0: Тема урока ядерные реакции, деление ядер Урана, цепные реакции, ядерный реактор эпиграфом к сегодняшнему уроку возьмём слова ральфа эмерсона чудеса науки современной.
1: Далеко превосходят чудеса древней мифологии. На прошлых уроках мы вплотную подошли к ядерным реакциям, но прежде чем приступить к изучению ядерных реакций, необходимо вспомнить несколько важных моментов в
2: 1932 году была предложена протонно нейтронная модель атомного ядра, тогда возник вопрос о том, какие силы удерживают нуклоны в ядре, несмотря на кулоновские силы отталкивания учёные.
3: Пришли к выводу, что это фундаментально новый вид сил, который назвали ядерными силами. Ядерные силы являются самыми мощными силами в природе, но действуют только в пределах атомного ядра. Из этого следовало
4: То в ядре заключена энергия, которую впоследствии назвали энергией связи, выяснилось, что суммарная масса всех нуклонов, из которых состоит ядро, больше массы самого ядра, такую разницу назвали.
5: Эффектом масс именно с этим связано понятие энергии связи оказалось, что часть массы нуклонов превращается в энергию связи в соответствии с уравнением эйнштейна тогда учёные немедленно Зада.
6: Задались вопросом а нельзя ли получить энергию при расщеплении ядра? Именно об этом мы и поговорим на сегодняшнем уроке.
7: Итак, ядерные реакции это изменение атомных ядер. При взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом. Мы уже познакомились с примерами ядерных реакций, когда изучали открытие протона, и не
8: Трона. Напомним, что для стимуляции этих реакций использовалась бомбардировка альфа частицами надо сказать, что есть более эффективные методы для осуществления ядерных реакций например, сообщать большую
9: Тическую энергию частицам с помощью ускорителей, в частности, вместо альфа частицы можно использовать ускоренный протон во первых, он будет обладать энергией примерно в 10000 раз больше, чем альфа части.
10: А во вторых, на него будет действовать вдвое меньшая сила отталкивания со стороны ядра, поскольку заряд протона вдвое меньше, чем заряд альфа частицы.
11: Наконец, можно ускорять и другие частицы, имеющие массу, значительно превышающую массу альфа частицы.
12: В 1932 году удалось провести такого рода реакцию при бомбардировке ядра атома лития протонами возникало 2 альфа частицы. Было установлено, что кинетическая энергия этих альфа
13: Частиц на 7,3 мегаэлектрон вольта превышала кинетическую энергию протона. Дело в том, что удельная энергия связи в ядрах Гелия больше, чем удельная энергия связи в ядре лития. Именно
14: Поэтому часть энергии ядра лития превратилась в кинетическую энергию альфа частиц из этого следует, что изменение кинетической энергии в процессе ядерной реакции равно изменению энергии покоя.
15: Участвующих в реакции ядер и частиц разность энергий, покоя, ядер и частиц до и после реакции называется энергетическим выходом. Энергетический выход ядерной реакции. Может быть, как положите.
16: Так и отрицательным, то есть энергия может выделяться, а может поглощаться в связи с этим реакции делятся на экзотермические и эндотермические
17: Рассмотрим ещё 1 тип ядерных реакций. Реакции на нейтронах с помощью нейтронов гораздо удобнее осуществлять ядерные реакции, поскольку нейтроны не имеют заряда, а следовательно, ядро их не отталкивает.
18: 1, кто начал изучать такие реакции, был энрико ферми, например, при попадании нейтрона в ядро алюминия из него выбивается альфа частица и образуется ядро натрия, но самое главное, что обнаружил ферми.
19: Это то, что нейтроны не обязательно должны быть быстрыми, медленные нейтроны в определённых случаях оказались ещё более эффективными, поэтому нейтроны целесообразно замедлять до реакции под медленным нейтроном.
20: Подразумевается нейтрон, скорость которого сравнима со скоростью теплового движения, поэтому такие нейтроны иногда называют тепловыми.
21: Здесь мы подошли к очень важному вопросу делению ядер Урана.
22: Впервые это явление было открыто фрицем штрассманом и Отто ганом. В 1938 году они обнаружили, что при бомбардировке Урана нейтронами образуются такие элементы, как барий и криптон.
23: Истолковать этот факт смогли Лиза мейтнер и Отто фриш, которые в 1939 году пришли к выводу, что ядра Урана делятся, происходит это следующим образом в ядро Урана попадает.
24: Нейтрон, который дестабилизирует его энергия, которую добавляет нейтрон в ядро, приводит к неким пульсациям, то есть движению нуклонов, в результате ядро деформируется и становится немного продолговатым.
25: И тут возникает следующее ядерные силы ещё продолжают действовать, сжимая ядро, то есть стараясь удержать нуклоны вместе в то же время в продолговатых концах ядра, кулоновские силы начинают его ещё больше.
26: Стягивать. В результате ядро разделяется на 2 осколка, каждый из которых содержит избыточное число нейтронов, поэтому каждый осколок испускает 1 или 2 нейтрона было вычислено.
27: Что при делении ядра Урана выделяется энергия, примерно равная 200 мегаэлектрон вольтам. Если мы подсчитаем, какая энергия выделится при делении ядер Урана, содержащихся в 1 моле вещества, то полу
28: Чем просто громадное число для выделения такого количества энергии нужно сжечь десятки тонн такого топлива, как бензин или керосин, в то время как масса 1 моля Урана составляет менее 250 грамм.
