Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Ядрени реакции

Лекция номер 9

ядрена реакция Това е процес на интензивно взаимодействие на атомните ядра с елементарните частици или друг ядро, което води до преобразуване на ядрото.

Най-често срещаният тип на ядрената реакция е "" светлина взаимодействие с частици X ядро, при което се образува светло частиците «б» и Y ядро

,

Ядрени реакции могат да бъдат придружени от освобождаване и абсорбция на енергия. Количеството енергия, освободена, се нарича топлината от реакцията. Тя се определя от разликата между масата на началните и крайните ядра (маса, изразени в енергийни единици) почивка.

В момента познатите видове ядрени реакции следните:

реакция улавяне ü, който се състои в комбинирането на две частици се сблъскват;

обмен реакция ü, който се състои в изземването на една-единствена частица, и хвърляне на другия;

ü Реакцията на делене или ядрено делене под влиянието на енергията, произведена в сърцевината на една или друга форма;

ü разсейване реакция, състояща се в това, че под действието на обстрелват частици, основните частици излъчват от същия тип като на обстрелват.

Както е установено през 1936 г., Бор., Реакцията причинени от не много бързи частици, се появи в два етапа. Първата стъпка е да улови достигне ядрото на "X" на безопасно разстояние извън частицата "а" и в образуването на междинно съединение ядрото "Р", наречен съединение ядрото или съединение ядро. Енергията, подадена от частица "а", се преразпределя между всички нуклоните на съединение ядро, в резултат на това ядро е в възбудено състояние.

Във втория етап, съединение ядро излъчва частици «б». Символично, този курс на ядрената реакция в две стъпки могат да бъдат представени, както следва:

,

Това може да се случи, че изхвърлените частици, ще бъде идентичен с заловен (т.е., ). Този процес се нарича разсейване. Ако енергията на частицата "а" е равна на енергията на "б" частици, разпръскването е еластична. Ако те не са равни, тогава разсейване е нееластичен.

Реакциите, причинени от бързо нуклоните, да действа, без образуване на съединение ядро. Такива реакции се наричат директни ядрени взаимодействия.

Помислете за изброените типове реакции в по-големи подробности.

Когато сладко настъпва reatsiya улавяне инцидент на частиците в ядрото. Ядрото е развълнуван и излъчва повече енергия, излъчваща у - лъчи. Един пример за такава реакция е неутронно улавяне реакция кадмий или фосфор

,

Реакцията на обмен частицата е летял до мозъка на костите също засяда в ядрото. Тя от своя страна излъчва друга частица и се превръща в ядро ​​на друг член. Един пример за такава реакция е реакцията на превръщане на кислород в азот



и реакцията за получаване на неутрона

,

Този тип реакция е широко използван в устройства, които се използват за производство на неутрони.

Когато разсейване на ядрото излъчва частиците идентичен с вятъра. Има два вида на разсейване реакция: еластични и нееластични разсейване.

1. Еластична разсейване. При този тип на разсейване на общата кинетичната енергия на взаимодействащи частици не се променя.

2. нееластично разсейване. При този тип на дисперсия на общата кинетична енергия на сблъсък частици се намалява, и разликата на енергия се излъчва като фотонна енергия на γ-.

Един пример може да послужи като еластично разсейване на неутрони разсейване въглерод, който се използва в ядрените реактори да се забави неутрони

,

Пример за нееластично разсейване може да служи като процес, който се случва в сблъсък на бързи неутрони с ядрото на уран 238

,

Най-широко прилагане получи реакция на делене, преди да обсъдим по-късно.

Първата ядрена реакция се извършва от Ръдърфорд през 1919 година. Когато отработен азотни а-частици, изпускани от радиоактивен източник, някои от ядрото на азот се обърна към ядрото на кислород, като по този начин излъчва протон. Уравнението за тази реакция е дадено от

,

Ядрената реакция, причинена от изкуствено ускорени частици, първо се извършва Cockroft и Уолтън през 1932 г. С помощта на множителя на напрежението, те ускоряват протони до енергия от около 0.8 MeV, и наблюдава отговор

,

В бъдеще, с развитието на заредена технология ускорение на частиците, умножена по броя на ядрените превръщания се извършват изкуствено.

На практика най-важните са реакции, причинени от неутрони. За разлика от други заредени частици, неутрони не изпитват Кулон отблъскване и следователно могат да проникнат в сърцевината, която има много нисък разход на енергия.

В атмосферата под влиянието на неутрони, генерирани от космическите лъчи, реакционната

,

Това се случва, когато въглеродът е радиоактивен. Неговият период на полуразпад - 5600 години. Той се абсорбира от растенията и се включва в цикъла на материята в природата. Докато органична материя живее, намаляване на въглеродния това се компенсира от цикъла на материята в природата. Към момента на смъртта на тялото на процес въглероден асимилация веднага свършва, а броят на започва да намалява в съответствие със закона на радиоактивното разпадане. Ето защо, чрез измерване на концентрацията му в останките на организми (дърво, кости и т.н.), може да се определи датата на смъртта им. Тестване на този метод на древните образци, които са точно определени възраст исторически дава задоволителни резултати.

