4. Eud максимумы ядроларға ие

протондар мен нейтрондардың саны жұп, минимум - ядролардың саны,

онда протондар мен нейтрондардың саны тақ

Ең оңтайлы тәсілдер

ішкі энергияны шығару

ядролар:

- ауыр ядролардың бөлінуі;

- жеңіл ядролардың синтезі.

Ядролық реакциялар

2 бөлім

Ядролық реакциялар–

Шарттары:

1) Бөлшектер ядроға жақын келеді

және ядролық күштердің аясына кіреді;

2) Бөлшектер үлкен болуы керек

кинетикалық энергия (... үдеткіштің көмегімен

қарапайым бөлшектер мен иондар)

Бірінші ядролық реакциялар

Э.Резерфорд, 1932 г.

Li+

H

→

He+

He

7

3

1

1

4

4

2

2

Ядролық реакция

жылдам протондарда

Ядролық реакциялардың жіктелуі:

1.Оларды тудыратын бөлшектердің энергиясы бойынша:

төмен энергия ~ 100 эВ; орташа ≈ 1 MeV; жоғары ≈50 MeV.

2. Реакцияға қатысатын ядролар типі бойынша:

жеңіл ядролардағы реакциялар (A <50), орташа (50 <A <100)

және ауыр ядролар (A> 100);

3. Бомбалаушы бөлшектердің табиғаты бойынша:

нейтрондарға, кванттарға, зарядталған бөлшектерге реакциялар;

4. Ядролық қайта құрулардың сипаты бойынша:

неғұрлым массивті ядроға айнала отырып, бөлшектерді ұстау, бомбалау кезінде ядроны бөліктерге бөлу, ядроның қозған күйден қалыптыға ауысуы.

Ядролық реакциялардың энергетикалық шығымы Е = Δm · c² - реакцияларға дейінгі және кейінгі ядролар мен бөлшектердің тыныштық энергиясы арасындағы айырмашылық

Мысал:

Δm=

(m H + m H) – (m He + m n)

1

1

1

2

3

4

2

0

Егер Е <0 болса, онда энергия бөлінеді

(экзотермиялық);

Егер Е> 0 болса, онда энергия жұтылады

(эндотермиялық).

Нейтрондардағы ядролық реакциялар

1934, Э. Ферми - нейтрондармен сәулеленген

периодтық жүйенің барлық дерлік элементтері.

Зарядсыз нейтрондар,

атом ядроларына еркін енеді

және олардың өзгеруіне себеп болады.

Нейтрондардың жылдам реакциясы.

Баяу нейтрондық реакциялар

(жылдамға қарағанда тиімдірек;

n қалыпты суда баяулайды)

Al + n → Na + He

27

13

1

0

24

11

4

2

Уран ядроларының бөлінуі

1938 жылы ашылған О. Хан, Ф. Страссманн

1939 жылғы түсіндіру О.Фриш, Л.Мейтнер

Деление происходит

под действием кулоновских сил

Rb

94

Нейтрондармен U бомбаланған кезде

80 түрлі ядролар пайда болады.

Kr және Ba-ға бөлінуі ықтимал

2/3 қатынасында

235

91

142

α -излучение

γ-излучение

Ядролық тізбектің реакциясы

3 бөлім

Тізбекті реакцияны жүзеге асыру үшін қажет

сондықтан бөлінген нейтрондардың орташа саны

уақыт өте келе азайған жоқ.

Нейтрондар санының қатынасы

кез-келген «ұрпақта» нейтрондардың санына дейін

алдыңғы «ұрпақта» олар атайды

нейтронды көбейту коэффициенті k

Егер k <1 болса, реакция тез сөнеді,

Егер k = 1 болса, онда реакция тұрақтыға ауысады

қарқындылығы (бақыланатын),

Егер k> 1 болса, онда реакция қар көшкіні сияқты дамиды

(бақыланбайтын) және ядролық жарылысқа әкеледі

Көбею жылдамдығы келесі факторлармен анықталады:

1) баяу нейтрондарды U ядроларымен ұстау

немесе жылдам нейтрондарды U және U ядроларымен ұстап алу

содан кейін бөліну.

