Branduolinės reakcijos: rūšys, dėsniai. Šalta branduolių sintezė gyvoje ląstelėje

1. Reakcijos galimos esant aukštai temperatūrai ir dideliems elektromagnetiniams laukams

2. Dėl neutronų vykstantys procesai, kuriems nereikia didelių magnetinių laukų ir aukšta temperatūra

Nukleosintezė. Nukleosintezės fenomeną tyrinėjo mokslininkas Burbidge.

Visatos susidarymo momentu buvo elektronų dalelių mišinys.

Dėl protonų ir neutronų sąveikos vandenilis Ir helis, ir tokiomis proporcijomis: 2/3 – N, 1/3 – Jis.

Visi kiti elementai buvo suformuoti iš vandenilio.

Saulė susideda iš helio ir vandenilio (10-20 mln. ºС).

Yra karštesnių žvaigždžių (daugiau nei 150 mln. ºС). Šių planetų gelmėse susiformavo anglies, deguonies, azoto, sieros ir magnio.

Kiti elementai buvo sukurti supernovos sprogimo metu (uranas ir sunkesni).

Visoje Visatoje helis ir vandenilis yra labiausiai paplitę (3/4 vandenilio ir 1/4 helio).

○ Dažniausiai Žemėje esantys elementai:

§7 „Bangos dalelių (dviguba) teorija“

1900 metais M. Planckas pateikti teoriją: visiškai juodas kūnas taip pat skleidžia energiją, bet skleidžia ją dalimis (kvantais).

● Elektroninio magnetinio lauko kvantas yra fotonas.

○ Banga fotono prigimtis:

- difrakcija(šviesos nukrypimas nuo tiesios krypties arba gebėjimas lenktis aplink kliūtis)

- trukdžių(bangų sąveika, kai bangos gali persidengti viena kitą ir sustiprinti arba panaikinti viena kitą)

1.Suintensyvinti

2.Intensyvumas mažėja

3.Grąžinta

○ Korpuskulinis fotono prigimtis:

● Foto efektas– reiškinys, kai medžiaga, veikiama elektromagnetinės spinduliuotės, išspinduliuoja elektronus.

Stoletovas studijavo fotoelemento dėsnius.

Pateiktas fotoelektrinio efekto paaiškinimas Einšteinas korpuskulinės teorijos rėmuose.

Fotonas, atsitrenkęs į elektroną, perduoda dalį jo energijos.

● Komptono efektas– jeigu rentgeno spinduliuotė yra nukreipta į medžiagą, ją išsklaido medžiagos elektronai. Šios išsklaidytos spinduliuotės bangos ilgis bus ilgesnis nei krintančios spinduliuotės. Skirtumas priklauso nuo sklaidos kampo.

E = hυ

h – baras

υ – spinduliavimo dažnis

●Fotonas – bangų paketas.

Matematiškai bangos dalelių dvilypumas išreiškiamas L. de Broglie lygtis:

λ = h / (m · v) = h / P

P– impulsas

Šis dualizmas yra universali teorija, jis gali būti paskirstytas visų tipų medžiagoms.

○ Pavyzdžiai:

Elektronas

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

skraidantis kamuolys

m= 50 gv~ 25 cm/sλ ~ 10 -32 cm

1) Neapibrėžtumo principas[IN. Heisenbergas] – neįmanoma vienu metu tiksliai nustatyti dalelės koordinatės ir jos impulso.

∆q · ∆ p ≥ h / 2

∆q – bet kurios koordinatės neapibrėžtis

∆p – momento neapibrėžtumas

∆E · ∆ t ≥ h / 2

∆E – dalelių energija

∆t – laiko neapibrėžtumas

2) Komplementarumo principas[N. Bohr] – eksperimentinės informacijos gavimas apie kai kuriuos mikroobjektą apibūdinančius dydžius neišvengiamai susijęs su informacijos apie kitus dydžius, be pirmojo, praradimu.

3) Priežastingumo principas(neapibrėžtumo principo pasekmė) – klasikinės fizikos principas. Tarp gamtos reiškinių yra priežasties ir pasekmės ryšys. Priežastingumo principas netaikomas mikropasaulio objektams.

4) Tapatybės principas– identiškų mikrodalelių eksperimentiškai ištirti neįmanoma.

5) Korespondencijos principas– daugiau bendroji teorija, yra plėtra klasikinė teorija, jo visiškai neatmeta, o nurodo taikymo ribas.

6) Superpozicijos principas– gautas efektas yra kiekvieno reiškinio atskirai sukeltų padarinių suma.

● Šriodingerio lygtis– pagrindinė lygtis kvantinė mechanika.

● Bangos funkcija[Ψ] yra koordinačių ir laiko funkcija.

E = E giminės. + U

U – potenciali energija

E giminės . = (m · v 2 ) / 2 = p 2 / 2m

E = p 2 / 2m + U

E Ψ = ( p 2 / 2 m + U ) · Ψ

(Ψ 2 · d · v) parodo, kur ir kokioje būsenoje yra atitinkama dalelė.

Pirmoji branduolinė reakcija žemėje įvyko Afrikoje maždaug prieš du milijardus metų. Mokslininkai teigia, kad tada per geologiniai procesai buvo sukurtas savotiškas 100 kilovatų galios branduolinis įrenginys, kuris pulsavo kas tris valandas 150 tūkstančių metų.

Oklo apylinkėse buvo aptikti šių natūralių branduolinių reaktorių egzistavimo pėdsakai Afrikos valstybė Gabonas 1972 m. Mokslininkai atrado, kad uranas yra urano rūda, rastas ten, buvo paveiktas branduolinės grandininės reakcijos. Tai išskirdavo daug energijos šilumos pavidalu, panašiu principu, kuris naudojamas šiuolaikiniuose branduoliniuose reaktoriuose.

