Reakcije jedrske cepitve.

Preoblikovanje jeder pri interakciji z osnovnimi delci ali med seboj imenujemo jedrske reakcije. Jedrske reakcije so glavna metoda za preučevanje strukture jeder in njihovih lastnosti. Jedrske reakcije sledijo ohranitvenim zakonom: električni naboj, barionski naboj, leptonski naboj, energija, gibalna količina itd. Na primer, zakon o ohranitvi barionskega naboja se zmanjša na dejstvo, da se skupno število nukleonov ne spremeni zaradi jedrske reakcije.

Do jedrskih reakcij lahko pride s sproščanjem ali absorpcijo energije Q, kar je 10 6-krat večje od energije kemijskih reakcij. če Q> 0 se sprosti energija (eksotermna reakcija). na primer

pri Q < 0 – поглощение энергии (endotermna reakcija). na primer

Opisane so jedrske reakcije učinkovit reakcijski presek(če je polmer jedra večji od de Brogliejeve valovne dolžine delca).

Izkoristek jedrske reakcije W– razmerje števila dogodkov jedrske reakcije D N na število delcev N, padajoče tarče 1 cm 2, tj.

,

kje n– koncentracija jeder.

Številne jedrske reakcije pri nizkih energijah gredo skozi fazo nastajanja sestavljeno jedro. Torej, da nevtron preleti jedro s hitrostjo 10 7 m/s, je potreben čas reda velikosti t = 10 –22 s. Reakcijski čas je 10 - 16 –10 - 12 s ali (10 6 –10 10)t. To pomeni, da bo med nukleoni v jedru prišlo do velikega števila trkov in nastalo bo vmesno stanje – sestavljeno jedro. Karakteristični čas t se uporablja pri analizi procesov, ki potekajo v jedru.

Ko se hitrost nevtrona zmanjša, se poveča čas njegove interakcije z jedrom in verjetnost, da ga jedro zajame, saj je efektivni presek obratno sorazmeren s hitrostjo delcev (). Če skupna energija nevtrona in začetnega jedra leži v območju, kjer se nahajajo energijski pasovi sestavljenega jedra, potem je verjetnost nastanka kvazistacionarnega energijskega nivoja sestavljenega jedra še posebej velika. Prerez za jedrske reakcije pri takšnih energijah delcev se močno poveča in tvori resonančne maksimume. V takih primerih se imenujejo jedrske reakcije resonančno. Resonančni prerez za termični (počasni) zajem nevtronov ( kT» 0,025 eV) je lahko ~10 6-krat večji od geometrijskega preseka jedra

Po zajemu delca je sestavljeno jedro v vzbujenem stanju ~10 - 14 s, nato pa odda delec. Možnih je več kanalov radioaktivnega razpada sestavljenega jedra. Možen je tudi konkurenčen proces - radiacijski zajem, ko delec, potem ko ga zajame jedro, preide v vzbujeno stanje, nato pa, ko odda g-kvant, preide v osnovno stanje. To lahko tvori tudi sestavljeno jedro.

Coulombove odbojne sile med pozitivno nabitimi delci jedra (protoni) ne pospešujejo, temveč ovirajo izhod teh delcev iz jedra. To je posledica vpliva centrifugalna pregrada. To je razloženo z dejstvom, da odbojne sile ustrezajo pozitivni energiji. Poveča višino in širino Coulombove potencialne pregrade. Izhod pozitivno nabitega delca iz jedra je podbarierni postopek. Višja in širša kot je potencialna ovira, manjša je verjetnost. To je še posebej pomembno za srednja in težka jedra.

Na primer, jedro izotopa urana, ko zajame nevtron, tvori sestavljeno jedro, ki se nato razdeli na dva dela. Pod vplivom Coulombovih odbojnih sil ti deli odletijo narazen z visoko kinetično energijo ~200 MeV, saj v tem primeru električne sile presegajo jedrske sile privlačnosti. V tem primeru so fragmenti radioaktivni in so v vznemirjenem stanju. Ko preidejo v osnovno stanje, oddajajo hitre in zakasnjene nevtrone, pa tudi g-kvante in druge delce. Oddane nevtrone imenujemo sekundarni.

Od vseh jeder, ki se sprostijo med cepitvijo, se ~99% nevtronov sprosti v trenutku, delež zakasnjenih nevtronov pa znaša ~0,75%. Kljub temu se zapozneli nevtroni uporabljajo v jedrski energiji, saj omogočajo nadzorovane jedrske reakcije. Najverjetneje se bo uran razcepil na drobce, od katerih je eden približno enkrat in pol težji od drugega. To je razloženo z vplivom jedrskih nevtronskih lupin, saj je energijsko ugodneje, da se jedro razcepi tako, da je število nevtronov v posameznem fragmentu blizu enega od magičnih števil - 50 ali 82. Takšni fragmenti so lahko za na primer jedra in.

Razlika med največjo vrednostjo potencialne energije E r(r) in njegovo vrednost pri za stabilna jedra imenujemo aktivacijska energija. Zato je za jedrsko fisijo potrebno prenesti energijo, ki ni manjša od aktivacijske energije. To energijo prinašajo nevtroni, ob absorpciji katerih nastanejo vzbujena sestavljena jedra.

Raziskave so pokazale, da se izotopska jedra cepijo, potem ko zajamejo vse nevtrone, vključno s toplotnimi. Za cepitev izotopa urana so potrebni hitri nevtroni z energijo nad 1 MeV. Ta razlika v obnašanju jeder je povezana z učinkom združevanja nukleonov.

Spontana cepitev radioaktivnih jeder je možna tudi v odsotnosti zunanjega vzbujanja, kar so opazili leta 1940. V tem primeru lahko pride do jedrske cepitve z uhajanjem cepitvenih produktov skozi potencialno pregrado kot posledica tunelskega učinka. Druga značilnost jedrskih reakcij, ki potekajo skozi sestavljeno jedro pod določenimi pogoji, je simetrija v sistemu središča mase kotne porazdelitve razpršenih delcev, ki nastanejo med razpadom sestavljenega jedra.

Možne so tudi neposredne jedrske reakcije, npr.

ki se uporablja za proizvodnjo nevtronov.

Pri cepitvi težkih jeder se sprosti povprečna energija ~200 MeV za vsako cepljivo jedro, kar imenujemo jedrska ali atomska energija. Ta energija se proizvaja v jedrskih reaktorjih.

Naravni uran vsebuje 99,3 % izotopa in 0,7 % izotopa, ki je jedrsko gorivo. Izotopi urana in torija so surovine, iz katerih se umetno proizvaja izotop in izotop, ki sta tudi jedrsko gorivo in jih v naravnem stanju ne najdemo v naravi. Pri reakciji dobimo na primer izotop plutonija

Pri reakciji dobimo na primer izotop urana

kje pomeni reakcijo

.
Jedrske izotope cepijo samo hitri nevtroni z energijami > 1 MeV.