реакция на делене

През 1938 г., германските учени Хан и Щрасман установено, че облъчване на уран с неутрони, образувани елементи от средата на периодичната система - барий и лантан.

Обяснението на този феномен е даден от германски учени Фриш и Майтнер. Те предполагат, че залавянето на неутрони на уран ядро е разделен на две приблизително равни части, които се наричат делене фрагменти.

Освен това разследването показа, че деленето произвежда около 80 различни фрагменти, най-вероятното е разделението на фрагменти, които са масите на 2: 3. изход крива фрагменти в зависимост от тяхната маса е показано на фиг.

Това се вижда от тази крива, че относителният брой на делене събития, които произвеждат два фрагмента с еднаква маса (≈ 117 А) е от 10 до 2%, докато, като образуването на фрагменти с масови числа 95 и около 140 (95: 140 = 2 3) се наблюдава в 7% от случаите.

Разделението на ядро ​​на уран в два фрагмента, придружено от отделянето на огромна енергия. Както е известно, на специфично свързване енергия, т.е. свързващата енергия на нуклон, в ядрата на атомите, намиращи се в средата на периодичната таблица, на около 8,7 MeV докато за тежки ядра е равна на 7,6 MeV.

Това означава, че делене на ядрото на уран в два фрагмента да се освобождава енергия, равна на 1.1 MeV на нуклеон. В ядрения разпад, която се съдържа в 1 грам уран , Се освобождава енергия 8 × 10 10 J или 22,000 кВтч

Ядрата образувани в делене имат излишък от неутрони. Повечето от неутрони, отделяни мигновено (във време по-малко от около 10 -14 секунди). Част от неутрони (около 0,75%), наречени забавени неутрони не излъчвани мигновено, но със закъснение до 1 мин 0,05sek.

фрагменти на делене са радиоактивни и се местят в стабилно състояние от верижни реакции.

верижна реакция

С всеки акт на делене на тежки ядра, както казахме, голямо количество енергия, и има няколко неутрони. Ако всеки от тези неутрони причини ядрата в съседна реакция ядрен материал делене, която се проявява увеличение лавина на броя на делене събития. Такова разделяне се нарича верижна реакция.

Помислете за условията, необходими за прилагането на реакцията на ядрен разпад.

Heavy ядро ​​претърпява разпад, ако разстрои баланса си. Необходимата за да предизвика ядрено делене минимална енергия се нарича активиране енергия. Част от тази енергия се използва за загряване на основната част - на неговата деформация.

Енергията на активация необходимо за ядрата на разделяне най-лесно да премине от един неутрон, които се доближават до мозъка на костите, са привлечени към нея от ядрени сили. Необходимо условие за възникване на реакцията е наличието на ценни неутрони за разплод. Ние се въведе концепцията за неутронна умножение фактор «к» в.

Неутрон умножение фактор Това е съотношението на броя на неутроните, които са възникнали в някои части на реакцията на броя на неутроните в предходната връзка.

Предпоставка за развитието на верижна реакция е изискването ,

С намаляването на основния размер се увеличава делът на неутроните, които излизат извън неговите граници и намалява възможността за верижна реакция. Минимални размери на ядрото, което може да се случи, когато на верижна реакция, наречена на критичните размери. Минималната маса на ядрени вещества в критичните размери на система, която се нарича критичната маса.

Един от най-важните характеристики на верижната реакция е скоростта на развитие, в зависимост от времето между две последователни дивизия актове. За бърза верижна реакция на експлозивен тип е необходимо да се намали времето между две последователни действия на делене, т.е. извършване на процеса на възпроизвеждане на бързи неутрони.

За верижна реакция контролирано необходимо да се увеличи това време.

Смятан реакция на делене се извършва с изотопите на урана , торий , протактиний Плутон ,

Тези елементи са известни като ядрено гориво. Във всяка част от ядрото на ядрено гориво на неутрон е заловен от ядрения разпад, излъчващи няколко неутрони. Въпреки това, ако масата на детайла е под определена критична стойност, по-голямата част на излъчваната неутроните мухи без да причинява разделяне. А верижна реакция се случва. В маса над критичните неутроните се размножават бързо и реакцията става експлозив.

Това действие се основава атомна бомба. Ядрената такса е от две части или (На фигурата са предназначени номер 1).

Теглото на всяко парче е по-малко критичен, така че верижната реакция не се проведе. земната атмосфера има определен брой неутрони, генерирани от космическа радиация. Ето защо, за да предизвика експлозия, достатъчно, за да постави парчета на ядрен заряд в едно цяло парче с маса по-голяма от критичната.

