Réactions nucléaires : types, lois. Fusion nucléaire froide dans une cellule vivante

1. Des réactions sont possibles en présence de températures élevées et de champs électromagnétiques élevés

2. Le passage de processus dus aux neutrons, qui ne nécessitent pas de grands champs magnétiques et températures élevées

Nucléosynthèse. Le phénomène de nucléosynthèse a été étudié par un scientifique Burbidge.

Au moment de la formation de l'Univers, il y avait mélange de particules électroniques.

En raison de l'interaction des protons et des neutrons, hydrogène Et hélium, et dans les proportions suivantes : 2/3 – N, 1/3 – He.

Tous les autres éléments ont été formés à partir d’hydrogène.

Le soleil est constitué d'hélium et d'hydrogène (10-20 millions de ºС).

Il existe des étoiles plus chaudes (plus de 150 millions de ºС). Dans les profondeurs de ces planètes se sont formées carbone, oxygène, azote, soufre et magnésium.

D'autres éléments ont été créés lors d'explosions de supernova (de l'uranium et des éléments plus lourds).

Dans tout l'Univers, l'hélium et l'hydrogène sont les plus répandus (3/4 d'hydrogène et 1/4 d'hélium).

○ Les éléments les plus courants sur Terre :

§7 «Théorie onde-particule (double)»

En 1900 M. Planck proposer une théorie : corps absolument noirémet également de l'énergie, mais l'émet par portions (quanta).

● Le quantum du champ électromagnétique est photon.

○ Vague nature du photon :

- diffraction(déviation de la lumière par rapport à une direction droite ou capacité de contourner les obstacles)

- ingérence(interaction des vagues dans laquelle les vagues peuvent se chevaucher et se renforcer ou s'annuler)

1. Intensifié

2. L'intensité diminue

3.Repayé

○ Corpusculaire nature du photon :

● Effet photo– le phénomène d'émission d'électrons par une substance sous l'influence d'un rayonnement électromagnétique.

Stoletovétudié les lois de la photocellule.

Une explication de l'effet photoélectrique a été donnée Einstein dans le cadre de la théorie corpusculaire.

Un photon frappant un électron lui transfère une partie de son énergie.

● Effet Compton– si un rayonnement X est dirigé vers une substance, il est diffusé par les électrons de la substance. Ce rayonnement diffusé aura une longueur d'onde plus longue que le rayonnement incident. La différence dépend de l'angle de diffusion.

E = hυ

h – barre

υ – fréquence de rayonnement

●Photons – paquet de vagues.

Mathématiquement, la dualité onde-particule s'exprime en L'équation de L. de Broglie:

λ = h / (m · v) = h / P.

P.– impulsion

Ce dualisme est théorie universelle, il peut être réparti sur tous types de matières.

○ Exemples :

Électron

m e = 9,1 10 -28 Gv ~ 10 8 cm/sλ ~ 10 -8 cm

balle volante

m= 50gv~ 25 cm/sλ ~ 10 -32 cm

1) Le principe d'incertitude[DANS. Heisenberg] – il est impossible de déterminer simultanément avec précision les coordonnées d’une particule et son élan.

∆q · ∆ p ≥ h / 2

∆q – incertitude de toute coordonnée

∆p – incertitude quant à l'élan

∆E · ∆ t ≥ h / 2

∆E – énergie des particules

∆t – incertitude du temps

2) Le principe de complémentarité[N. Bohr] - l'obtention d'informations expérimentales sur certaines grandeurs qui décrivent un microobjet est inévitablement associée à la perte d'informations sur d'autres grandeurs, supplémentaires à la première.

3) Principe de causalité(une conséquence du principe d’incertitude) – un principe de la physique classique. Il existe une relation de cause à effet entre les phénomènes naturels. Le principe de causalité ne s'applique pas aux objets du micromonde.

4) Principe d'identité– il est impossible d’étudier expérimentalement des microparticules identiques.

5) Principe de correspondance- plus théorie générale, étant un développement théorie classique, ne le rejette pas complètement, mais indique les limites de son application.

6) Principe de superposition– l’effet résultant est la somme des effets provoqués par chaque phénomène séparément.

● équation de Schrödinger– équation de base mécanique quantique.

● Fonction d'onde[Ψ] est fonction à la fois des coordonnées et du temps.

E = E proche. + U

U – énergie potentielle

E proche . = (mv 2 ) / 2 = p 2 / 2m

E = p 2 / 2m + U

E Ψ = ( p 2 / 2 m + U ) · Ψ

(Ψ 2 · d · v) montre où et dans quel état se trouve la particule correspondante.

La première réaction nucléaire sur Terre s'est produite en Afrique il y a environ deux milliards d'années. Les scientifiques suggèrent qu'alors pendant processus géologiques une sorte d'installation nucléaire d'une puissance de 100 kilowatts a été créée, qui a pulsé toutes les trois heures pendant 150 000 ans.

Des traces de l'existence de ces réacteurs nucléaires naturels ont été découvertes dans la région d'Oklo État africain Gabon en 1972. Les scientifiques ont découvert que l'uranium minerai d'uranium, découvert là-bas, a été soumis à une réaction nucléaire en chaîne. Cela libérait de grandes quantités d’énergie sous forme de chaleur, un principe similaire à celui utilisé dans les réacteurs nucléaires modernes.