Pomembna količina, ki označuje cepljivo jedro, je povprečno število sekundarnih nevtronov, ki za izvedba verižne reakcije jedrske fisije Obstajati mora vsaj 1 atomsko jedro Pri takih reakcijah atomskih jeder nastanejo nevtroni.

Verižna reakcija se praktično izvaja na obogatenem uranu v jedrski reaktorji. V obogatenem uranu se vsebnost izotopa urana z ločevanjem izotopov poveča na 2-5 %. Prostornina, ki jo zavzema cepljiva snov, se imenuje jedro reaktor. Za naravni uran je multiplikacijski faktor toplotnih nevtronov k=1,32. Za zmanjšanje hitrosti hitrih nevtronov na hitrost toplotnih se uporabljajo moderatorji (grafit, voda, berilij itd.).

Obstajajo različne vrste jedrskih reaktorjev glede na namen in moč. Na primer eksperimentalni reaktorji za proizvodnjo novih transuranovih elementov itd.

Trenutno se uporablja jedrska energija razmnoževalni reaktorji (razmnoževalni reaktorji), v katerem ne pride le do proizvodnje energije, temveč tudi do razširjene reprodukcije cepljive snovi. Uporabljajo obogateni uran z dokaj visoko vsebnostjo (do 30%) izotopa urana.

Takšni reaktorji so rejci uporabljajo za pridobivanje energije v jedrskih elektrarnah. Glavna pomanjkljivost jedrskih elektrarn je kopičenje radioaktivnih odpadkov. Jedrske elektrarne pa so v primerjavi s elektrarnami na premog okolju prijaznejše.

Jedrska cepitev- proces cepitve atomskega jedra na dve (redkeje tri) jedri s podobnimi masami, imenovani fisijski fragmenti. Zaradi cepitve lahko nastanejo tudi drugi produkti reakcije: lahka jedra (predvsem delci alfa), nevtroni in žarki gama. Cepitev je lahko spontana (spontana) in prisilna (kot posledica interakcije z drugimi delci, predvsem z nevtroni). Cepitev težkih jeder je eksotermni proces, zaradi katerega se sprosti velika količina energije v obliki kinetične energije reakcijskih produktov, pa tudi sevanja. Jedrska fisija služi kot vir energije v jedrskih reaktorjih in jedrskem orožju. Do cepitvenega procesa lahko pride šele, ko potencialna energija začetnega stanja cepitvenega jedra preseže vsoto mas cepitvenih drobcev. Ker se specifična vezavna energija težkih jeder z naraščanjem njihove mase zmanjšuje, je ta pogoj izpolnjen za skoraj vsa jedra z masnim številom .

Vendar pa izkušnje kažejo, da se tudi najtežje jedro spontano cepijo z zelo majhno verjetnostjo. To pomeni, da obstaja energetska ovira ( cepitvena pregrada), ki preprečuje delitev. Za opis procesa jedrske cepitve se uporablja več modelov, vključno z izračunom cepitvene pregrade, vendar noben od njih ne more popolnoma razložiti procesa.

Dejstvo, da se pri cepitvi težkih jeder sprošča energija, neposredno izhaja iz odvisnosti specifične energije vezave ε = E svetloba (A,Z)/A od masnega števila A. Pri cepitvi težkega jedra nastanejo lažja jedra, v katerih so nukleoni močneje vezani, del energije pa se sprosti pri cepitvi. Praviloma jedrsko cepitev spremlja emisija 1–4 nevtronov. Izrazimo cepitveno energijo Q z vezavno energijo začetnega in končnega jedra. Energijo začetnega jedra, ki ga sestavlja Z protonov in N nevtronov ter ima maso M(A,Z) in vezavno energijo E st (A,Z), zapišemo v obliki:

M(A,Z)c 2 = (Zm p + Nm n)c 2 - E St (A,Z).

Delitev jedra (A, Z) na 2 fragmenta (A 1, Z 1) in (A 2, Z 2) spremlja tvorba N n = A – A 1 – A 2 promptni nevtroni. Če se jedro (A,Z) razcepi na fragmente z masami M 1 (A 1 ,Z 1), M 2 (A 2 ,Z 2) in veznimi energijami E св1 (A 1,Z 1), E св2 (A 2) , Z 2), potem imamo za cepitveno energijo izraz:

Q div = (M(A,Z) – )c 2 = E St 1 (A 1,Z 1) + E St (A 2,Z 2) – E St (A,Z),

A = A 1 + A 2 + N n, Z = Z 1 + Z 2.

23. Osnovna teorija cepitve.

Leta 1939 N. Bor in J. Wheeler, in tudi Ja Frenkel Dolgo preden je bila cepitev celovito eksperimentalno raziskana, je bila predlagana teorija tega procesa, ki temelji na zamisli o jedru kot kapljici nabite tekočine.

Energijo, ki se sprosti med cepitvijo, lahko pridobimo neposredno iz Weizsäckerjeve formule.

Izračunajmo količino energije, ki se sprosti pri cepitvi težkega jedra. V (f.2) nadomestimo izraze za vezne energije jeder (f.1) ob predpostavki, da je A 1 = 240 in Z 1 = 90. Zanemarimo zadnji člen v (f.1) zaradi njegove majhnosti in zamenjamo vrednosti parametrov a 2 in a 3, dobimo

Iz tega dobimo, da je cepitev energijsko ugodna, ko je Z 2 /A > 17. Vrednost Z 2 /A imenujemo parameter cepljivosti. Energija E, ki se sprosti med cepitvijo, narašča z naraščanjem Z 2 /A; Z 2 /A = 17 za jedra v itrijevem in cirkonijevem območju. Iz dobljenih ocen je razvidno, da je cepitev energijsko ugodna za vsa jedra z A > 90. Zakaj je večina jeder stabilnih glede na spontano cepitev? Da bi odgovorili na to vprašanje, poglejmo, kako se oblika jedra spreminja med cepitvijo.