Kartu lieka paslaptis, kodėl branduolinė reakcija Afrikoje nesukėlė sprogimo. Atominėse elektrinėse naudojamas branduolinės reakcijos stabdiklis. Mokslininkai mano, kad natūraliomis sąlygomis kalnų upelių vanduo tapo tokiu reakcijos sulėtėjimu. Vanduo sulėtina neutronų judėjimą ir taip sustabdo branduolinę reakciją. Reaktorius kurį laiką atšąla, bet tada, veikiamas neutronų energijos, vanduo vėl įkaista, užverda ir branduolinė reakcija tęsiasi.

Alexas Meshikas ir jo kolegos iš Vašingtono universiteto Sent Luise (Misūrio valstijoje) aliuminio fosfato minerale netoli Oklo uolų aptiko didelius kiekius ksenono – atomo branduolio skilimo produkto. Ksenonas yra dujos, tačiau aušinant natūralų branduolinį reaktorių dalis jo buvo užšaldyta aliuminio fosfate. Mokslininkai matuoja ksenono kiekį, kad galėtų apskaičiuoti, kiek truko branduolinio reaktoriaus šildymo ir aušinimo periodai.

Šiuolaikiniai branduoliniai reaktoriai gamina radioaktyvųjį ksenoną ir su juo susijusias inertines dujas kriptoną, tačiau abi šios dujos patenka į atmosferą. Tik natūraliomis sąlygomis šios dujos sulaikomos viduje kristalų struktūra fosfatas. „Gal tai padės mums išmokti sulaikyti šias dujas branduoliniuose reaktoriuose“, – sako Alexas Meshikas.

Branduolinės reakcijos nuolat vyksta žvaigždėse. Be to, termobranduolinės reakcijos – viena iš branduolinių reakcijų rūšių – yra pagrindinis žvaigždžių energijos šaltinis. Tačiau branduolinės reakcijos žvaigždėse yra lėtesnės, nei manome, todėl pačios žvaigždės, taip pat galaktikos ir visa visata yra šiek tiek senesnės, nei įprasta manyti – tai išplaukia iš naujausių astrofizinių eksperimentų pasaulyje. Italijos Gran Sasso kalnai.

Didžiąją dalį mūsų žvaigždžių skleidžiamos energijos sudaro energija, išsiskirianti, kai keturi vandenilio branduoliai susilieja jų viduje ir sudaro ličio branduolius. O susidarę ličio branduoliai dalyvauja vadinamajame anglies-azoto-deguonies cikle. Šio ciklo greitį lemia lėčiausia jame vykstanti reakcija, kuri veda prie deguonies branduolių susidarymo dėl azoto branduolių susiliejimo su protonu. Tokį susijungimą dirbtinai pasiekti nesunku, teigia mokslininkai. Sunkumas yra tai padaryti tuo pačiu energijos lygis, kuris vyksta žvaigždėse. Ir šis lygis yra palyginti žemas, jis suteikia tik keletą reakcijų per dieną, kurių dėka gyvybė egzistuoja, bent jau mūsų planetoje – kitaip (greitai protonui sąveikaujant su azotu) Saulė jau seniai būtų išeikvojusi savo energiją, paliekant visą sistemą šaltoje tamsoje Modeliniuose požeminiuose eksperimentuose paaiškėjo, kad anglies-azoto-deguonies ciklas yra du kartus lėtesnis nei tikėtasi, vadinasi, seniausias amžius. žvaigždžių spiečius, pagal kurią sprendžiamas visatos amžius, didėja. Ir jei, remiantis ankstesniais skaičiavimais, visatai buvo 13 milijardų metų, tai dabar – ne mažiau nei 14 milijardų, sako Eugenio Coccia, Gran Sasso laboratorijų direktorius.

Rachekas Marija, Esmanas Vitalija, Rumyantseva Viktorija

Šį tiriamąjį projektą baigė 9 klasės mokiniai. Tai pažangi užduotis, kai moksleiviai 9 klasės fizikos kurse nagrinėja temą „Atomo ir atomo branduolio sandara“. Projekto tikslas – išsiaiškinti branduolinių reakcijų atsiradimo sąlygas ir atominių elektrinių veikimo principus.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Savivaldybės biudžetinė švietimo įstaiga

Vidutinis vidurinę mokyklą № 14

Pavadintas Sovietų Sąjungos didvyrio vardu

Anatolijus Perfiljevas

G . Aleksandrovas

Fizikos mokslo tiriamasis darbas

„Branduolinės reakcijos“

Baigta

studentai

9B klasė:

Rachekas Marija,

Rumyantseva Viktorija,

Esmanas Vitalija

mokytojas

Romanova O.G.

2015

Projekto planas

Įvadas

Teorinė dalis

• Branduolinė energija.

Išvada

Naudotos literatūros sąrašas

Įvadas

Aktualumas:

Vienas iš svarbiausias problemas Energijos problema, su kuria susiduria žmonija, yra energijos problema. Energijos suvartojimas auga taip sparčiai, kad šiuo metu žinomos kuro atsargos bus išnaudotos per gana trumpą laiką. trumpas laikas. „Energijos bado“ problemos neišsprendžiama naudojant vadinamųjų atsinaujinančių šaltinių (upių, vėjo, saulės, jūros bangų, gilios žemės šilumos) energiją, nes jie geriausiu atveju gali užtikrinti tik 5 -10% mūsų poreikių. Šiuo atžvilgiu XX amžiaus viduryje iškilo poreikis ieškoti naujų energijos šaltinių.