Dans le même temps, la raison pour laquelle la réaction nucléaire en Afrique n’a pas conduit à une explosion reste un mystère. Les centrales nucléaires utilisent un modérateur de réaction nucléaire. Les scientifiques pensent que dans des conditions naturelles, la réaction de l'eau des ruisseaux de montagne est devenue plus lente. L'eau ralentit le mouvement des neutrons et arrête ainsi la réaction nucléaire. Le réacteur refroidit pendant un moment, mais ensuite, sous l'influence de l'énergie neutronique, l'eau se réchauffe à nouveau, bout et la réaction nucléaire se poursuit.

Alex Meshik et ses collègues de l'Université Washington de St. Louis, Missouri, ont découvert de grandes quantités de xénon, produit de la fission d'un noyau atomique, dans un minéral de phosphate d'aluminium près d'Oklo Rocks. Le xénon est un gaz, mais lors du refroidissement d'un réacteur nucléaire naturel, une partie a été conservée congelée dans du phosphate d'aluminium. Les scientifiques mesurent la quantité de xénon afin de calculer la durée des périodes de chauffage et de refroidissement d'un réacteur nucléaire.

Les réacteurs nucléaires modernes produisent du xénon radioactif et le gaz inerte associé, le krypton, mais ces deux gaz s'échappent dans l'atmosphère. Ce n'est que dans des conditions naturelles que ces gaz sont retenus à l'intérieur structure cristalline phosphate. "Peut-être que cela nous aidera à apprendre comment contenir ces gaz dans les réacteurs nucléaires", estime Alex Meshik.

Des réactions nucléaires se produisent constamment sur les étoiles. De plus, les réactions thermonucléaires - l'un des types de réactions nucléaires - constituent la principale source d'énergie des étoiles. Cependant, les réactions nucléaires dans les étoiles sont plus lentes qu'on ne le pense et, par conséquent, les étoiles elles-mêmes, ainsi que les galaxies et l'univers entier, sont un peu plus anciennes qu'on ne le croit généralement - cela découle des dernières expériences astrophysiques menées dans le monde. Montagnes italiennes du Gran Sasso.

La majeure partie de l’énergie émise par nos étoiles est l’énergie libérée lorsque quatre noyaux d’hydrogène fusionnent à l’intérieur pour former des noyaux de lithium. Et les noyaux de lithium qui en résultent sont impliqués dans ce qu’on appelle le cycle carbone-azote-oxygène. La vitesse de ce cycle est déterminée par la réaction la plus lente impliquée, celle qui conduit à la formation de noyaux d'oxygène suite à la fusion de noyaux d'azote avec un proton. Il n’est pas difficile de réaliser artificiellement une telle fusion, disent les scientifiques. La difficulté est de le faire de la même manière niveau d'énergie, qui se déroule dans les étoiles. Et ce niveau est relativement faible, il ne fournit que quelques réactions par jour, grâce auxquelles la vie existe, du moins sur notre planète - sinon (avec l'interaction rapide d'un proton avec l'azote) le Soleil aurait dépensé son énergie depuis longtemps, laissant tout le système dans l'obscurité froide Dans des expériences souterraines modèles, il s'est avéré que le cycle carbone-azote-oxygène est deux fois plus lent que prévu, d'où l'âge des plus âgés. amas d'étoiles, par lequel l'âge de l'univers est jugé, augmente. Et si, selon les calculs précédents, l'univers avait 13 milliards d'années, il n'en a désormais pas moins de 14 milliards, affirme Eugenio Coccia, directeur des laboratoires du Gran Sasso.

Rachek Maria, Esman Vitalia, Rumyantseva Victoria

Ce projet de recherche a été réalisé par des élèves de 9e année. C'est une tâche avancée lorsque les écoliers étudient le thème « Structure de l'atome et du noyau atomique » dans le cours de physique de 9e année. L'objectif du projet est de clarifier les conditions de survenue des réactions nucléaires et les principes de fonctionnement des centrales nucléaires.

Télécharger:

Aperçu :

Établissement d'enseignement budgétaire municipal

Moyenne lycée № 14

Nommé d'après le héros de l'Union soviétique

Anatoly Perfiliev

G. Alexandrov

Document de recherche en physique

"Réactions nucléaires"

Complété

étudiants

Classe 9B :

Rachelk Maria,

Rumyantseva Victoria,

Esman Vitalia

professeur

Romanova O.G.

2015

Plan de projet

Introduction

Partie théorique

• Énergie nucléaire.

Conclusion

Liste de la littérature utilisée

Introduction

Pertinence:

L'un des les problèmes les plus importants Le problème énergétique auquel l’humanité est confrontée est le problème énergétique. La consommation d’énergie augmente si rapidement que les réserves de carburant actuellement connues seront épuisées dans un laps de temps relativement court. peu de temps. Le problème de la « faim d’énergie » n’est pas résolu par l’utilisation d’énergies provenant de sources dites renouvelables (énergie des rivières, vent, soleil, vagues de la mer, chaleur profonde de la Terre), puisqu’elles ne peuvent fournir, au mieux, que 5 -10% de nos besoins. À cet égard, au milieu du XXe siècle, la nécessité de rechercher de nouvelles sources d'énergie s'est fait sentir.