Vzemimo začetno fazo cepitve, ko jedro z naraščajočim r dobiva obliko vse bolj podolgovatega vrtilnega elipsoida. Na tej stopnji delitve je r merilo odstopanja jedra od sferične oblike (slika 3). Zaradi evolucije oblike jedra je sprememba njegove potencialne energije določena s spremembo vsote površinske in Coulombove energije E" n + E" k Predpostavlja se, da prostornina jedra ostane nespremenjena med procesom deformacije. V tem primeru se površinska energija E"n poveča, ko se poveča površina jedra. Coulombova energija E"k se zmanjša, ko se poveča povprečna razdalja med nukleoni. Naj sferično jedro zaradi rahle deformacije, za katero je značilen majhen parameter, dobi obliko osno simetričnega elipsoida. Lahko se pokaže, da se površinska energija E" n in Coulombova energija E" k spreminjata glede na:

Pri majhnih elipsoidnih deformacijah pride do povečanja površinske energije hitreje kot zmanjšanja Coulombove energije. V območju težkih jeder 2E n > E k vsota površinske in Coulombove energije narašča z naraščanjem . Iz (f.4) in (f.5) sledi, da pri majhnih elipsoidnih deformacijah povečanje površinske energije prepreči nadaljnje spreminjanje oblike jedra in posledično cepitev. Izraz (f.5) velja za majhne vrednosti (majhne deformacije). Če je deformacija tako velika, da jedro dobi obliko ročice, potem sile površinske napetosti, kot so Coulombove sile, težijo k ločitvi jedra in dajejo drobcem sferično obliko. Na tej stopnji cepitve povečanje deformacije spremlja zmanjšanje tako Coulombove kot površinske energije. Tisti. s postopnim povečevanjem deformacije jedra njegova potencialna energija prehaja skozi maksimum. Zdaj ima r pomen razdalje med središči bodočih fragmentov. Ko se fragmenti oddaljujejo drug od drugega, se bo potencialna energija njihove interakcije zmanjšala, saj se Coulombova odbojna energija E k zmanjša. Odvisnost potencialne energije od razdalje med fragmenti je prikazana na sl. 4. Ničelna raven potencialne energije ustreza vsoti površinske in Coulombove energije dveh neinteragirajočih fragmentov. Prisotnost potencialne pregrade preprečuje takojšnjo spontano cepitev jeder. Da bi se jedro takoj razcepilo, mora prenesti energijo Q, ki presega višino pregrade H. Največja potencialna energija cepljivega jedra je približno enaka e 2 Z 2 /(R 1 + R 2), kjer sta R1 in R2 polmera fragmentov. Na primer, ko je zlato jedro razdeljeno na dva enaka fragmenta, je e 2 Z 2 /(R 1 + R 2) = 173 MeV in količina energije E, ki se sprosti med cepitvijo ( glej formulo (f.2)), enako 132 MeV. Tako je med cepitvijo zlatega jedra potrebno premagati potencialno pregrado z višino približno 40 MeV. , Višja kot je višina pregrade H, nižje je razmerje med Coulombovo in površinsko energijo E proti /E p v začetnem jedru. To razmerje pa se povečuje z naraščanjem parametra deljivosti Z 2 /A (

Tisti. Po kapljičnem modelu v naravi ne bi smelo biti jeder z Z 2 /A > 49, saj se spontano cepijo skoraj v trenutku (v značilnem jedrskem času reda 10 -22 s). Obstoj atomskih jeder z Z 2 /A > 49 (»otok stabilnosti«) je razložen s strukturo lupine. Odvisnost oblike, višine potencialne pregrade H in cepitvene energije E od vrednosti cepitvenega parametra Z 2 /A je prikazana na sl. 5.

Spontana cepitev jeder z Z 2 /A< 49, для которых высота барьера Н не равна нулю, с точки зрения классической физики невозможно. С точки зрения квантовой механики такое деление возможно в результате прохождения через потенциальный барьер и носит название спонтанного деления. Вероятность спонтанного деления растет с увеличением параметра делимости Z 2 /А, т.е. с уменьшением высоты барьера. В целом период полураспада относительно спонтанного деления уменьшается при переходе от менее тяжелых ядер к более тяжелым от Т 1/2 > 10 21 let za 232 Th do 0,3 s za 260 Ku. Prisilna cepitev jeder z Z 2 /A < 49 может быть вызвано любыми частицами: фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, -частицами и т.д., если энергия, которую они вносят в ядро достаточна для преодоления барьера деления.

Jedrske reakcije. Interakcija delca z atomskim jedrom, ki vodi do pretvorbe tega jedra v novo jedro s sproščanjem sekundarnih delcev ali žarkov gama, se imenuje jedrska reakcija.

Prvo jedrsko reakcijo je izvedel Rutherford leta 1919. Odkril je, da trki alfa delcev z jedri dušikovih atomov proizvajajo hitro premikajoče se protone. To je pomenilo, da se je jedro izotopa dušika zaradi trka z delcem alfa pretvorilo v jedro izotopa kisika:

.

Do jedrskih reakcij lahko pride s sproščanjem ali absorpcijo energije. Z uporabo zakona o razmerju med maso in energijo lahko izhodno energijo jedrske reakcije določimo tako, da ugotovimo razliko v masi delcev, ki vstopajo v reakcijo, in reakcijskih produktov:

Verižna reakcija cepitve uranovih jeder. Med različnimi jedrskimi reakcijami so v življenju sodobne človeške družbe posebnega pomena verižne reakcije cepitve nekaterih težkih jeder.

Reakcija cepitve uranovih jeder ob bombardiranju z nevtroni je bila odkrita leta 1939. Kot rezultat eksperimentalnih in teoretičnih študij, ki so jih izvedli E. Fermi, I. Joliot-Curie, O. Hahn, F. Strassmann, L. Meitner, O. Frisch, F. Joliot-Curie, je bilo ugotovljeno, da ko en nevtron zadene uranovo jedro, se jedro razdeli na dva ali tri dele.

Pri cepitvi enega uranovega jedra se sprosti približno 200 MeV energije. Kinetična energija gibanja fragmentov jeder znaša približno 165 MeV, preostalo energijo odnesejo gama kvanti.

Če poznamo energijo, ki se sprosti med cepitvijo enega uranovega jedra, lahko izračunamo, da je izhodna energija pri cepitvi vseh jeder 1 kg urana 80 tisoč milijard joulov. To je nekajmilijonkrat več, kot se sprosti pri sežigu 1 kg premoga ali nafte. Zato so iskali načine za sprostitev znatnih količin jedrske energije za praktične namene.