Šiuo metu tikrasis indėlis į energijos tiekimą ateina iš branduolinė energija, būtent atominės elektrinės (sutrumpintai kaip atominės elektrinės). Todėl nusprendėme išsiaiškinti, ar atominės elektrinės naudingos žmonijai.

Darbo tikslai:

1. Išsiaiškinti branduolinių reakcijų atsiradimo sąlygas.
2. Išsiaiškinkite atominės elektrinės veikimo principus, taip pat sužinokite, ar tai daro gerą ar blogą poveikį aplinką ir vienam asmeniui.

Siekdami tikslo, nustatome šiuos dalykus užduotys:

1. Išsiaiškinti atomo sandarą, sudėtį, kas yra radioaktyvumas.
2. Tyrinėkite urano atomą. Tyrinėkite branduolines reakcijas.
3. Ištirkite branduolinių variklių veikimo principą.

Tyrimo metodai:

1. Teorinė dalis – literatūros apie branduolines reakcijas skaitymas.

Teorinė dalis.

Atomo ir radioaktyvumo istorija. Atomo sandara.

Prielaidą, kad visi kūnai susideda iš mažyčių dalelių, padarė senovės graikų filosofai Leukipas ir Demokritas maždaug prieš 2500 tūkstančių metų. Šios dalelės vadinamos „atomu“, o tai reiškia „nedalomas“. Atomas yra mažiausia dalelė medžiaga, pati paprasčiausia, neturinti sudedamųjų dalių.

Bet nuo maždaug vidurys - 19 dšimtmečius ėmė atsirasti eksperimentinių faktų, kurie kėlė abejonių dėl atomų nedalumo idėjos. Šių eksperimentų rezultatai parodė, kad atomai turi sudėtinga struktūra ir kad juose yra elektriškai įkrautų dalelių.

Ryškiausias įrodymas sudėtinga struktūra atomas buvo šio reiškinio atradimasradioaktyvumaspadaryta prancūzų fizikas Henri Becquerel 1896 m. Jis atrado, kad cheminis elementas uranas spontaniškai (t.y. be išorinės sąveikos) skleidžia anksčiau nežinomus nematomus spindulius, kurie vėliau buvo vadinami.radioaktyvioji spinduliuotė. Kadangi radioaktyvioji spinduliuotė turėjo neįprastų savybių, daugelis mokslininkų pradėjo ją tirti. Paaiškėjo, kad ne tik uranas, bet ir kai kurie kiti cheminiai elementai(pavyzdžiui, radis) taip pat spontaniškai skleidžia radioaktyvius spindulius. Kai kurių cheminių elementų atomų gebėjimas spontaniškai skleistis pradėtas vadinti radioaktyvumu (iš lotynų radio – emit ir activus – efektyvus).

Becquerel sugalvojo: ar visa liuminescencija nėra lydima rentgeno spindulių? Norėdami patikrinti savo spėjimą, jis paėmė keletą junginių, įskaitant vieną iš urano druskų, kurios fosforizuojasi geltonai žalia šviesa. Jį apšviesti saulės šviesa, jis suvyniojo druską į juodą popierių ir padėjo į tamsią spintą ant fotografinės lėkštės, taip pat suvyniotos į juodą popierių. Po kurio laiko, tobulindamas lėkštę, Becquerel iš tikrųjų pamatė druskos gabalėlio vaizdą. Tačiau liuminescencinė spinduliuotė negalėjo praeiti pro juodą popierių ir tik rentgeno spinduliai gali atskleisti įrašą tokiomis sąlygomis. Becquerel pakartojo eksperimentą kelis kartus ir vienodai sėkmingai. 1896 metų vasario pabaigoje susirinkime Prancūzų akademija Mokslų, jis parengė ataskaitą apie rentgeno spinduliuotę iš fosforizuojančių medžiagų. Po kurio laiko Bekerelio laboratorijoje atsitiktinai buvo sukurta plokštelė, ant kurios gulėjo urano druska, kuri nebuvo apšvitinta saulės spindulių. Natūralu, kad jis nefosforesavo, bet ant plokštelės buvo įspaudas. Tada Becquerel pradėjo tirti įvairius urano junginius ir mineralus (įskaitant tuos, kurie nepasižymėjo fosforescencija), taip pat metalinį uraną. Įrašas visada buvo per daug eksponuojamas. Padėjęs metalinį kryžių tarp druskos ir lėkštės, Bekerelis lėkštėje gavo neryškius kryžiaus kontūrus. Tada paaiškėjo, kad buvo atrasti nauji spinduliai, kurie praeina per nepermatomus objektus, bet nebuvo rentgeno spinduliai.

Becquerel dalijasi savo atradimu su mokslininkais, su kuriais bendradarbiavo. 1898 metais Marie Curie ir Pierre'as Curie atrado torio radioaktyvumą, o vėliau atrado radioaktyvius elementus polonį ir radį. Jie nustatė, kad visi urano junginiai turi natūralaus radioaktyvumo savybę ir didžiausiu mastu paties urano. Bekerelis grįžo prie jį dominusių fosforų. Tiesa, jis padarė dar vieną didelį atradimą, susijusį su radioaktyvumu. Kartą viešai paskaitai Bekereliui prireikė radioaktyviosios medžiagos, jis paėmė ją iš Curies ir įsidėjo mėgintuvėlį į liemenės kišenę. Paskaitęs paskaitą grįžo radioaktyvus vaistas savininkų, o kitą dieną ant kūno po liemenės kišene aptiko mėgintuvėlio formos odos paraudimą. Becquerel papasakojo apie tai Pierre'ui Curie, ir jis eksperimentavo su savimi: dešimt valandų nešiojo prie dilbio pririštą radžio mėgintuvėlį. Po kelių dienų jam taip pat atsirado paraudimas, kuris vėliau virto sunkia opa, nuo kurios kentėjo du mėnesius. Tai buvo pirmas kartas, kai buvo atrastas biologinis radioaktyvumo poveikis.