Actuellement, la véritable contribution à l’approvisionnement énergétique vient énergie nucléaire, à savoir les centrales nucléaires (en abrégé centrales nucléaires). Nous avons donc décidé de savoir si les centrales nucléaires sont utiles à l'humanité.

Objectifs du travail :

1. Découvrez les conditions de survenue des réactions nucléaires.
2. Découvrez les principes de fonctionnement d'une centrale nucléaire, et découvrez également si elle a un effet positif ou négatif sur environnement et par personne.

Dans le cadre de la réalisation de l'objectif, nous avons fixé les éléments suivants tâches :

1. Découvrez la structure de l'atome, sa composition, ce qu'est la radioactivité.
2. Explorez l'atome d'uranium. Explorez les réactions nucléaires.
3. Découvrez le principe de fonctionnement des moteurs nucléaires.

Méthodes de recherche :

1. La partie théorique - lecture de littérature sur les réactions nucléaires.

Partie théorique.

Histoire de l'atome et de la radioactivité. La structure de l'atome.

L'hypothèse selon laquelle tous les corps sont constitués de minuscules particules a été formulée par les philosophes grecs Leucippe et Démocrite il y a environ 2 500 000 ans. Ces particules sont appelées « atome », ce qui signifie « indivisible ». L'atome est la plus petite particule substance, la plus simple, n’ayant aucun élément constitutif.

Mais à partir d'environ milieu du 19ème siècle Des siècles ont commencé à apparaître des faits expérimentaux qui remettaient en question l’idée de​​l’indivisibilité des atomes. Les résultats de ces expériences suggèrent que les atomes ont structure complexe et qu'ils contiennent des particules chargées électriquement.

La preuve la plus frappante structure complexe L'atome fut la découverte du phénomèneradioactivitéfait physicien français Henri Becquerel en 1896. Il a découvert que l'élément chimique uranium émet spontanément (c'est-à-dire sans interactions externes) des rayons invisibles jusqu'alors inconnus, appelés plus tardrayonnement radioactif. Les rayonnements radioactifs ayant des propriétés inhabituelles, de nombreux scientifiques ont commencé à les étudier. Il s'est avéré que non seulement l'uranium, mais aussi d'autres éléments chimiques(par exemple le radium) émettent également spontanément des rayons radioactifs. La capacité des atomes de certains éléments chimiques à émettre spontanément a commencé à être appelée radioactivité (du latin radio - émettre et activus - efficace).

Becquerel a eu une idée : toute luminescence n’est-elle pas accompagnée de rayons X ? Pour tester sa supposition, il a pris plusieurs composés, dont l'un des sels d'uranium, qui phosphorescent avec une lumière jaune-verte. L'éclairer soleil, il a enveloppé le sel dans du papier noir et l'a placé dans un placard sombre sur une plaque photographique, également enveloppée dans du papier noir. Après un certain temps, en développant l'assiette, Becquerel a réellement vu l'image d'un morceau de sel. Mais le rayonnement luminescent ne pouvait pas traverser le papier noir, et seulement radiographies pourrait exposer le dossier dans ces conditions. Becquerel répéta l'expérience plusieurs fois et avec le même succès. Fin février 1896, lors d'une réunion Académie française Sciences, il a réalisé un rapport sur le rayonnement X des substances phosphorescentes. Après un certain temps, dans le laboratoire de Becquerel, une plaque fut accidentellement développée sur laquelle reposait un sel d'uranium qui n'avait pas été irradié par la lumière du soleil. Naturellement, il n'était pas phosphorescent, mais il y avait une empreinte sur la plaque. Becquerel a ensuite commencé à tester divers composés et minéraux d'uranium (y compris ceux qui ne présentaient pas de phosphorescence), ainsi que l'uranium métallique. Le disque était invariablement surexposé. En plaçant une croix métallique entre le sel et l'assiette, Becquerel a obtenu de légers contours de la croix sur l'assiette. Ensuite, il est devenu clair que de nouveaux rayons avaient été découverts, qui traversaient des objets opaques, mais n'étaient pas des rayons X.

Becquerel partage sa découverte avec les scientifiques avec lesquels il a collaboré. En 1898, Marie Curie et Pierre Curie découvrent la radioactivité du thorium, puis découvrent les éléments radioactifs polonium et radium. Ils ont découvert que tous les composés de l'uranium ont la propriété de radioactivité naturelle et dans la plus grande mesure l'uranium lui-même. Becquerel revient sur les phosphores qui l'intéressent. Certes, il a fait une autre découverte majeure liée à la radioactivité. Une fois, pour une conférence publique, Becquerel avait besoin d'une substance radioactive, il la prit aux Curie et mit le tube à essai dans la poche de sa veste. Après avoir donné la conférence, il revint médicament radioactif propriétaires, et le lendemain il a découvert une rougeur de la peau en forme de tube à essai sur le corps sous la poche du gilet. Becquerel en a parlé à Pierre Curie, et il a expérimenté sur lui-même : il a porté pendant dix heures une éprouvette de radium attachée à son avant-bras. Quelques jours plus tard, il a également développé une rougeur, qui s'est ensuite transformée en un grave ulcère dont il a souffert pendant deux mois. C'était la première fois que les effets biologiques de la radioactivité étaient découverts.