F. Joliot-Curie je prvi predlagal možnost verižnih jedrskih reakcij leta 1934. Leta 1939 je skupaj s H. Halbanom in L. Kowarskim eksperimentalno odkril, da se med cepitvijo uranovega jedra poleg jedrskih drobcev , 2-3 prosti nevtroni. Pod ugodnimi pogoji lahko ti nevtroni zadenejo druga uranova jedra in povzročijo njihovo cepitev. Ko se tri uranova jedra razcepijo, bi se moralo sprostiti 6-9 novih nevtronov, ki bodo padli v nova uranova jedra itd. Diagram razvoja verižne reakcije cepitve uranovih jeder je predstavljen na sliki 316.

riž. 316

Praktična izvedba verižnih reakcij ni tako preprosta naloga, kot je videti na diagramu. Nevtroni, ki se sproščajo pri cepitvi uranovih jeder, lahko povzročijo cepitev le jeder uranovega izotopa z masnim številom 235, njihova energija pa je premajhna za uničenje jeder uranovega izotopa z masnim številom 238. V naravnem uranu je delež urana z masnim številom 238 99,8 %, delež urana z masnim številom 235 pa le 0,7 %. Zato je prvi možni način za izvedbo fisijske verižne reakcije povezan z ločevanjem izotopov urana in proizvodnjo izotopa v čisti obliki v dovolj velikih količinah. Nujen pogoj za nastanek verižne reakcije je prisotnost dovolj velike količine urana, saj v majhnem vzorcu večina nevtronov preleti vzorec, ne da bi zadeli jedro. Najmanjša masa urana, pri kateri lahko pride do verižne reakcije, se imenuje kritična masa. Kritična masa za uran-235 je več deset kilogramov.

Verižno reakcijo v uranu-235 najpreprosteje izvedemo na naslednji način: naredimo dva kosa kovinskega urana, vsak z maso nekoliko manjšo od kritične mase. V vsakem od njih posebej ne more priti do verižne reakcije. Ko se ti deli hitro povežejo, se razvije verižna reakcija in sprosti se ogromna energija. Temperatura urana doseže milijone stopinj, sam uran in vse druge snovi v bližini se spremenijo v paro. Vroča plinasta krogla se hitro širi ter sežge in uniči vse na svoji poti. Tako pride do jedrske eksplozije.

Energijo jedrske eksplozije je zelo težko uporabiti v miroljubne namene, saj je sproščanje energije nenadzorovano. V jedrskih reaktorjih se izvajajo nadzorovane verižne reakcije cepitve uranovih jeder.

Jedrski reaktor. Prvi jedrski reaktorji so bili reaktorji s počasnimi nevtroni (slika 317). Večina nevtronov, ki se sproščajo pri cepitvi uranovih jeder, ima energijo 1-2 MeV. Njihove hitrosti so približno 107 m/s, zato jih imenujemo hitri nevtroni. Pri takih energijah nevtroni interagirajo z uranom in uranovimi jedri s približno enako učinkovitostjo. In ker je v naravnem uranu 140-krat več uranovih jeder kot uranovih jeder, večino teh nevtronov absorbirajo uranova jedra in se ne razvije verižna reakcija. Nevtrone, ki se gibljejo s hitrostjo blizu hitrosti toplotnega gibanja (približno 2·10 3 m/s), imenujemo počasni ali termični. Počasni nevtroni dobro delujejo z jedri urana-235 in jih absorbirajo 500-krat učinkoviteje kot hitri nevtroni. Zato se pri obsevanju naravnega urana s počasnimi nevtroni večina le-teh ne absorbira v jedra urana-238, temveč v jedra urana-235 in povzroči njihovo cepitev. Posledično je treba za razvoj verižne reakcije v naravnem uranu hitrosti nevtronov zmanjšati na toplotne.

riž. 317

Nevtroni se upočasnijo zaradi trkov z atomskimi jedri medija, v katerem se gibljejo. Za upočasnitev nevtronov v reaktorju se uporablja posebna snov, imenovana moderator. Jedra atomov moderatorske snovi morajo imeti razmeroma majhno maso, saj pri trku z lahkim jedrom nevtron izgubi več energije kot pri trku s težkim. Najpogostejša moderatorja sta navadna voda in grafit.

Prostor, v katerem poteka verižna reakcija, se imenuje sredica reaktorja. Da bi zmanjšali uhajanje nevtronov, je sredica reaktorja obdana z nevtronskim reflektorjem, ki zavrne znaten del uhajajočih nevtronov v sredico. Ista snov, ki služi kot moderator, se običajno uporablja kot reflektor.

Energija, ki se sprosti med delovanjem reaktorja, se odstrani s hladilno tekočino. Kot hladilno sredstvo se lahko uporabljajo samo tekočine in plini, ki nimajo sposobnosti absorbiranja nevtronov. Navadna voda se pogosto uporablja kot hladilno sredstvo; včasih se uporabljata ogljikov dioksid in celo tekoči kovinski natrij.

Reaktor se krmili s posebnimi krmilnimi (ali nadzornimi) palicami, vstavljenimi v sredico reaktorja. Krmilne palice so izdelane iz borovih ali kadmijevih spojin, ki absorbirajo toplotne nevtrone z zelo visoko učinkovitostjo. Pred začetkom obratovanja reaktorja se v celoti vnesejo v njegovo sredico. S tem, ko absorbirajo znaten del nevtronov, onemogočijo razvoj verižne reakcije. Za zagon reaktorja se krmilne palice postopoma odstranijo iz sredice, dokler sproščanje energije ne doseže vnaprej določene ravni. Ko se moč poveča nad nastavljeno raven, se vklopijo avtomati, ki potopijo krmilne palice globoko v jedro.

Jedrska energija. Jedrska energija je bila pri nas prvič postavljena v službo miru. Prvi organizator in vodja dela na področju atomske znanosti in tehnologije v ZSSR je bil akademik Igor Vasiljevič Kurčatov (1903-1960).

Trenutno je največja v ZSSR in Evropi Leningrajska jedrska elektrarna poimenovana po. V.I. Lenin ima moč 4000 MW, tj. 800-kratna moč prve jedrske elektrarne.

Stroški električne energije, proizvedene v velikih jedrskih elektrarnah, so nižji od stroškov električne energije, proizvedene v termoelektrarnah. Zato se jedrska energija pospešeno razvija.

Jedrski reaktorji se uporabljajo kot elektrarne na mornariških ladjah. Prva miroljubna ladja z jedrsko elektrarno na svetu, jedrski ledolomilec Lenin, je bila zgrajena v Sovjetski zvezi leta 1959.

Sovjetski ledolomilec na jedrski pogon Arktika, zgrajen leta 1975, je postal prva površinska ladja na svetu, ki je dosegla Severni tečaj.

Termonuklearna reakcija. Jedrska energija se ne sprošča le pri jedrskih reakcijah cepitve težkih jeder, ampak tudi pri reakcijah združevanja lahkih atomskih jeder.

Za povezavo enako nabitih protonov je potrebno premagati Coulombove odbojne sile, kar je možno pri dovolj velikih hitrostih trkov delcev. V notranjosti zvezd obstajajo potrebni pogoji za sintezo helijevih jeder iz protonov. Na Zemlji je bila reakcija termonuklearne fuzije izvedena med eksperimentalnimi termonuklearnimi eksplozijami.