За съединения използва конвенционален експлозив - предпазител (2), с която една част от ядрен заряд е уволнен за друг.

Цялото устройство е затворено в масивна черупка на метал с висока плътност (3). Обвивката служи като неутрони рефлектор и, в допълнение, поддържа ядрена бойна глава от спрея докато максималния възможен брой ядра не осигурява енергията си от разпад.

Друг начин на верижната реакция се използва в ядрените реактори.

За ядрен материал в реактора, използващи природен уран. За да се предотврати излъчващ улавяне на неутрони от ядра, малки блокове на ядрен материал се поставят на определено разстояние един от друг, и разликите между тях пълни с модератор, т.е. такава, в която неутроните да намалят скоростта си. Забавяне на неутрони, пренасяни от еластична разсейване. Както е използван забавители графит, берилий, деутерий (или тежка вода).

Първият реактор на уран-графит е изготвено в декември 1942. Чикагския университет под ръководството на един изключителен италиански физик Енрико Ферми.

Схемата на този реактор е показано по-долу.

Номер 1 обозначава модератор - графит; 2 - блокове от уран; 3 - пръчки, съдържащи бор или кадмий. Тези пръти се използват за регулиране на процеса в реактора. Кадмий и бор бързо абсорбират неутрони, така че въвеждането им в реактора намалява коефициента на неутронна умножение и екскрецията - се увеличава. По този начин е възможно да се регулира силата, разработен от реактора.

Първите комерсиални реактори, построени в САЩ, предназначени за производството на делящи се материали за ядрени бомби - плутоний. Те са част от неутроните, изпускани от деленето на урана с U-235, е да се поддържа верижна реакция, а някои - подложени на радиация улавяне от ядра на U 238, което е довело до образуването на плутоний.

Използването на ядрената енергия за мирни цели се практикува за първи път в СССР. През 1954 г.. То е изготвено АЕЦ 5000Vt. Карането на ядрена централа е показана на Фиг.

Енергията, освободена в активната зона на реактора (фигура 1), отстранява охлаждащата течност циркулира в кръг (фигура 2). циркулационната помпа 3. се произвежда като вода охладител използва и алкален метал с ниска точка на топене (например натриев T тр = 98 ° C) а. В топлообменника 4 охлаждащата течност пренася топлината си на водата, тя се превръща в пара, която задвижва турбина 5.

В заключение, странични продукти на ядрени реактори са радиоактивни изотопи на различни химически елементи, които намират широко приложение в биологията, медицината и техниката.

термоядрен реакции

ядрени реакции с освобождаването на огромни количества енергия се считат над делене на тежки ядра. Получаване на ядрената енергия може да се дължи на взаимодействието на синтез на леки ядра, като синтез на хелий от водород ядро. За да се слеят леки ядра, е необходимо те да бъдат информирани достатъчно кинетична енергия за преодоляване на електрическа отблъскване. Когато достатъчно сближаване ще работи ядрените сили на привличане: леките ядра се синтезират в по-тежко ядро ​​с освобождаване на енергия, равна на енергията на свързване. За да се извършват такива синтез реакции нагруване се използват в по-голям мащаб до много високи температури. Такива реакции се наричат термоядрени реакции.

Установено е, че синтеза на ядра от водород и хелий ядро е източник на енергия на слънцето и звездите, температурата във вътрешността на който достига 10 Юли ÷ 10 Август К. Този синтез се извършва по два начина. При по-ниски температури, е протон-протон цикъл. Първо, това е синтез на два протона да образуват хелиеви ядра, които веднага се подлага на радиоактивни β + - гниене

,

където Е + - протон;

ν - неутрино.

Получената тежък водород ядрото Сблъсък с протон, съюзяват с него до мозъка на костите

,

И накрая, последната брънка в цикъла представлява реакция

При високи температури има цикъл въглерод-азот, който се състои от следните единици

,

,

,

,

,

,

Резултатът от този цикъл е изчезването на четири протони и образуването на α - частици. Въглероден ядра остава постоянно - тези ядра, участващи в реакцията, като катализатор.

Carbon-азотен цикъл е широко разпространена в по-висока температура звезди. Повечето от енергията на Слънцето е освободен в резултат на цикъла на протон-протон.

Ин витро слети реакции се извършват в водородни бомби, които за пръв път се пръснаха на уран или плутоний бомба. Това води до значително повишаване на температура и налягане, т.е. създава условия за възникване на термоядрени реакции. Най-лесният начин да го потоци между изотопите на водорода - деутерий и тритий ,

В момента усилено изучава възможността за термоядрени реакции в лабораторията и управлението. Решаването на този проблем ще се отвори нова, почти неизчерпаем източник на енергия за човешкото общество.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Ядрени реакции

; Дата: 04.01.2014; ; Прегледи: 430; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото попълнение
Page генерирана за: 0.023 сек.