29: Сразу следует заметить, что деление ядра Урана вызвано нейтроном, но после деления ядра Урана возникает минимум 2 нейтрона значит, эти нейтроны могут вызвать деление уже 2 ядер, а потом.
30: 4, 8, 16 и так далее. Такие реакции называются цепными реакциями. То есть цепная реакция это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты.
31: Этой реакции рассмотрим теперь цепные реакции более подробно начнём с того, что естественный уран состоит из 2 изотопов уран 235 и уран 238, при этом уран 200.
32: 35 составляет всего 7/10 процента от общего количества Урана ядра этого изотопа делятся под влиянием любых нейтронов, как быстрых, так и медленных ядра Урана 238 де.
33: Только при условии, что нейтроны обладают энергией не менее 1 мегаэлектрон вольта такой энергией обладает примерно 60% нейтронов, образующихся при делении, при этом только 20%.
34: Нейтронов производят деление Урана 238, остальные нейтроны просто захватываются ядрами. Таким образом, используя чистый уран 238, невозможно получить цепную реакцию в связи с
35: Подобными рассуждениями вводится понятие коэффициент размножения нейтронов это отношение числа нейтронов, вызывающих деление ядер вещества на 1 из этапов реакции к числу нейтронов, вызвавших деление.
36: На предыдущем этапе реакции коэффициент размножения зависит от природы делящегося вещества. Об этом мы только что говорили. Очевидно, что коэффициент размножения зависит от количества делящегося вещества.
37: Также коэффициент размножения зависит от объёма, занимаемого веществом и от его геометрической формы дело в том, что некоторые нейтроны могут вылететь наружу, не испытав соударения с ядрами в связи с этим.
38: Коэффициент размножения будет максимален, если вещество имеет шарообразную форму.
39: При коэффициенте размножения меньше единицы реакция очень быстро затухает, поскольку число нейтронов, захваченных ядрами, превышает число появившихся нейтронов при коэффициенте размножения, равном единице.
40: Устанавливается стабильное течение цепной реакции, поскольку образуется Ровно столько же нейтронов, сколько захватывается масса делящегося вещества, в котором цепная реакция идёт с коэффициентом размножения равным единице.
41: Называется критической массой. Если же коэффициент размножения хоть чуть чуть превысит единицу, реакция станет неуправляемой, количество нейтронов будет расти с огромной скоростью, в результате чего все больше
42: И больше ядер Урана будут подвергнуты делению, это приведёт к выбросу огромного количества энергии, то есть к ядерному взрыву. Именно такая неуправляемая реакция используется для создания ядерного оружия.
43: Но есть, конечно, и положительные стороны, все вы знаете, что сегодня активно развивается ядерная энергетика, об этом мы поговорим немного позже, а сейчас давайте познакомимся со схемой работы ядерного реактора.
44: Ядерный реактор это устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер.
45: Часто в качестве ядерного горючего используется уран 235, поскольку он наиболее эффективно захватывает медленные нейтроны. Итак, в активной зоне находится ядерное топливо в виде урановых стержней и
46: Медлитель нейтронов во многих случаях это тяжёлая вода.
47: Проходя через замедлитель, тепловые нейтроны вновь участвуют в делении ядер Урана.
48: Если нейтрон попадает в ядро Урана 235, то реакция повторяется, а если в ядро Урана 238, то образуется радиоактивный изотоп Урана 239.
49: В результате бета распада образуется ядро нептуния, который тоже радиоактивен нептуний также испускает бета частицу и превращается в плутоний, который тоже используется в качестве ядерного горючего.
50: Активная зона реактора посредством труб соединяется с теплообменником, образуя так называемый 1 замкнутый контур насосы обеспечивают циркуляцию воды в этом контуре, при этом вода, нагретая в активной зоне.
51: За счёт внутренней энергии атомных ядер, проходя через теплообменник нагревает воду в змеевике 2 контура, превращая её в пар. Таким образом, вода в активной зоне реактора служит не только замедлителем нейтронов, но и.
52: И теплоносителем, отводящим тепло к вопросу об использовании ядерной энергии. Мы ещё вернёмся. А сейчас давайте подведём итоги урока. Итак, ядерные реакции это изменение атомных ядер. При
53: Взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.
54: Любая ядерная реакция характеризуется энергетическим выходом, то есть разностью энергий покоя, ядер и частиц до и после реакции важным процессом в ядерной физике является деление ядер Урана.
55: Это деление происходит в результате того, что нейтрон дестабилизирует ядро Урана, приводя нуклоны в движение. После этого ядро Урана делится на средние элементы, которые, в свою очередь, тоже испускают нейтроны эти.
56: Нейтроны могут стимулировать деление других ядер Урана подобные реакции называются цепными, то есть цепная реакция это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукт.
57: Этой реакции важнейшей характеристикой цепной реакции является коэффициент размножения нейтронов он определяется как отношение числа нейтронов, вызывающих деление ядер вещества на 1 из этапов реакции.
58: К числу нейтронов, вызвавших деление на предыдущем этапе реакции.
59: Если коэффициент размножения нейтронов меньше единицы, то реакция практически сразу затухнет при определённом значении массы делящегося вещества, которое называется критической массой коэффициент размножения равен единице.
60: В этом случае цепная реакция протекает стационарно если же коэффициент размножения превышает единицу, то это приводит к неуправляемой реакции и выбросу огромного количества энергии в виде взрыва.
61: Для осуществления управляемой реакции деления ядер нужно специальное устройство. Такое устройство называется ядерным реактором, схему работы которого мы рассмотрели на сегодняшнем уроке. В ближайшее время мы
62: Говори.