Sinteza helija iz lahkega izotopa vodika poteka pri temperaturi okoli 108 K, za sintezo helija iz težkih izotopov vodika - devterija in tritija - po shemi

zahteva segrevanje na približno 5 10 7 K.

Ko se iz devterija in tritija sintetizira 1 g helija, se sprosti energija 4,2·10 11 J. Ta energija se sprosti pri zgorevanju 10 ton dizelskega goriva.

Zaloge vodika na Zemlji so tako rekoč neizčrpne, zato je uporaba energije termonuklearne fuzije v miroljubne namene ena najpomembnejših nalog sodobne znanosti in tehnologije.

Nadzorovana termonuklearna reakcija sinteze helija iz težkih izotopov vodika s segrevanjem naj bi se izvajala s prepuščanjem električnega toka skozi plazmo. Magnetno polje se uporablja za preprečevanje stika segrete plazme s stenami komore. Na eksperimentalni napravi Tokamak-10 je sovjetskim fizikom uspelo segreti plazmo na temperaturo 13 milijonov stopinj. Vodik je mogoče segreti na višje temperature z uporabo laserskega sevanja. Da bi to naredili, je treba svetlobne žarke več laserjev usmeriti na stekleno kroglo, ki vsebuje mešanico težkih izotopov devterija in tritija. V poskusih na laserskih napravah je bila že pridobljena plazma s temperaturo več deset milijonov stopinj.

Jedrska verižna reakcija. Kot rezultat poskusov nevtronskega obsevanja urana je bilo ugotovljeno, da se pod vplivom nevtronov uranova jedra razdelijo na dve jedri (fragmenta) s približno polovico mase in naboja; ta proces spremlja emisija več (dveh ali treh) nevtronov (slika 402). Poleg urana so zmožni cepitve še nekateri drugi elementi izmed zadnjih elementov Mendelejevega periodnega sistema. Ti elementi, tako kot uran, se ne cepijo samo pod vplivom nevtronov, ampak tudi brez zunanjih vplivov (spontano). Spontano cepitev sta leta 1940 eksperimentalno ugotovila sovjetska fizika K. A. Petrzhak in Georgiy Nikolaevich Flerov (r. 1913). Gre za zelo redek proces. Tako se v 1g urana zgodi samo okoli 20 spontanih cepitev na uro.

riž. 402. Cepitev uranovega jedra pod vplivom nevtronov: a) jedro ujame nevtron; b) udarec nevtrona v jedro povzroči nihanje le-tega; c) jedro je razdeljeno na dva fragmenta; istočasno se izpusti več nevtronov

Zaradi medsebojnega elektrostatičnega odbijanja se cepitveni delci razpršijo v nasprotnih smereh in pridobijo ogromno kinetično energijo (približno ). Reakcija cepitve se torej zgodi z znatnim sproščanjem energije. Hitro premikajoči se drobci intenzivno ionizirajo atome medija. Ta lastnost drobcev se uporablja za zaznavanje cepitvenih procesov z uporabo ionizacijske komore ali komore z oblaki. Fotografija sledi fisijskih fragmentov v komori z oblaki je prikazana na sl. 403. Izredno pomembno je, da lahko nevtroni, ki se sproščajo med cepitvijo uranovega jedra (tako imenovani sekundarni fisijski nevtroni), povzročijo cepitev novih uranovih jeder. Zahvaljujoč temu je možno izvesti verižno cepitveno reakcijo: ko se zgodi, se lahko reakcija načeloma nadaljuje sama in zajema vse večje število jeder. Diagram razvoja takšne naraščajoče celinske reakcije je prikazan na sl. 404.

riž. 403. Fotografija sledi drobcev cepitve urana v komori z oblaki: drobci () letijo v nasprotnih smereh iz tanke plasti urana, nanešenega na ploščo, ki blokira komoro. Slika prikazuje tudi veliko tanjših sledi, ki pripadajo protonom, ki so jih nevtroni izločili iz molekul vodnega avtomobila v komori

Izvajanje verižne fisijske reakcije v praksi ni enostavno; izkušnje kažejo, da v masi naravnega urana ne pride do verižne reakcije. Razlog za to se skriva v izgubi sekundarnih nevtronov; v naravnem uranu večina nevtronov uide, ne da bi povzročila cepitev. Kot so pokazale študije, se izguba nevtronov pojavi v najpogostejšem izotopu urana - uranu - 238 (). Ta izotop zlahka absorbira nevtrone z reakcijo, podobno reakciji srebra z nevtroni (glej § 222); pri tem nastane umetno radioaktiven izotop. Deli se težko in le pod vplivom hitrih nevtronov.

Izotop, ki ga v naravnih količinah vsebuje naravni uran, ima ugodnejše lastnosti za verižno reakcijo. Razdeljen je pod vplivom nevtronov katere koli energije - hitre in počasne, in nižja je energija nevtronov, tem bolje. Proces, ki tekmuje s cepitvijo - preprosta absorpcija nevtronov - je malo verjeten, za razliko od tega. Zato je v čistem uranu-235 možna verižna cepitvena reakcija, vendar pod pogojem, da je masa urana-235 dovolj velika. Pri uranu z majhno maso se cepitvena reakcija prekine zaradi emisije sekundarnih nevtronov izven njegove snovi.

riž. 404. Razvoj dragocene cepitvene reakcije: konvencionalno velja, da pri cepitvi jedra oddata dva nevtrona in ne pride do izgube nevtronov, tj. vsak nevtron povzroči novo cepitev; krogci - cepitveni drobci, puščice - cepitveni nevtroni

Pravzaprav zaradi majhne velikosti atomskih jeder nevtron prepotuje precejšnjo razdaljo (merjeno v centimetrih) skozi snov, preden slučajno trči z jedrom. Če je velikost telesa majhna, potem je verjetnost trka na poti do izhoda majhna. Skoraj vsi sekundarni fisijski nevtroni se oddajajo skozi površino telesa, ne da bi povzročili nove cepitve, torej brez nadaljevanja reakcije.

Iz velikega telesa letijo predvsem nevtroni, ki nastanejo v površinski plasti. Nevtroni, ki nastanejo v telesu, imajo pred seboj zadostno debelino urana in večinoma povzročijo nove cepitve, ki nadaljujejo reakcijo (slika 405). Večja kot je masa urana, manjši delež njegove prostornine predstavlja površinska plast, iz katere se izgubi veliko nevtronov, in ugodnejši so pogoji za razvoj verižne reakcije.

riž. 405. Razvoj fisijske verižne reakcije v. a) Pri majhni masi večina fisijskih nevtronov odleti. b) V veliki masi urana veliko cepitvenih nevtronov povzroči cepitev novih jeder; število delitev narašča iz generacije v generacijo. Krogi - cepitveni drobci, puščice - cepitveni nevtroni

S postopnim povečevanjem količine , bomo dosegli kritično maso, to je najmanjšo maso, od katere se začne nedušena verižna reakcija cepitve v . Z nadaljnjim povečevanjem mase se bo reakcija začela hitro razvijati (začela se bo s spontanimi cepitvami). Ko se masa zmanjša pod kritično vrednost, reakcija zamre.