2) Уран ядроларымен нейтрондарды бөлінбей ұстау.

3) Нейтрондарды бөліну өнімдерімен, модератормен және қондырғының құрылымдық элементтерімен ұстау.

4) бөлініп жатқан заттан нейтрондардың сыртқа шығарылуы.

236

235

235

Уранның бір бөлігінен нейтрондардың шығуын азайту үшін уранның массасы көбейтіледі (егер пішін шар тәрізді болса, масса беткі қабатқа қарағанда тез өседі).

Тізбекті реакция мүмкін болатын уран массасының минималды мәні критикалық масса деп аталады.

Орнату құрылғысына және отын түріне байланысты сыни масса 250 г-нан жүздеген килограммға дейін өзгереді

Термоядролық синтез

4 бөлім

Термоядролық реакция дегеніміз - энергияның бөлінуімен жүретін жеңіл ядролардың өте жоғары температурада бірігу реакциясы

Энергетикалық жағынан өте пайдалы !!!

Өзін-өзі қамтамасыз ету -

Жердің, Күннің және басқа жұлдыздардың ішектерінде.

2. Басқарусыз - сутегі бомбасы !!!

3. Іске асыру бойынша жұмыс жүргізілуде

басқарылатын термоядролық реакция.

Ядролық реактор

5 бөлім

Ядролық реактор - бұл ауыр ядролық бөлінудің бақыланатын тізбекті реакциясы жүзеге асырылатын қондырғы

Бірінші ядролық реактор: АҚШ, 1942, Э. Ферми,

уран ядроларының бөлінуі.

Ресейде: 1946 жылы 25 желтоқсанда И.В.Курчатов

Жұмыс шарттары:

1) Горючее – природный уран, обогащенный до 5% ураном-235, торий или плутоний

2) Замедлитель – тяжелая (D2O)

или обычная вода

3) Для уменьшения вытекания нейтронов

активная зона окружена слоем отражателя

(графит)

4) Ядерное горючее вводят в активную зону

в виде стержней. Температура 800К– 900 К

5) Управление с помощью регулирующих

стержней из соединений бора и кадмия,

активно поглощающих нейтроны

6) Система охлаждения для отвода тепла

из активной зоны реактора (вода, жидкие

металлы, некоторые органические жидкости)

7) Системы дозиметрического контроля

и биологической защиты окружающей среды

от протонов, нейтронов, γ-излучения

8) После 30-40 лет службы реактор

не подлежит восстановлению

Ядролық энергияны қолдануы

6 бөлім

Атомдық энергия

Бірінші атом электр станциясы,

1954,

Обнинск,

қуаты 5000 кВт

АЭС құрылғысының диаграммасы

1) Не потребляют дефицитного

органического топлива,

2) Не загружают перевозками угля

ЖД- транспорт,

3) Не потребляют атмосферный

воздух,

4) Не засоряют среду золой

и продуктами сгорания.

+

1) орналастыру мүмкін емес

халық тығыз орналасқан жерлерде -

ықтимал қауіп

радиоактивті ластану !!!!!

2) радиоактивті қалдықтарды жою және өмір сүрген атом электр станцияларын бөлшектеу кезіндегі қиындықтар

-

Ядролық қару

... әдеттегі қарудан айырмашылығы,

деструктивті әсер етеді

механикалық немесе химиялық емес, ядролық

энергия. Тек жойқын күшпен

бір ядролық қаруды жарылыс

мыңдаған кәдімгі бомбалардан асып түсуі мүмкін

және артиллериялық снарядтар. Сонымен қатар, ядролық

жарылыс барлық тіршілік иелеріне жойқын әсер етеді

жылу және радиациялық әсер,

және, әдетте, үлкен алаңдарда.

Ядролық жарылыс радиусы

Бірінші атом бомбасы

КСРО - «RDS-1»

Ядролық заряд

алдымен тексерілген

1949 жылдың 29 тамызы

Семейде

көпбұрыш. Қуат

20 килотоннаға дейін зарядтаңыз

Тротил баламасы.

RFNC-VNIITF мұражайы, Снежинск қ