1899 metais anglų fizikui Ernestui Rutherfordui vadovaujant atlikto eksperimento metu buvo nustatyta, kad radžio radioaktyvioji spinduliuotė yra nehomogeniška, t.y. turi sudėtinga kompozicija. Viduryje yra srautas (radiacija), kuris neturi elektros krūvis, o šonuose išsirikiavo 2 įkrautų dalelių srautai. Teigiamo krūvio dalelės buvo vadinamos alfa dalelėmis, kurios yra visiškai jonizuoti helio atomai, o neigiamai įkrautos – beta dalelėmis, kurios yra elektronai. Neutralios dalelės vadinamos gama dalelėmis arba gama kvantais. Gama spinduliuotė, kaip vėliau paaiškėjo, yra vienas iš elektromagnetinės spinduliuotės diapazonų.

Kadangi buvo žinoma, kad atomas kaip visuma yra neutralus, radioaktyvumo reiškinys leido mokslininkams sukurti apytikslį atomo modelį. Pirmasis asmuo, kuris tai padarė, buvo anglų fizikas Josephas Johnas Thomsonas, kuris 1903 m. sukūrė vieną iš pirmųjų atomo modelių. Modelis buvo rutulys, kurio visas tūris buvo tolygiai paskirstytas teigiamas krūvis. Rutulio viduje buvo elektronų, kurių kiekvienas galėjo veikti svyruojantys judesiai netoli savo pusiausvyros padėties. Modelis savo forma ir struktūra priminė keksiuką su razinomis. Teigiamas krūvis absoliučia verte lygi bendrai neigiamas krūvis elektronų, todėl viso atomo krūvis lygus nuliui.

Tomsono atomo struktūros modeliui reikėjo eksperimentinio patikrinimo, kurį Rutherfordas ėmėsi 1911 m. Jis atliko eksperimentus ir padarė išvadą, kad atominis modelis yra rutulys, kurio centre yra teigiamai įkrautas branduolys, užimantis nedidelį viso atomo tūrį. Elektronai juda aplink branduolį, jų masė yra daug mažesnė. Atomas yra elektriškai neutralus, nes branduolio krūvis yra lygus viso elektronų krūvio moduliui. Rutherfordas taip pat nustatė, kad atomo branduolio skersmuo yra maždaug 10-14 – 10 -15 m, t.y. jis šimtus tūkstančių kartų mažesnis už atomą. Būtent branduolyje vyksta pokyčiai radioaktyvių virsmų metu, t.y. Radioaktyvumas – tai kai kurių atomų branduolių gebėjimas spontaniškai transformuotis į kitus branduolius išspinduliuojant daleles. Dalelėms registruoti (žiūrėti) 1908 metais vokiečių fizikas Hansas Geigeris išrado vadinamąjį Geigerio skaitiklį.

Vėliau teigiamai įkrautos atomo dalelės buvo vadinamos protonais, o neigiamo krūvio – neutronais. Gauti protonai ir neutronai bendras vardas nukleonai.

Urano dalijimasis. Grandininė reakcija.

Urano branduolių skilimą bombarduojant neutronais 1939 metais atrado vokiečių mokslininkai Otto Hahn ir Fritz Strassmann.

Panagrinėkime šio reiškinio mechanizmą. Sugėręs papildomą neutroną, branduolys pradeda veikti ir deformuojasi, įgydamas pailgą formą.

Branduolyje yra 2 jėgų rūšys: elektrostatinės atstūmimo jėgos tarp protonų, kurios linkusios atplėšti branduolį, ir branduolio traukos jėgos tarp visų nukleonų, dėl kurių branduolys nesuyra. Tačiau branduolinės jėgos yra trumpo nuotolio, todėl pailgintame branduolyje jos nebegali išlaikyti viena nuo kitos labai nutolusių branduolio dalių. Veikiamas elektrostatinių jėgų branduolys skyla į dvi dalis, kurios dideliu greičiu lekia įvairiomis kryptimis ir išskiria 2-3 neutronus. dalis vidinė energija virsta kinetine. Branduoliniai fragmentai aplinkoje greitai sulėtėja, dėl to jų kinetinė energija virsta vidine aplinkos energija. Vienu metu dalijantis daugybei urano branduolių, didėja uraną supančios aplinkos vidinė energija ir atitinkamai jo temperatūra. Taigi, urano branduolių dalijimosi reakcija vyksta, kai energija išsiskiria į aplinką. Energija kolosali. Visiškai skilus visiems branduoliams, esantiems 1 g urano, išsiskiria tiek energijos, kiek išsiskirs deginant 2,5 tonos naftos. Vidinei atomų branduolių energijai paversti elektros energija naudojamos branduolių dalijimosi grandininės reakcijos, pagrįstos tuo, kad 2-3 neutronai, išsiskiriantys pirmojo branduolio dalijimosi metu, gali dalyvauti dalijantis kitus juos fiksuojančius branduolius. Kad būtų išlaikytas tęstinumas grandininė reakcija Svarbu atsižvelgti į urano masę. Jei urano masė per maža, neutronai išskrenda už jo ribų, savo kelyje nesusitikdami su branduoliu. Grandininė reakcija sustoja. Kaip daugiau masės urano gabalas, tuo didesnis jo dydis ir tuo ilgesnis kelias, kuriuo juo keliauja neutronai. Didėja tikimybė, kad neutronai susidurs su atomo branduoliais. Atitinkamai didėja branduolio dalijimosi skaičius ir išmetamų neutronų skaičius. Po branduolio dalijimosi susidarančių neutronų skaičius yra lygus prarastų neutronų skaičiui, todėl reakcija gali tęstis ilgą laiką. Kad reakcija tęstųsi, reikia paimti tam tikros vertės – kritinės – urano masę. Jei urano masė yra didesnė už kritinę masę, dėl staigaus laisvųjų neutronų padidėjimo grandininė reakcija sukelia sprogimą.

