ЦЕПНЫЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

Материал к уроку

в 11классе

Деление атомного ядра

это явление распада ядер на несколько более легких атомных ядер. Деление тяжелых ядер может происходить посредством цепной реакции, когда при распаде ядра выделяется частицы (нейтроны), способные вызвать реакцию деления других ядер. Цепные реакции возможны, если масса ядерного топлива превышает минимальную критическую массу.

Курчатов Игорь Васильевич

Одним из первых в России стал изучать физику атомного ядра. Наблюдал разветвление ядерных реакций, происходящих после нейтронного облучения веществ, исследовал искусственную радиоактивность, открыл ядерную изомерию - распад одинаковых атомов с разными скоростями. Вместе с Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком обнаружили, что атомные ядра урана могут подвергаться делению спонтанно. С 1943 г. начал работать над проектом создания атомного оружия. С именем Курчатова связано появление атомной, а затем водородной бомб, строительство первой в мире атомной электростанции, которая дала ток в 1954 году.

Ферми Энрико

Один из создателей ядерной и нейтронной физики. Разработал теорию бета-распада. Один из основоположников квантовой электродинамики. Открыл искусственную радиоактивность, вызванную нейтронами, замедление нейтронов в веществе, за что в 1938 был удостоен Нобелевской премии по физике. Построил первый ядерный реактор и впервые осуществил в нем цепную ядерную реакцию. В честь Ферми назван химический элемент фермий.

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ

это самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых ядер, в которой непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.

Развитие цепной реакции

КРИТИЧЕСКАЯ МАССА

Наименьшая масса радиоактивного вещества, при которой становится возможным протекание цепной реакции деления , называется критической массой этого вещества.

В объеме вещества, имеющего критическую массу, число нейтронов, получающихся в результате деления ядер, равно числу потерянных нейтронов, вызвавших деление ядер.

КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМНОЖЕНИЯ НЕЙТРОНОВ

это характеристика цепного процесса распада радиоактивных ядер, равная отношению числа нейтронов в каком-либо поколении цепной реакции к породившему их числу нейтронов в предыдущем поколении

Атомная электростанция

На атомных электростанциях происходит превращение ядерной энергии в тепловую, а затем в электрическую. Тепловая энергия выделяется в реакторе, где происходит управляемая ядерная реакция распада уранового топлива

Ядерный реактор

это устройство, предназначенное для превращения энергии атомного ядра в электрическую энергию. В ядре реактора находится радиоактивное вещество (обычно, уран или плутоний). Энергия, выделяемая за счет α-распада этих атомов, нагревает воду. Получающийся водяной пар устремляется в паровую турбину; за счет ее вращения в электрогенераторе вырабатывается электрический ток. Теплая вода после соответствующей очистки выливается в расположенный рядом водоем; оттуда же в реактор поступает холодная вода. Специальный герметичный кожух защищает окружающую среду от смертоносного излучения.

Специальные графитовые стержни поглощают быстрые нейтроны. С их помощью можно управлять ходом реакции

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР

это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер. Главной частью ядерного реактора является активная зона, в которой протекает цепная реакция и происходит выделение ядерной энергии. Управление протеканием цепной реакции осуществляется с помощью специальных регулирующих стержней, которые с помощью дистанционного пульта управления вводят в активную зону реактора. Эти стержни изготавливают из материалов, сильно поглощающих нейтроны (кадмий или бор). Параметры активной зоны рассчитывают так, чтобы при полностью вставленных стержнях цепная реакция заведомо не шла. Реактор начинает работать тогда, когда стержни выдвинуты настолько, что коэффициент размножения нейтронов оказывается равным 1

Загрузка ядерного реактора

Контейнеры с ядерным топливом

Атомный ледокол

Атомная подводная лодка

Установка для радиотерапии

Атомная бомба

Термоядерная реакция

Слияние легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающееся выделением энергии, называется термоядерной реакцией (реакцией термоядерного синтеза). Термоядерные реакции являются основным источником энергии звезд.

это ядерные реакции между легкими атомными ядрами, протекающие при очень высоких температурах (~108 К и выше). При этом вещество находится в состоянии полностью ионизованной плазмы. Необходимость высоких температур объясняется тем, что для слияния ядер в термоядерной реакции необходимо, чтобы они сблизились на очень малое расстояние и попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между одноименно заряженными ядрами. Чтобы их преодолеть, ядра должны обладать очень большой кинетической энергией. После начала протекания термоядерной реакции вся энергия, потраченная на разогрев смеси, компенсируется энергией, выделяющейся в ходе протекания реакции

Водородная бомба