En 1899, à la suite d'une expérience menée sous la direction du physicien anglais Ernest Rutherford, on découvrit que le rayonnement radioactif du radium est inhomogène, c'est-à-dire a composition complexe. Au milieu se trouve un flux (rayonnement) qui n'a aucune charge électrique, et 2 flux de particules chargées alignés sur les côtés. Les particules chargées positivement étaient appelées particules alpha, qui sont des atomes d'hélium entièrement ionisés, et celles chargées négativement étaient appelées particules bêta, qui sont des électrons. Les particules neutres sont appelées particules gamma ou quanta gamma. Le rayonnement gamma, comme il s'est avéré plus tard, est l'une des gammes de rayonnement électromagnétique.

Puisqu’on savait que l’atome dans son ensemble était neutre, le phénomène de radioactivité a permis aux scientifiques de créer un modèle approximatif de l’atome. Le premier à le faire fut le physicien anglais Joseph John Thomson, qui créa l'un des premiers modèles de l'atome en 1903. Le modèle était une boule dont tout le volume avait une charge positive uniformément répartie. À l'intérieur de la boule se trouvaient des électrons, chacun pouvant effectuer mouvements oscillatoires proche de sa position d’équilibre. Le modèle ressemblait à un cupcake avec des raisins secs par sa forme et sa structure. Charge positiveégal en valeur absolue au total charge négativeélectrons, donc la charge de l’atome dans son ensemble est nulle.

Le modèle de Thomson sur la structure de l'atome nécessitait une vérification expérimentale, ce que Rutherford entreprit en 1911. Il a mené des expériences et est arrivé à la conclusion que le modèle atomique est une boule au centre de laquelle se trouve un noyau chargé positivement, occupant un petit volume de l'atome entier. Les électrons se déplacent autour du noyau dont la masse est bien moindre. Un atome est électriquement neutre car la charge du noyau est égale au module de la charge totale des électrons. Rutherford a également découvert que le noyau d'un atome a un diamètre d'environ 10-14 – 10 -15 m, c'est-à-dire il est des centaines de milliers de fois plus petit qu'un atome. C'est le noyau qui subit des modifications lors des transformations radioactives, c'est-à-dire La radioactivité est la capacité de certains noyaux atomiques à se transformer spontanément en d'autres noyaux en émettant des particules. Pour enregistrer (voir) les particules, le physicien allemand Hans Geiger a inventé en 1908 ce qu'on appelle le compteur Geiger.

Plus tard, les particules chargées positivement dans un atome ont été appelées protons, et celles chargées négativement, neutrons. Protons et neutrons reçus nom commun nucléons.

Fission de l'uranium. Réaction en chaîne.

La fission des noyaux d'uranium lorsqu'ils sont bombardés par des neutrons a été découverte en 1939 par les scientifiques allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann.

Considérons le mécanisme de ce phénomène. Après avoir absorbé un neutron supplémentaire, le noyau entre en action et se déforme, acquérant une forme allongée.

Il existe 2 types de forces dans le noyau : les forces de répulsion électrostatiques entre les protons, qui ont tendance à briser le noyau, et les forces d'attraction nucléaire entre tous les nucléons, grâce auxquelles le noyau ne se désintègre pas. Mais les forces nucléaires sont à courte portée, donc dans un noyau allongé, elles ne peuvent plus retenir des parties du noyau très éloignées les unes des autres. Sous l'influence des forces électrostatiques, le noyau se brise en deux parties qui volent dans des directions différentes à grande vitesse et émettent 2 à 3 neutrons. Partie énergie interne se transforme en cinétique. Les fragments du noyau décélérent rapidement dans l'environnement, ce qui entraîne la conversion de leur énergie cinétique en énergie interne de l'environnement. Avec la fission simultanée d'un grand nombre de noyaux d'uranium, l'énergie interne de l'environnement entourant l'uranium et, par conséquent, sa température augmentent. Ainsi, la réaction de fission des noyaux d'uranium se produit avec la libération d'énergie dans l'environnement. L'énergie est colossale. Avec la fission complète de tous les noyaux présents dans 1 g d'uranium, autant d'énergie est libérée que lors de la combustion de 2,5 tonnes de pétrole. Pour convertir l'énergie interne des noyaux atomiques en énergie électrique, des réactions en chaîne de fission nucléaire sont utilisées, basées sur le fait que 2-3 neutrons libérés lors de la fission du premier noyau peuvent participer à la fission d'autres noyaux qui les capturent. Pour maintenir la continuité réaction en chaîne Il est important de considérer la masse d'uranium. Si la masse de l’uranium est trop petite, les neutrons s’envolent sans rencontrer le noyau sur leur passage. La réaction en chaîne s'arrête. Comment plus de masse morceau d'uranium, plus sa taille est grande et plus le trajet parcouru par les neutrons à l'intérieur est long. La probabilité que des neutrons rencontrent des noyaux atomiques augmente. En conséquence, le nombre de fissions nucléaires et le nombre de neutrons émis augmentent. Le nombre de neutrons produits après la fission nucléaire est égal au nombre de neutrons perdus, la réaction peut donc continuer longue durée. Pour que la réaction se poursuive, vous devez prélever une masse d'uranium d'une certaine valeur - critique. Si la masse d'uranium est supérieure à la masse critique, alors, à la suite d'une forte augmentation des neutrons libres, une réaction en chaîne conduit à une explosion.