Branduolinis reaktorius. Branduolinė reakcija. Atomo branduolių vidinės energijos pavertimas į elektros energija.

Branduolinis reaktorius yra prietaisas, kuriame vyksta kontroliuojama branduolinė grandininė reakcija, lydima energijos išsiskyrimo. Pirmasis branduolinis reaktorius, pavadintas SR-1, buvo pastatytas 1942 metų gruodį JAV vadovaujant E. Fermi. Šiuo metu TATENA duomenimis, pasaulyje yra 441 reaktorius 30 šalių. Taip pat statomi dar 44 reaktoriai.

Branduoliniame reaktoriuje uranas-235 daugiausia naudojamas kaip skilioji medžiaga. Toks reaktorius vadinamas reaktoriumi lėti neutronai. Moderatorius Neutronus gali gaminti įvairios medžiagos:

1. Vanduo . Įprasto vandens, kaip moderatoriaus, pranašumai yra jo prieinamumas ir maža kaina. Vandens trūkumai yra žema temperatūra virimas (100 °C esant 1 atm slėgiui) ir šiluminių neutronų sugertis. Pirmasis trūkumas pašalinamas padidinus slėgį pirminėje grandinėje. Šiluminių neutronų sugertis vandeniu kompensuojama naudojant branduolinį kurą, kurio pagrindą sudaro prisodrintas uranas.
2. Sunkus vanduo . Sunkusis vanduo savo cheminėmis ir termofizinėmis savybėmis mažai skiriasi nuo paprasto vandens. Jis praktiškai nesugeria neutronų, todėl gamtinį uraną galima naudoti kaip branduolinį kurą reaktoriuose su sunkiojo vandens reguliatoriumi. Sunkiojo vandens trūkumas yra jo didelė kaina.
3. Grafitas . Reaktoriaus grafitas gaminamas dirbtinai iš naftos kokso ir akmens anglių dervos mišinio. Pirmiausia iš mišinio presuojami blokeliai, o vėliau šie blokeliai termiškai apdorojami aukštoje temperatūroje. Grafito tankis yra 1,6-1,8 g/cm3. Sublimuojasi 3800-3900 °C temperatūroje. Grafitas, pašildytas ore iki 400 °C, užsidega. Todėl galios reaktoriuose jis yra atmosferoje inertinės dujos(helis, azotas).
4. Berilis . Vienas geriausių retarderių. Jis turi aukštą lydymosi temperatūrą (1282 °C) ir šilumos laidumą, suderinamas su anglies dvideginio, vanduo, oras ir kai kurie skysti metalai. Tačiau slenkstinėje reakcijoje atsiranda helis, todėl intensyviai švitinant greitaisiais neutronais berilio viduje kaupiasi dujos, kurių slėgyje berilis išsipučia. Berilio naudojimas taip pat yra ribotas didelė kaina. Be to, berilis ir jo junginiai yra labai toksiški. Berilis naudojamas atšvaitams ir vandens išstūmimo priemonėms mokslinių tyrimų reaktorių šerdyje gaminti.

Lėto neutroninio reaktoriaus dalys: Šerdyje yra branduolinio kuro urano strypų pavidalu ir neutronų moderatorius (pavyzdžiui, vanduo), reflektorius (medžiagos sluoksnis, supantis šerdį) ir izoliacinis apvalkalas, pagamintas iš betono. Reakcijai valdyti naudojami valdymo strypai, kurie efektyviai sugeria neutronus. Norėdami paleisti reaktorių, jie palaipsniui pašalinami iš šerdies. Šios reakcijos metu susidarę neutronai ir branduolių fragmentai išsisklaido su didelis greitis, patenka į vandenį, susiduria su vandenilio ir deguonies atomų branduoliais, suteikdami jiems dalį savo kinetinė energija. Tuo pačiu metu vanduo įkaista, o po kurio laiko sulėtėję neutronai vėl patenka į urano strypus ir dalyvauja branduolio dalijimosi procese. Aktyvioji zona sujungiama su šilumokaičiu vamzdžiais, suformuojant pirmąją uždarą grandinę. Jame vandenį cirkuliuoja siurbliai. Šildomas vanduo praeina per šilumokaitį, šildo vandenį antrinėje grandinėje ir paverčia jį garais. Taigi, šerdyje esantis vanduo tarnauja ne tik kaip neutronų moderatorius, bet ir kaip šilumą šalinantis aušinimo skystis. Po to garo energija ritėje paverčiama elektros energija. Garai suka turbiną, kuri varo generatoriaus rotorių elektros srovė. Išmetami garai patenka į kondensatorių ir virsta vandeniu. Tada visas ciklas kartojasi.

Branduolinis variklisnaudoja branduolių dalijimosi arba sintezės energiją, kad sukurtų srovės trauką. Tradicinė atominė elektrinė paprastai yra struktūra, susidedanti iš branduolinio reaktoriaus ir paties variklio. Darbinis skystis(dažniausiai amoniakas arba vandenilis) tiekiamas iš rezervuaro į reaktoriaus aktyvią zoną, kur kaitinamas reakcijos metu. branduolio dalijimasis kanaluose, įkaista iki aukštų temperatūrų ir tada išstumiamas per purkštuką, sukuriant srovės trauką.