Torej se lahko izvede verižna reakcija fisije. Če imate zadostno količino čistega, ločenega od.

Kot smo videli v §202, je ločevanje izotopov zapletena in draga operacija, vendar jo je vseeno mogoče izvesti. Pridobivanje naravnega urana je bilo namreč eden od načinov, kako se je verižna reakcija fisije uveljavila v praksi.

Poleg tega je bila verižna reakcija dosežena na drug način, ki ni zahteval ločevanja uranovih izotopov. Ta metoda je načeloma nekoliko bolj zapletena, vendar enostavnejša za izvedbo. Uporablja upočasnitev hitrih sekundarnih fisijskih nevtronov na hitrosti toplotnega gibanja. Videli smo, da v naravnem uranu takojšnje sekundarne nevtrone absorbira predvsem izotop. Ker absorpcija ne povzroči cepitve, se reakcija konča. Kot kažejo meritve, ko se nevtroni upočasnijo na toplotne hitrosti, se absorpcijska sposobnost poveča bolj kot absorpcijska zmogljivost. Absorpcija nevtronov z izotopom, ki vodi do cepitve, ima prednost. Če torej cepitvene nevtrone upočasnimo in preprečimo njihovo absorpcijo v , bo z naravnim uranom možna verižna reakcija.

riž. 406. Sistem naravnega urana in moderatorja, v katerem se lahko razvije fisijska verižna reakcija

V praksi se ta rezultat doseže z namestitvijo vročih palic naravnega urana v obliki redke rešetke v moderator (slika 406). Kot moderatorji se uporabljajo snovi, ki imajo nizko atomsko maso in slabo absorbirajo nevtrone. Dobri moderatorji so grafit, težka voda in berilij.

Naj pride do cepitve uranovega jedra v eni od palic. Ker je palica razmeroma tanka, bodo skoraj vsi hitri sekundarni nevtroni ušli v moderator. Palice so v rešetki nameščene precej redko. Izpuščeni nevtron, preden zadene novo palico, doživi veliko trkov z moderatorskimi jedri in se upočasni na hitrost toplotnega gibanja (slika 407). Ko nato zadene uranovo palico, se bo nevtron najverjetneje absorbiral in povzročil novo cepitev, s čimer se bo reakcija nadaljevala. Fisijska verižna reakcija je bila prvič izvedena v ZDA leta 1942. skupina znanstvenikov pod vodstvom italijanskega fizika Enrica Fermija (1901-1954) v sistemu z naravnim uranom. Ta postopek je bil neodvisno izveden v ZSSR leta 1946. Akademik Igor Vasiljevič Kurčatov (1903-1960) in njegovo osebje.

riž. 407. Razvoj dragocene cepitvene reakcije v sistemu naravnega urana in moderatorja. Hitri nevtron, ki uide iz tanke palice, vstopi v moderator in se upočasni. Ko se vrne v uran, se upočasnjeni nevtron najverjetneje absorbira v , kar povzroči cepitev (simbol: dva bela kroga). Nekateri nevtroni se absorbirajo v , ne da bi povzročili cepitev (simbol: črn krog)

Pouk fizike v 9. razredu

»Cepitev uranovih jeder. Verižna reakcija"

Cilj lekcije: seznaniti študente s procesom cepitve uranovih atomskih jeder in mehanizmom verižne reakcije.

Naloge:

izobraževalni:

proučevanje mehanizma cepitve jeder urana-235; predstaviti koncept kritične mase; določiti dejavnike, ki vplivajo na pojav verižne reakcije.

izobraževalni:

vodi študente k razumevanju pomena znanstvenih odkritij in nevarnosti, ki lahko izvirajo iz znanstvenih dosežkov z nepremišljenim, nepismenim ali nemoralnim odnosom do njih.

razvoj:

razvoj logičnega mišljenja; razvoj monološkega in dialoškega govora; razvoj miselnih operacij pri učencih: analiza, primerjava, učenje. Oblikovanje ideje o celovitosti slike sveta

Vrsta lekcije: pouk učenja novega znanja.

Kompetence, ki jih lekcija želi razviti:

vrednostno-pomenska - sposobnost videti in razumeti svet okoli nas,

splošno kulturno - študentovo obvladovanje znanstvene slike sveta,

izobraževalna in kognitivna - sposobnost razlikovanja dejstev od špekulacij,

Komunikacija - veščine skupinskega dela, obvladovanje različnih socialnih vlog v timu,

kompetence osebnega samoizpopolnjevanja - kultura mišljenja in vedenja

Potek lekcije: 1. Organizacijski trenutek.

Prišla je nova lekcija. Jaz se ti bom nasmehnil, ti pa se bosta nasmehnila drug drugemu. In pomislili boste: kako dobro je, da smo danes vsi skupaj. Smo skromni in prijazni, prijazni in prisrčni. Vsi smo zdravi. - Globoko vdihnite in izdihnite. Izdihnite včerajšnjo zamero, jezo in tesnobo. Vsem nam želim dober pouk .

2. Preverjanje domače naloge.

Test.

1. Kakšen naboj ima jedro?

1) pozitivno 2) negativno 3) jedro je brez naboja

2. Kaj je alfa delec?

1) elektron 2) jedro atom helija

3) elektromagnetno sevanje

3. Koliko protonov in nevtronov vsebuje jedro atoma berilija Be?

1) Z =9, N =4 2) Z =5, N =4 3) Z =4, N =5

4. Jedro katerega kemičnega elementa nastane pri α - razpadu radija?

Ra → ? +On.

1) radon 2) uran 3) fermij

5. Masa jedra je vedno ... vsota mas nukleonov, iz katerih je sestavljeno.

1) večji od 2) enak 3) manjši

6. Nevtron je delec

1) z nabojem +1, atomsko maso 1;

2) imeti naboj – 1, atomska masa 0;

3) z nabojem 0, atomsko maso 1.

7. Navedite drugi produkt jedrske reakcije

Odgovori: Možnost 1. 1)1; 2)2; 3)3; 4)1; 5)3; 6)3; 7)3.

8. Kako protoni v jedru medsebojno delujejo električno?

9. Kaj je masna napaka? Zapiši formulo.

10. Kaj je vezavna energija? Zapiši formulo.

Učenje nove snovi.