Réacteur nucléaire. Réaction nucléaire. Conversion de l'énergie interne des noyaux atomiques en énergie électrique.

Réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel se produit une réaction nucléaire en chaîne contrôlée, accompagnée d'une libération d'énergie. Le premier réacteur nucléaire, appelé SR-1, a été construit en décembre 1942 aux États-Unis sous la direction d'E. Fermi. Actuellement, selon l'AIEA, il existe 441 réacteurs dans le monde, répartis dans 30 pays. La construction de 44 autres réacteurs est également en cours.

Dans un réacteur nucléaire, l'uranium 235 est principalement utilisé comme matière fissile. Un tel réacteur est appelé réacteur neutrons lents. Modérateur Les neutrons peuvent être produits par différentes substances :

1. Eau . Les avantages de l’eau ordinaire en tant que modérateur sont sa disponibilité et son faible coût. Les inconvénients de l'eau sont basse températureébullition (100 °C à une pression de 1 atm) et absorption des neutrons thermiques. Le premier inconvénient est éliminé en augmentant la pression dans le circuit primaire. L'absorption des neutrons thermiques par l'eau est compensée par l'utilisation de combustible nucléaire à base d'uranium enrichi.
2. Eau lourde . L'eau lourde diffère peu de l'eau ordinaire par ses propriétés chimiques et thermophysiques. Il n'absorbe pratiquement pas les neutrons, ce qui permet d'utiliser l'uranium naturel comme combustible nucléaire dans des réacteurs dotés d'un modérateur à eau lourde. L’inconvénient de l’eau lourde est son coût élevé.
3. Graphite . Le graphite de réacteur est produit artificiellement à partir d’un mélange de coke de pétrole et de goudron de houille. Tout d'abord, les blocs sont pressés à partir du mélange, puis ces blocs sont traités thermiquement à haute température. Le graphite a une densité de 1,6 à 1,8 g/cm3. Il se sublime à une température de 3800-3900°C. Le graphite chauffé dans l'air à 400 °C s'enflamme. Par conséquent, dans les réacteurs de puissance, il est contenu dans l'atmosphère gaz inerte(hélium, azote).
4. Béryllium . L'un des meilleurs retardateurs. Il possède un point de fusion élevé (1 282 °C) et une conductivité thermique élevés, compatibles avec dioxyde de carbone, l'eau, l'air et certains métaux liquides. Cependant, dans la réaction de seuil, de l'hélium apparaît, donc sous une irradiation intense avec des neutrons rapides, du gaz s'accumule à l'intérieur du béryllium, sous la pression duquel le béryllium gonfle. L'utilisation du béryllium est également limitée coût élevé. De plus, le béryllium et ses composés sont hautement toxiques. Le béryllium est utilisé pour fabriquer des réflecteurs et des déplaceurs d'eau au cœur des réacteurs de recherche.

Parties d'un réacteur à neutrons lents: Le cœur contient du combustible nucléaire sous forme de barres d'uranium et un modérateur de neutrons (par exemple de l'eau), un réflecteur (une couche de matériau qui entoure le cœur) et une enveloppe de confinement en béton. Pour contrôler la réaction, on utilise des barres de contrôle qui absorbent efficacement les neutrons. Pour démarrer le réacteur, ils sont progressivement retirés du cœur. Les neutrons et fragments de noyaux produits lors de cette réaction se dispersent avec grande vitesse, tombent dans l'eau, entrent en collision avec les noyaux des atomes d'hydrogène et d'oxygène, leur donnant une partie de leur énergie cinétique. Dans le même temps, l'eau se réchauffe et, après un certain temps, les neutrons ralentis pénètrent à nouveau dans les barres d'uranium et participent à la fission nucléaire. La zone active est reliée à l'échangeur thermique par des canalisations, formant le premier circuit fermé. Des pompes y font circuler l'eau. L'eau chauffée traverse l'échangeur de chaleur, chauffe l'eau du serpentin du circuit secondaire et la transforme en vapeur. Ainsi, l’eau présente dans le cœur sert non seulement de modérateur de neutrons, mais également de liquide de refroidissement qui élimine la chaleur. Ensuite, l’énergie de la vapeur présente dans le serpentin est convertie en énergie électrique. La vapeur fait tourner la turbine qui entraîne le rotor du générateur courant électrique. La vapeur résiduaire entre dans le condenseur et se transforme en eau. Ensuite, tout le cycle se répète.

Moteur nucléaireutilise l'énergie de la fission ou de la fusion des noyaux pour créer une poussée de jet. Une centrale nucléaire traditionnelle est généralement une structure constituée d'un réacteur nucléaire et du moteur lui-même. Fluide de travail(généralement de l'ammoniac ou de l'hydrogène) est fourni du réservoir au cœur du réacteur, où, en passant par chauffé par la réaction fission nucléaire canaux, chauffe à des températures élevées et est ensuite éjecté à travers la buse, créant une poussée du jet.