Branduolinė energija.

Branduolinė energija– technologijų sritis, pagrįsta atomų branduolių dalijimosi reakcijos panaudojimu šilumai ir elektros energijai gaminti. Branduolinės energetikos sektorius reikšmingiausias Prancūzijoje, Belgijoje, Suomijoje, Švedijoje, Bulgarijoje ir Šveicarijoje, t.y. tose pramoninėse šalyse, kur gamtinių energijos išteklių nepakanka. Šios šalys pagamina nuo ketvirtadalio iki pusės savo elektros energijos iš atominių elektrinių.

Pirmasis Europos reaktorius buvo sukurtas 1946 m. ​​Sovietų Sąjungoje, vadovaujant Igoriui Vasiljevičiui Kurchatovui. 1954 metais Obninske pradėta eksploatuoti pirmoji atominė elektrinė. Atominių elektrinių privalumai:

1. Pagrindinis privalumas – praktinė nepriklausomybė nuo kuro šaltinių dėl nedidelio naudojamo kuro kiekio. Rusijoje tai ypač svarbu europinėje dalyje, nes anglies pristatymas iš Sibiro yra per brangus. Atominės elektrinės eksploatavimas yra daug pigesnis nei šiluminės elektrinės. Tiesa, šiluminių elektrinių statyba yra pigesnė nei atominių elektrinių statyba.
2. Didžiulis atominės elektrinės privalumas yra jos santykinė ekologinė švara. Šiluminėse elektrinėse bendros metinės emisijos kenksmingų medžiagų yra maždaug 13 000 tonų per metus dujų ir 165 000 tonų anglies miltelių elektrinėse. Atominėse elektrinėse tokių emisijų nėra. Šiluminės elektrinės kurui oksiduoti sunaudoja 8 milijonus tonų deguonies per metus, o atominės – visai. Be to, anglies stotis gamina didesnį specifinį radioaktyviųjų medžiagų išmetimą. Anglys visada turi natūralių radioaktyviosios medžiagos, deginant anglį jos beveik visiškai patenka išorinę aplinką. Dauguma radionuklidų iš TPP yra ilgaamžiai. Dauguma radionuklidų iš atominių elektrinių gana greitai suyra, virsta neradioaktyviais.
3. Daugeliui šalių, įskaitant Rusiją, gaminti elektrą atominėse elektrinėse nėra brangiau nei anglies miltelių ir ypač gazolio šiluminėse elektrinėse. Atominių elektrinių pranašumas pagamintos elektros savikainoje ypač pastebimas 70-ųjų pradžioje prasidėjusių vadinamųjų energetinių krizių metu. Kritusios naftos kainos automatiškai mažina atominių elektrinių konkurencingumą.

Branduolinių variklių naudojimas šiais laikais.

Kai vystosi branduolinė fizika perspektyva sukurti atominę elektrines. Pirma praktinis žingsnisŠia kryptimi tai padarė Sovietų Sąjunga, kur 1954 m. buvo pastatyta atominė elektrinė.

1959 metais Pirmasis pasaulyje branduolinis laivas ledlaužis „Leninas“ pradėjo tarnybą su SSRS vėliava, kuris atšiauriomis Arkties sąlygomis sėkmingai plaukiojo prekybinių laivų karavanais.

IN pastaraisiais metais XIX amžiuje galingi sovietų atominiai ledlaužiai Arktika ir Sibir pradėjo savo arktinį laikrodį...

Ypač puikias galimybes branduolinė energija atidarytas povandeniniams laivams, leidžiantis išspręsti du daugiausiai dabartines problemas- didinant povandeninį greitį ir ilginant plaukimo po vandeniu trukmę neišlipant ant paviršiaus. Juk pažangiausi dyzeliniai-elektriniai povandeniniai laivai po vandeniu negali išvystyti daugiau nei 18-20 mazgų, o tokį greitį išlaiko tik apie valandą, po to yra priversti išlipti į paviršių krauti akumuliatorių.

Tokiomis sąlygomis, vadovaujant TSKP CK ir sovietų valdžiai mūsų šalyje, kuo trumpesnį laiką buvo sukurtas atomas povandeninis laivynas. Sovietų branduoliniai povandeniniai laivai ne kartą kirto Šiaurę Arkties vandenynas po ledu, iškilo netoli Šiaurės ašigalio. SSKP XXIII suvažiavimo išvakarėse grupė branduolinių povandeninių laivų pagamino laivyba aplinkui, nuvažiavęs apie 22 tūkstančius mylių po vandeniu neišlipęs ant paviršiaus...

Pagrindinis skirtumas tarp branduolinio povandeninio laivo ir garu varomo yra garo katilo pakeitimas reaktoriumi, kuriame vykdoma kontroliuojama grandininė branduolinio kuro atomų dalijimosi reakcija, išskiriant šilumą, naudojamą garui gaminti. garo generatorius.

Branduolinis įrenginys sukūrė realią perspektyvą povandeniniams laivams ne tik atitikti greitį paviršiniai laivai, bet ir juos pranokti. Kaip žinome, panardintas povandeninis laivas nepatiria bangų pasipriešinimo, kurį praleidžia didelės spartos paviršiaus poslinkio laivai dauguma elektrinės galia.

Biologinis radiacijos poveikis.