Nedavno smo izvedeli, da se nekateri kemični elementi med radioaktivnim razpadom spremenijo v druge kemične elemente. Kaj misliš, da se bo zgodilo, če pošlješ delec v jedro atoma nekega kemičnega elementa, na primer nevtron v jedro urana?

Leta 1939 sta nemška znanstvenika Otto Hahn in Fritz Strassmann odkrila cepitev uranovih jeder. Ugotovili so, da se ob bombardiranju urana z nevtroni pojavijo elementi srednjega dela periodnega sistema - radioaktivni izotopi barija (Z = 56), kriptona (Z = 36) itd.

Oglejmo si podrobneje proces cepitve uranovega jedra med obstreljevanjem z nevtronom v skladu s sliko. Nevtron, ki vstopi v jedro urana, se absorbira. Jedro se vznemiri in se začne deformirati kot kaplja tekočine.

Jedro postane vznemirjeno in se začne deformirati. Zakaj jedro razpade na dva dela? Pod kakšnimi silami pride do pretrganja?

Katere sile delujejo v jedru?

– Elektrostatični in jedrski.

V redu, ampak kako se kažejo elektrostatične sile?

– Med nabitimi delci delujejo elektrostatične sile. Nabit delec v jedru je proton. Ker je proton pozitivno nabit, to pomeni, da med njima delujejo odbojne sile.

Res je, ampak kako se kažejo jedrske sile?

– Jedrske sile so sile privlačnosti med vsemi nukleoni.

Torej, pod vplivom katerih sil jedro poči?

– (Če se pojavijo težave, postavljam usmerjevalna vprašanja in učence vodim do pravilnega zaključka) Pod vplivom elektrostatičnih odbojnih sil jedro razpade na dva dela, ki se razletita v različne smeri in oddata 2-3 nevtrone.

Razteza se, dokler ne začnejo električne odbojne sile prevladovati nad jedrskimi. Jedro razpade na dva delca, pri čemer se sprostijo dva ali trije nevtroni. To je tehnologija cepitve uranovega jedra.

Drobci odletijo z zelo veliko hitrostjo. Izkazalo se je, da se del notranje energije jedra pretvori v kinetično energijo letečih drobcev in delcev. Drobci končajo v okolju. Kaj mislite, da se jim dogaja?

– Fragmenti se v okolju upočasnijo.

Da ne bi kršili zakona o ohranitvi energije, moramo povedati, kaj se bo zgodilo s kinetično energijo?

– Kinetična energija drobcev se pretvori v notranjo energijo okolja.

Ali opazite, da se je notranja energija medija spremenila?

– Da, okolje se segreva.

Ali bo na spremembo notranje energije vplivalo dejstvo, da bo pri cepitvi sodelovalo različno število uranovih jeder?

– Seveda se ob hkratni cepitvi velikega števila uranovih jeder poveča notranja energija okolja, ki obdaja uran.

Iz vašega tečaja kemije veste, da lahko pride do reakcij tako z absorpcijo energije kot sproščanjem. Kaj lahko rečemo o poteku cepitvene reakcije uranovih jeder?

– Reakcija cepitve uranovih jeder sprošča energijo v okolje.

(Slide 13)

Uran se v naravi pojavlja v obliki dveh izotopov: U (99,3 %) in U (0,7 %). V tem primeru pride do cepitvene reakcije U najintenzivneje s počasnimi nevtroni, medtem ko jedra U preprosto absorbirajo nevtron in do cepitve ne pride. Zato je glavno zanimanje za cepitveno reakcijo jedra U. Trenutno je znanih približno 100 različnih izotopov z masnimi števili od približno 90 do 145, ki nastanejo pri cepitvi tega jedra. Dve tipični reakciji cepitve tega jedra sta:

Naj omenimo, da je energija, ki se sprosti pri cepitvi uranovih jeder, ogromna. Na primer, popolna cepitev vseh jeder, ki jih vsebuje 1 kg urana, sprosti enako energijo kot zgorevanje 3000 ton premoga. Poleg tega se lahko ta energija takoj sprosti.

(Slide 14)

Ugotovili smo, kaj se bo zgodilo z drobci, kako se bodo obnašali nevtroni?

Ko pride do cepitve jedra urana-235, ki jo povzroči trk z nevtronom, se sprostijo 2 ali 3 nevtroni. Pod ugodnimi pogoji lahko ti nevtroni zadenejo druga uranova jedra in povzročijo njihovo cepitev. Na tej stopnji se pojavi od 4 do 9 nevtronov, ki lahko povzročijo nove razpade uranovih jeder itd. Ta plazoviti proces se imenuje verižna reakcija. (V zvezek zapiši: Jedrska verižna reakcija- zaporedje jedrskih reakcij, od katerih vsako povzroči delec, ki se je pojavil kot reakcijski produkt na prejšnji stopnji zaporedja). Za podrobnejšo obravnavo bomo podrobneje preučili razvojni diagram verižne reakcije cepitve uranovih jeder z uporabo video fragmenta v počasnem posnetku

Vidimo, da skupno število prostih nevtronov v kosu urana sčasoma narašča kot plaz. Kaj bi to lahko vodilo?

- Do eksplozije.

Zakaj?

– Poveča se število jedrskih fisij in s tem sproščena energija na časovno enoto.

Možna pa je tudi druga možnost, pri kateri se število prostih nevtronov s časom zmanjšuje, nevtron pa se na svoji poti ne sreča z jedrom. V tem primeru kaj se bo zgodilo z verižno reakcijo?

- Ustavilo se bo.

Ali je možno energijo takšnih reakcij uporabiti v miroljubne namene?

Kako naj poteka reakcija?

– Reakcija mora potekati tako, da število nevtronov skozi čas ostaja konstantno.

Kako lahko zagotovimo, da bo število nevtronov ves čas konstantno?

– (predlogi fantov)

Da bi rešili ta problem, morate vedeti, kateri dejavniki vplivajo na povečanje in zmanjšanje skupnega števila prostih nevtronov v kosu urana, v katerem pride do verižne reakcije.

(Slide 15)

Eden od teh dejavnikov je masa urana . Dejstvo je, da vsak nevtron, izpuščen med jedrsko cepitvo, ne povzroči cepitve drugih jeder. Če je masa (in s tem dimenzije) kosa urana premajhna, bo iz njega odletelo veliko nevtronov, ki na svoji poti ne bodo imeli časa srečati jedra, kar bo povzročilo njegovo cepitev in s tem ustvarjanje nove generacije nevtronov, potrebnih za nadaljevanje reakcije. V tem primeru se bo verižna reakcija ustavila. Da bi se reakcija nadaljevala, je treba maso urana povečati na določeno vrednost, imenovano kritičen.

Zakaj je verižna reakcija možna, ko se masa povečuje?