Énergie nucléaire.

Énergie nucléaire- un domaine technologique basé sur l'utilisation de la réaction de fission des noyaux atomiques pour générer de la chaleur et produire de l'électricité. Le secteur de l'énergie nucléaire est le plus important en France, en Belgique, en Finlande, en Suède, en Bulgarie et en Suisse. dans les pays industrialisés où les ressources énergétiques naturelles sont insuffisantes. Ces pays produisent entre un quart et la moitié de leur électricité à partir de centrales nucléaires.

Le premier réacteur européen a été créé en 1946 en Union soviétique sous la direction d'Igor Vasilyevich Kurchatov. En 1954, la première centrale nucléaire est mise en service à Obninsk. Avantages des centrales nucléaires :

1. Le principal avantage est l’indépendance pratique vis-à-vis des sources de carburant en raison du faible volume de carburant utilisé. En Russie, cela est particulièrement important dans la partie européenne, car la livraison de charbon de Sibérie coûte trop cher. L’exploitation d’une centrale nucléaire coûte beaucoup moins cher que celle d’une centrale thermique. Certes, la construction de centrales thermiques coûte moins cher que la construction de centrales nucléaires.
2. Un énorme avantage d'une centrale nucléaire est son rapport propreté écologique. Dans les centrales thermiques, émissions annuelles totales substances nocives sont d'environ 13 000 tonnes par an pour les centrales à gaz et 165 000 tonnes pour les centrales à charbon pulvérisé. Il n’y a pas de telles émissions dans les centrales nucléaires. Les centrales thermiques consomment 8 millions de tonnes d'oxygène par an pour oxyder le combustible, tandis que les centrales nucléaires n'en consomment pas du tout. De plus, une centrale au charbon produit un rejet spécifique plus important de substances radioactives. Le charbon contient toujours du naturel substances radioactives, lorsqu'ils brûlent du charbon, ils finissent presque entièrement dans environnement externe. La plupart des radionucléides issus des TPP ont une durée de vie longue. La plupart des radionucléides issus des centrales nucléaires se désintègrent assez rapidement et se transforment en radionucléides non radioactifs.
3. Pour la plupart des pays, y compris la Russie, la production d’électricité dans les centrales nucléaires ne coûte pas plus cher que dans les centrales au charbon pulvérisé et, surtout, dans les centrales thermiques au gazole. L'avantage des centrales nucléaires en termes de coût de l'électricité produite est particulièrement visible lors des crises dites énergétiques qui ont débuté au début des années 70. La baisse des prix du pétrole réduit automatiquement la compétitivité des centrales nucléaires.

L'utilisation des moteurs nucléaires à l'époque moderne.

À mesure qu'il se développe physique nucléaire la perspective de créer l'atome centrales électriques. D'abord étape pratique L'Union soviétique a fait cela dans cette direction, en 1954. une centrale nucléaire a été construite.

En 1959 Le premier navire à propulsion nucléaire au monde, le brise-glace Lénine, est entré en service sous le pavillon de l'URSS, qui a dirigé avec succès des caravanes de navires marchands dans les conditions difficiles de l'Arctique.

DANS dernières années Au XIXe siècle, les puissants brise-glaces nucléaires soviétiques Arktika et Sibir débutent leur surveillance de l'Arctique...

En particulier de belles opportunités énergie nucléaire ouvert aux sous-marins, permettant de résoudre deux des plus problèmes actuels- augmenter la vitesse sous l'eau et augmenter la durée de nage sous l'eau sans faire surface. Après tout, les sous-marins diesel-électriques les plus avancés ne peuvent pas développer plus de 18 à 20 nœuds sous l'eau, et ils ne maintiennent cette vitesse que pendant environ une heure, après quoi ils sont obligés de faire surface pour charger leurs batteries.

Dans de telles conditions, sous la direction du Comité central du PCUS et du gouvernement soviétique de notre pays, le temps le plus court possible l'atome a été créé flotte sous-marine. Les sous-marins nucléaires soviétiques ont traversé à plusieurs reprises le Nord océan Arctique sous la glace, a fait surface près du pôle Nord. A la veille du XXIIIe Congrès du PCUS, un groupe de sous-marins nucléaires a fabriqué tour du monde, après avoir parcouru environ 22 000 milles sous l'eau sans faire surface...

La principale différence entre un sous-marin nucléaire et un sous-marin à vapeur réside dans le remplacement de la chaudière à vapeur par un réacteur, dans lequel une réaction en chaîne contrôlée de fission des atomes de combustible nucléaire est réalisée avec dégagement de chaleur utilisée pour produire de la vapeur dans le générateur de vapeur.

L'installation nucléaire a créé une réelle perspective pour les sous-marins non seulement d'atteindre la vitesse de navires de surface, mais aussi de les surpasser. Comme nous le savons, lorsqu'il est immergé, un sous-marin ne subit pas de résistance aux vagues, ce que les navires à déplacement de surface à grande vitesse dépensent. la plupart de puissance de la centrale électrique.

Effets biologiques des rayonnements.