Radiacija savo prigimtimi kenkia gyvybei. Mažos radiacijos dozės gali „sukelti“ nevisiškai suprantamą įvykių grandinę, sukeliančią vėžį arba genetinę žalą. Didelės dozės spinduliuotė gali sunaikinti ląsteles, pažeisti organų audinius ir sukelti greitą kūno mirtį. Žala, kurią sukelia didelės spinduliuotės dozės, paprastai pasireiškia per kelias valandas ar dienas. Vėžiai tačiau atsiranda praėjus daugeliui metų po švitinimo – kaip taisyklė, ne anksčiau kaip po vieną ar du dešimtmečius. Ir įgimtų apsigimimų ir kt paveldimos ligos, sukeltas genetinio aparato pažeidimo, pagal apibrėžimą atsiranda tik kitose ar vėlesnėse kartose: tai vaikai, anūkai ir tolimesni apšvitinto individo palikuonys.

Priklausomai nuo spinduliuotės tipo, spinduliuotės dozės ir jos sąlygų, įvairių tipų radiacinė žala. Tai ūminė spindulinė liga (ARS) – nuo ​​išorinės spinduliuotės, ARS – nuo ​​vidinės spinduliuotės, lėtinė spindulinė liga, įvairios klinikinės formos su daugiausia vietiniais atskirų organų pažeidimais, kuriems gali būti būdinga ūminė, poūmė ar lėtinė eiga; Tai ilgalaikes pasekmes, tarp kurių reikšmingiausias yra piktybinių navikų atsiradimas; degeneraciniai ir distrofiniai procesai (katarakta, sterilumas, sklerotiniai pokyčiai). Tai taip pat apima genetines pasekmes, pastebėtas apšvitintų tėvų palikuonims. Sukelia jų vystymąsi jonizuojanti spinduliuotė, dėl didelio įsiskverbimo gebėjimo jie veikia audinius, ląsteles, tarpląstelines struktūras, molekules ir atomus bet kurioje kūno vietoje.

Gyvos būtybės skirtingai reaguoja į radiacijos poveikį, o radiacijos reakcijų išsivystymas labai priklauso nuo spinduliuotės dozės. Todėl patartina atskirti: 1) mažų dozių, maždaug iki 10 rad, poveikį; 2) vidutinių dozių, dažniausiai vartojamų gydymo tikslais, poveikis, kuris ribojasi su jų viršutinė riba esant didelėms dozėms. Veikiant spinduliuotei, išskiriamos reakcijos, kurios atsiranda iš karto, ankstyvos reakcijos ir vėlyvosios (nuotolinės) apraiškos. Galutinis rezultatas ekspozicija dažnai labai priklauso nuo dozės galios, įvairios sąlygos apšvitos, ypač dėl radiacijos pobūdžio. Tai taip pat taikoma spinduliuotės naudojimui klinikinėje praktikoje gydymo tikslais.

Spinduliuotė žmones veikia skirtingai, priklausomai nuo lyties ir amžiaus, organizmo būklės, jo imuninė sistema ir kt., bet ypač stipriai veikia kūdikius, vaikus ir paauglius.

Vėžys yra rimčiausia iš visų mažų dozių spinduliuotės žmogui pasekmių. Išsamios apklausos, apimančios 100 000 išgyvenusiųjų atominiai sprogdinimai Hirosima ir Nagasakis parodė, kad vėžys kol kas yra vienintelė padidėjusio šios gyventojų grupės mirtingumo priežastis.

Išvada.

Atlikę tyrimus išsiaiškinome, kad branduolinis kuras ir branduoliniai varikliai žmogui duoda milžinišką naudą. Jų dėka žmonės rado pigių šilumos ir energijos šaltinių (viena atominė elektrinė žmogui pakeičia kelias dešimtis ar net šimtus įprastinių šiluminių elektrinių), sugebėjo per ledą prasiskverbti į Šiaurės ašigalis ir nugrimzti į vandenyno dugną. Bet visa tai veikia tik teisingai pritaikius, t.y. reikiamu kiekiu ir tik taikiems tikslams. Užregistruota daug atominių elektrinių (Černobylis, Fukušima) ir atominės bombos sprogimų (Hirošimoje ir Nagasakyje) atvejų.

Tačiau niekas nėra apsaugotas nuo radioaktyviųjų atliekų pasekmių. Daugelis žmonių kenčia nuo spindulinės ligos ir vėžio, kurį sukelia radiacija. Tačiau manome, kad po kelerių metų mokslininkai sugalvos radioaktyviųjų atliekų šalinimo būdus nepakenkiant sveikatai ir išras vaistų nuo visų šių ligų.

Naudotos literatūros sąrašas.

1. A. V. Peryškinas, E. M. Gutnikas. „Fizikos vadovėlis 9 klasei“.
2. G. Kessleris. "Branduolinė energija".
3. R. G. Perelmanas. "Branduoliniai varikliai".
4. E. Rutherfordas. „Rinktiniai mokslo darbai. Atomo struktūra ir dirbtinė transformacija“.
5. https://ru.wikipedia.org

Peržiūra:

Norėdami naudoti pristatymo peržiūras, susikurkite „Google“ paskyrą ir prisijunkite:

Jie skirstomi į 2 klases: termobranduolinės reakcijos ir reakcijos veikiamos aktyviųjų branduolinių dalelių bei branduolio dalijimasis. Pirmiesiems jų įgyvendinimui reikalinga ~ kelių milijonų laipsnių temperatūra ir jie pasitaiko tik žvaigždžių viduje arba prie H-bombos sprogimai. Pastarosios atsiranda atmosferoje ir litosferoje dėl kosminės apšvitos ir dėl aktyvių branduolinių dalelių. viršutiniai apvalkalaiŽemė. Greitai kosminės dalelės (vidutinė energija~2 10 9 eV), patekę į Žemės atmosferą, dažnai sukelia visišką atmosferos atomų (N, O) skilimą į lengvesnius branduolinius fragmentus, įskaitant neutronų. Pastarųjų susidarymo greitis siekia 2,6 neutrono (cm -2 sek -1). Neutronai daugiausia sąveikauja su atmosferos azotu, užtikrindami nuolatinį radioaktyviųjų medžiagų susidarymą izotopų anglies C 14 (T 1/2 = 5568 metai) ir tričio H 3 (T 1/2 = 12,26 metų) pagal šias reakcijas N 14 + n= C14 + H1; N 14+ n= C12 + H3. Metinė radioaktyviosios anglies gamyba m žemės atmosfera yra apie 10 kg. Taip pat buvo pastebėtas radioaktyviųjų Be 7 ir Cl 39 susidarymas atmosferoje. Branduolinės reakcijos litosferoje vyksta daugiausia dėl α dalelių ir neutronų, atsirandančių irstant ilgaamžiams. radioaktyvieji elementai(daugiausia U ir Th). Reikėtų pažymėti, kad He 3 kaupiasi kai kuriuose mineraluose, kuriuose yra Li (žr. Helio izotopai geologijoje), atskirų neono izotopų susidarymas euxenite, monazite ir kituose mineraluose pagal reakcijas: O 18 + He 4 = Ne 21 + p; Fe 19 + He = Na 22 + p; Na 22 → Ne 22. Argono izotopų susidarymas radioaktyviuosiuose mineraluose vykstant reakcijoms: Cl 35 + Jis = Ar 38+ n; Cl35 + He = K38 + H1; K 38 → Ar 38. Spontaniško ir neutronų sukelto urano dalijimosi metu stebimas sunkiųjų kriptono ir ksenono izotopų susidarymas (žr. Nustatymo metodas absoliutus amžius ksenonas). Litosferos masėse dirbtinis atomų branduolių skilimas sukelia tam tikrų izotopų kaupimąsi 10 -9 -10 -12% masės masės.

• - atomų branduolių transformacijos, kurias sukelia jų sąveika su elementariosiomis dalelėmis arba tarpusavyje...
• - šakotosios grandininės sunkiųjų branduolių dalijimosi neutronais reakcijos, dėl kurių neutronų skaičius smarkiai padidėja ir gali vykti savaime išsilaikantis dalijimosi procesas...

  Pradžios šiuolaikinis gamtos mokslas

• - šaudmenys, kurių naikinantis poveikis pagrįstas branduolinio sprogimo energijos panaudojimu. Tai apima branduolines raketų ir torpedų galvutes, branduolines bombas, artilerijos sviedinius, giluminius užtaisus, minas...

  Karinių terminų žodynėlis

• Žodynas teisiniais terminais

• - ....

  Enciklopedinis ekonomikos ir teisės žodynas

• - kaip apibrėžta 1995 m. spalio 20 d. Federaliniame įstatyme „Dėl atominės energijos naudojimo“, „medžiagos, turinčios arba galinčios atgaminti skiliųjų branduolinių medžiagų“...

  Didelis teisės žodynas

• - snurps, maža branduolinė RNR - maža branduolinė RNR Didelė mažų branduolinių RNR grupė, susijusi su heterogenine branduoline RNR , yra mažų branduolio ribonukleoproteino granulių dalis...
• - Pamatykite mažą atominę...

  Molekulinė biologija ir genetika. Žodynas

• - branduolinės reakcijos, kurių metu krintanti dalelė perduoda energiją ne visam tiksliniam branduoliui, o atskiram. šio branduolio nukleonas arba nukleonų grupė. P. I. r. nesusidaro jungtinis branduolys...

  Gamtos mokslas. Enciklopedinis žodynas

• - atominėse elektrinėse įvykusios avarijos. At branduolinė avarija Radioaktyvioji aplinkos tarša smarkiai didėja...

  Ekologijos žodynas

• - branduolių atomų transformacija susidūrus su kitais branduoliais, elementariosiomis dalelėmis ar gama spinduliais. Sunkiuosius branduolius bombarduojant lengvesniais, buvo gauti visi transurano elementai...

  Enciklopedinis metalurgijos žodynas

• - branduoliniai procesai, kurių metu į atomo branduolį patenkanti energija daugiausia perduodama vienam ar nedidelei nukleonų grupei...

  Didžioji sovietinė enciklopedija

• – TIESIOGINĖS branduolinės reakcijos – branduolinės reakcijos, kurių metu krintanti dalelė perduoda energiją ne visam tiksliniam branduoliui, o atskiram šio branduolio nukleonui ar nukleonų grupei. Tiesioginės branduolinės reakcijos nesukuria junginio...
• - žr. Branduolinės grandininės reakcijos...

  Didelis enciklopedinis žodynas

• - atomų branduolių transformacijos reakcijos, kai jie sąveikauja su elementariomis dalelėmis, γ-kvantais arba tarpusavyje. Ernestas Rutherfordas pirmą kartą pradėjo ją studijuoti 1919 m.

  Didelis enciklopedinis žodynas

• - Branduolinės grandininės reakcijos - savaime išsilaikančios atomų branduolių dalijimosi reakcijos veikiant neutronams tokiomis sąlygomis, kai kiekvieną dalijimosi veiksmą lydi ne mažiau kaip 1 neutrono emisija, užtikrinanti...

  Didelis enciklopedinis žodynas

„BRANDUOLINĖS REAKCIJOS GAMTOJE“ knygose

Branduolinės euroraketos