Da pride do verižne reakcije, je nujno, da t.i stopnja razmnoževanja Nevtroni so bili večji od ena. Z drugimi besedami, v vsaki naslednji generaciji bi moralo biti več nevtronov kot v prejšnji. Koeficient množenja ni določen le s številom nevtronov, ki nastanejo v vsakem elementarnem dejanju, temveč tudi s pogoji, pod katerimi pride do reakcije - nekatere nevtrone lahko absorbirajo druga jedra ali zapustijo reakcijsko območje. Nevtroni, ki se sproščajo med cepitvijo jeder urana-235, lahko povzročijo cepitev samo jeder istega urana, ki predstavlja le 0,7% naravnega urana. Ta koncentracija je nezadostna za začetek verižne reakcije. Izotop U lahko absorbira tudi nevtrone, vendar to ne povzroči verižne reakcije.

( Zapiši v zvezek: Faktor množenja nevtronovk - razmerje med številom nevtronov naslednje generacije in številom v prejšnji generaciji v celotnem volumnu medija za razmnoževanje nevtronov)

Verižna reakcija v uranu z visoko vsebnostjo urana-235 se lahko razvije le, če masa urana preseže tako imenovano kritično maso. V majhnih koščkih urana večina nevtronov odleti, ne da bi zadeli jedro. Za čisti uran-235 je kritična masa približno 50 kg.

( Zapiši v zvezek: Kritična masa- najmanjša količina cepljivega materiala, ki je potrebna za začetek samovzdrževane verižne cepitvene reakcije).

(Slide 16)

Kritično maso urana lahko večkrat zmanjšamo z uporabo tako imenovanih moderatorjev nevtronov. Dejstvo je, da imajo nevtroni, ki nastanejo med razpadom uranovih jeder, previsoke hitrosti in verjetnost, da bodo jedra urana-235 ujela počasne nevtrone, je stokrat večja od hitrih. Najboljši moderator nevtronov je težka voda H 2 O. Pri interakciji z nevtroni se navadna voda sama spremeni v težko vodo.

Dober moderator je tudi grafit, katerega jedra ne absorbirajo nevtronov. Med elastično interakcijo z jedri devterija ali ogljika nevtroni upočasnijo svoje gibanje.

Uporaba moderatorjev nevtronov in posebne lupine iz berilija, ki odbija nevtrone, omogoča znižanje kritične mase na 250 g (0,25 kg).

Zapiši v zvezek:

Kritično maso je mogoče zmanjšati, če:

Uporabite moderatorje (grafit, navadna in težka voda)

Odsevna lupina (berilij)).

In v atomskih bombah pride do nenadzorovane jedrske verižne reakcije, ko se dva kosa urana-235 hitro združita, od katerih ima vsak maso nekoliko pod kritično.

Atomska bomba je grozno orožje. Kateri škodljivi dejavniki so: 1) svetlobno sevanje (vključno z rentgenskim in toplotnim sevanjem); 2) udarni val; 3) onesnaženost območja s sevanjem. Toda cepitev uranovih jeder se uporablja tudi v miroljubne namene - v jedrskih reaktorjih jedrskih elektrarn. Procese, ki se pojavljajo v teh primerih, bomo obravnavali v naslednji lekciji.

Sredino 20. stoletja zaznamuje pospešek znanosti: fantastičen pospešek, uvajanje znanstvenih dosežkov v proizvodnjo in v naša življenja. Vse to nam daje misliti - kaj nam bo znanost dala jutri?
Omiliti vse tegobe človeškega obstoja je glavni cilj resnično napredne znanosti. Da bo človeštvo srečnejše – ne le eden, ne dva, ampak človeštvo. In to je zelo pomembno, saj, kot veste, znanost lahko deluje tudi proti človeku. Jedrska eksplozija v japonskih mestih Hirošima in Nagasaki je tragičen primer tega.

Torej, 1945, avgust. Druga svetovna vojna se bliža koncu.

(Diapozitiv 2)

6. avgusta ob 1.45 zjutraj je ameriški bombnik B-29 pod poveljstvom polkovnika Paula Tibbettsa vzletel z otoka, kar je bilo približno 6 ur letenja od Hirošime.

(3. diapozitiv)

Hirošima po atomski eksploziji.

Čigava senca tava tam nevidna,
Ste oslepeli od težav?
To je Hirošima, ki joka
V oblakih pepela.
Čigav glas je v vroči temi?
Ali slišite blaznost?
Nagasaki joče
Na požgani zemlji
V tem joku in hlipanju
Ni laži
Ves svet je zmrznil v pričakovanju -
Kdo bo naslednji jokal?

(diapozitiv 4)

Število smrtnih žrtev zaradi neposrednega vpliva eksplozije se je gibalo med 70 in 80 tisoč ljudi. Do konca leta 1945 je zaradi radioaktivne kontaminacije in drugih posledic eksplozije skupno število smrti znašalo od 90 do 166 tisoč ljudi. Po 5 letih je skupno število smrti doseglo 200.000 ljudi.

(diapozitiv 5)

6. avgusta, po prejemu novice o uspešnem atomskem bombardiranju Hirošime, je ameriški predsednik Truman sporočil, da

»Zdaj smo pripravljeni uničiti, še hitreje in bolj popolno kot prej, vse kopenske proizvodne zmogljivosti Japoncev v katerem koli mestu. Uničili bomo njihove doke, njihove tovarne in njihove komunikacije. Da ne bo nesporazuma – popolnoma bomo uničili sposobnost Japonske za vojno.«

(diapozitiv 6)

9. avgusta ob 2.47 je ameriški bombnik B-29 pod poveljstvom majorja z atomsko bombo na krovu vzletel z otoka. Ob 10:56 je B-29 prispel v Nagasaki. Eksplozija je odjeknila ob 11.02 po lokalnem času.

(Slide 7)

Število smrti do konca leta 1945 se je gibalo od 60 do 80 tisoč ljudi. Po 5 letih je skupno število smrtnih žrtev, vključno s smrtnimi primeri zaradi raka in drugimi dolgoročnimi posledicami eksplozije, morda doseglo ali celo preseglo 140.000.

To je zgodba, žalostna in opozorilna

Vsak človek ni otok,

vsak človek je del velike celine.
In nikoli ne sprašuj, komu zvoni.
Kliče po tebi...

Utrjevanje.

Kaj smo se danes učili pri pouku? (z mehanizmom cepitve uranovih jeder, z verižno reakcijo)

Kakšni so pogoji za nastanek verižne reakcije?

Kaj je kritična masa?

Kakšna je stopnja razmnoževanja?

Kaj služi kot moderator nevtronov?

Odsev.

Kako se počutiš, ko zapustiš razred?

Ocenjevanje.

Domača naloga: odstavki 74,75, vprašanja str. 252-253