Les rayonnements, de par leur nature même, sont nocifs pour la vie. De faibles doses de rayonnement peuvent « déclencher » une chaîne d’événements mal compris conduisant au cancer ou à des dommages génétiques. À fortes doses, les radiations peuvent détruire les cellules, endommager les tissus organiques et provoquer une mort rapide de l’organisme. Les dommages causés par de fortes doses de rayonnement apparaissent généralement en quelques heures ou jours. Cancers, cependant, apparaissent plusieurs années après l'irradiation - en règle générale, au plus tôt une ou deux décennies. Et les malformations congénitales et autres maladies héréditaires, provoqués par des lésions de l'appareil génétique, n'apparaissent par définition que dans les générations suivantes ou ultérieures : il s'agit des enfants, petits-enfants et descendants plus éloignés de l'individu exposé à l'irradiation.

En fonction du type de rayonnement, de la dose de rayonnement et de ses conditions, différents types lésions radiologiques. Il s'agit du mal des rayons aigu (SRA) - dû aux radiations externes, du SRA - des radiations internes, du mal des rayons chronique, de diverses formes cliniques avec des lésions principalement locales d'organes individuels, qui peuvent être caractérisées par une évolution aiguë, subaiguë ou chronique ; Ce conséquences à long terme, parmi lesquelles la plus importante est la survenue de tumeurs malignes ; processus dégénératifs et dystrophiques (cataractes, stérilité, modifications sclérotiques). Cela inclut également les conséquences génétiques observées chez la progéniture des parents irradiés. Causer leur développement rayonnement ionisant, en raison de leur grande capacité de pénétration, ils affectent les tissus, les cellules, les structures intracellulaires, les molécules et les atomes partout dans le corps.

Les êtres vivants réagissent différemment aux effets des rayonnements et le développement des réactions aux rayonnements dépend en grande partie de la dose de rayonnement. Il convient donc de distinguer : 1) l'exposition à de petites doses, jusqu'à environ 10 rad ; 2) exposition à des doses moyennes, habituellement utilisées à des fins thérapeutiques, qui limitent leur limite supérieure avec exposition à des doses élevées. Lorsqu'elles sont exposées à des rayonnements, on distingue les réactions qui se produisent immédiatement, les réactions précoces et les manifestations tardives (à distance). Résultat final l'exposition dépend souvent en grande partie du débit de dose, diverses conditions exposition et notamment de la nature du rayonnement. Cela s'applique également à l'utilisation des rayonnements dans la pratique clinique à des fins thérapeutiques.

Les rayonnements affectent les gens différemment selon le sexe et l'âge, l'état du corps, son système immunitaire etc., mais particulièrement chez les nourrissons, les enfants et les adolescents.

Le cancer est la plus grave de toutes les conséquences des radiations humaines à faibles doses. Des enquêtes approfondies couvrant 100 000 survivants bombardements atomiques Hiroshima et Nagasaki ont montré que le cancer est jusqu'à présent la seule cause d'augmentation de la mortalité dans ce groupe de population.

Conclusion.

Après avoir mené des recherches, nous avons découvert que le combustible nucléaire et les moteurs nucléaires apportent d'énormes avantages à l'homme. Grâce à eux, les gens ont trouvé des sources de chaleur et d'énergie bon marché (une centrale nucléaire remplace plusieurs dizaines, voire des centaines de centrales thermiques conventionnelles pour une personne), et ont pu traverser la glace pour pôle Nord et couler au fond de l'océan. Mais tout cela ne fonctionne que s'il est appliqué correctement, c'est-à-dire dans la quantité requise et uniquement à des fins pacifiques. De nombreux cas d'explosions de centrales nucléaires (Tchernobyl, Fukushima) et d'explosions de bombes atomiques (Hiroshima et Nagasaki) ont été enregistrés.

Mais personne n’est à l’abri des conséquences des déchets radioactifs. De nombreuses personnes souffrent du mal des rayons et du cancer causé par les radiations. Mais nous pensons que dans quelques années, les scientifiques trouveront des méthodes pour éliminer les déchets radioactifs sans nuire à la santé et inventeront des remèdes à toutes ces maladies.

Liste de la littérature utilisée.

1. A. V. Peryshkin, E. M. Gutnik. "Manuel de physique pour la 9e année."
2. G. Kessler. "Énergie nucléaire".
3. R.G. Perelman. "Moteurs nucléaires".
4. E. Rutherford. « Ouvrages scientifiques sélectionnés. La structure de l'atome et la transformation artificielle.
5. https://ru.wikipedia.org

Aperçu :

Pour utiliser les aperçus de présentation, créez un compte Google et connectez-vous :

Elles sont divisées en 2 classes : les réactions thermonucléaires et les réactions sous l'influence de particules nucléaires actives et de fission nucléaire. Les premiers nécessitent une température de ~ plusieurs millions de degrés pour leur mise en œuvre et ne se produisent qu'à l'intérieur des étoiles ou à Explosions de bombes H. Ces derniers se produisent dans l'atmosphère et la lithosphère en raison de l'irradiation cosmique et des particules nucléaires actives dans coques supérieures Terre. Rapide particules cosmiques (énergie moyenne~2 10 9 eV), pénétrant dans l'atmosphère terrestre, provoquent souvent une division complète des atomes atmosphériques (N, O) en fragments nucléaires plus légers, notamment neutrons. La vitesse de formation de ces derniers atteint une valeur de 2,6 neutrons (cm -2 sec -1). Les neutrons interagissent principalement avec l'azote atmosphérique, assurant la formation constante de substances radioactives. isotopes carbone C 14 (T 1/2 = 5568 ans) et tritium H 3 (T 1/2 = 12,26 ans) selon les réactions suivantes N 14 + n= C14 + H1; N 14+ n= C12 + H3. Production annuelle de radiocarbone en l'atmosphère terrestre fait environ 10 kg. La formation de Be 7 et Cl 39 radioactifs dans l'atmosphère a également été constatée. Les réactions nucléaires dans la lithosphère se produisent principalement en raison des particules α et des neutrons générés lors de la désintégration des éléments à vie longue. éléments radioactifs(principalement U et Th). Il convient de noter l'accumulation de He 3 dans certains minéraux contenant du Li (voir. Isotopes de l'hélium en géologie), formation d'isotopes individuels du néon dans l'euxénite, la monazite et d'autres minéraux selon les réactions : O 18 + He 4 = Ne 21 + p; Fe 19 + He = Na 22 + p; Na 22 → Né 22. Formation d'isotopes de l'argon dans les minéraux radioactifs par réactions : Cl 35 + Il = Ar 38 + n; Cl 35 + He = K 38 + H 1 ; K 38 → Ar 38. Lors de la fission spontanée et induite par les neutrons de l'uranium, on observe la formation d'isotopes lourds du krypton et du xénon. (voir Méthode de détermination âge absolu xénon). Dans les masses lithosphériques, la division artificielle des noyaux atomiques provoque l'accumulation de certains isotopes en une quantité de 10 -9 -10 -12 % de la masse de la masse.

• - les transformations des noyaux atomiques provoquées par leurs interactions avec des particules élémentaires ou entre elles...
• - des réactions en chaîne ramifiées de fission de noyaux lourds par des neutrons, à la suite desquelles le nombre de neutrons augmente fortement et un processus de fission autonome peut se produire...

  Les débuts Sciences naturelles modernes

• - les munitions dont l'effet destructeur repose sur l'utilisation de l'énergie d'une explosion nucléaire. Il s'agit notamment des ogives nucléaires de missiles et de torpilles, des bombes nucléaires, des obus d'artillerie, des grenades sous-marines, des mines...

  Glossaire de termes militaires

• Dictionnaire termes juridiques

• - ....

  Dictionnaire encyclopédique de l'économie et du droit

• - au sens de la loi fédérale « sur l'utilisation de l'énergie atomique » du 20 octobre 1995, « les matières contenant ou susceptibles de reproduire des substances nucléaires fissiles »...

  Grand dictionnaire juridique

• - snurps, petit ARN nucléaire - petit ARN nucléaire Un vaste groupe de petits ARN nucléaires associés à des ARN nucléaires hétérogènes. , font partie des petits granules ribonucléoprotéiques du noyau...
• - Voir petit nucléaire...

  Biologie moléculaire et la génétique. Dictionnaire

• - les réactions nucléaires, dans lesquelles une particule incidente transfère de l'énergie non pas à l'ensemble du noyau cible, mais à un noyau distinct. un nucléon ou un groupe de nucléons dans ce noyau. Dans P.I. r. aucun noyau composé n'est formé...

  Sciences naturelles. Dictionnaire encyclopédique

• - les accidents survenus dans les centrales nucléaires. À accident nucléaire La pollution radioactive de l’environnement est en forte augmentation…

  Dictionnaire écologique

• - transformation des atomes nucléaires lors de collisions avec d'autres noyaux, particules élémentaires ou rayons gamma. En bombardant des noyaux lourds avec des noyaux plus légers, tous les éléments transuraniens ont été obtenus...

  Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie

• - les processus nucléaires dans lesquels l'énergie introduite dans le noyau atomique est transférée principalement à un ou à un petit groupe de nucléons...

  Grande Encyclopédie Soviétique

• - Réactions nucléaires DIRECTES - réactions nucléaires dans lesquelles une particule incidente transfère de l'énergie non pas à l'ensemble du noyau cible, mais à un nucléon individuel ou à un groupe de nucléons de ce noyau. Les réactions nucléaires directes ne produisent pas de composé...
• - voir Réactions nucléaires en chaîne...

  Grand dictionnaire encyclopédique

• - réactions de transformation des noyaux atomiques lors de l'interaction avec des particules élémentaires, des quanta γ ou entre eux. Ernest Rutherford a commencé à l'étudier pour la première fois en 1919...

  Grand dictionnaire encyclopédique

• - Réactions NUCLÉAIRES en chaîne - réactions auto-entretenues de fission de noyaux atomiques sous l'influence de neutrons dans des conditions où chaque acte de fission s'accompagne de l'émission d'au moins 1 neutron, ce qui assure le maintien...

  Grand dictionnaire encyclopédique

"RÉACTIONS NUCLÉAIRES DANS LA NATURE" dans les livres

Euromissiles nucléaires