Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Использование ядерных превращений
|
|
6.5.1.Ядерная энергетика
Продукты деления ядер обладают кинетической энергией 
. Так, при делении ядра урана-238 на две равные доли, выделяющаяся энергия составляет примерно 240 Мэв.
Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен в 1942 году в США под руководством итальянского физика Э. Ферми. (1901-1954). В Европе первый ядерный реактор создан в 1946 году советскими физиками под руководством И. В. Курчатова (1903-1960).
Применение ядерной энергии для преобразования её в электрическую впервые было осуществлено в нашей стране в 1954 г (Обнинская АЭС мощностью 5 МВт)
Основная проблема ядерной энергетики заключается в создании условий для поддержания на постоянном уровне реакции деления ядер, т.е. условия К = 0. Практически управлять реакцией удается лишь в том случае, если комплекс технических решений позволяет величину К менять достаточно медленно и плавно. Такая управляемая цепная реакция осуществляется в различного типа ядерных реакторах.
Т.к. 
,
то условие К = 0 выполняется при 
При использовании какого-либо ядерного горючего управление реакцией осуществляется в основном через параметры: g, v и L.
Поэтому ядерный реактор на АЭС включает в себя ядерное горючее (
и др.), замедлитель нейтронов (графит, тяжелая или обычная вода), теплоноситель для вывода энергии (вода, жидкий натрий и др.) и устройство для управления скоростью реакции (вводимые в рабочее пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор - вещества, которые хорошо поглощают нейтроны).
 |
На рис.6.5 показана упрощенная технологическая схема АЭС. Таблетки ядерного горючего уложены в трубки - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Теплоноситель проходит через теплообменник (ТПК), где отдает свое тепло воде, превращая ее в пар, вращающий турбину (Т) Соединенный с турбиной электрогенератор (ЭГ) дает электрический ток. Отработанный пар попадает в конденсатор (К), превращается в воду и перекачивается обратно насосом (Н) в теплообменник. Таким образом, и теплоноситель и вода в цепи турбины совершают замкнутые циклы. Для охлаждения конденсатора используется специальный бассейн с большим запасом воды (переливной бассейн; -ПБ). /Переливным бассейном на Курской АЭС служит Курчатовское море/.
В настоящее время разработано большое количество различных моделей ядерных реакторов, которые различаются по виду ядерного топлива (естественный уран, слабообогащенный уран, чистый изотоп урана), по химическому составу ядерного топлива (U, UO2 и т.д.), по виду теплоносителя (Н2О, D2O, газ, органические жидкости, расплавленный металл), по роду замедлителя (С, Н2О, Ве, гидриды металлов).
По назначению ядерные реакторы подразделяются на: экспериментальные, исследовательские, изотопные, энергетические.
Мощность современного энергетического ядерного реактора достигает 5 млн кВт. В настоящее время в различных странах работают около 400 энергетических ядерных реакторов суммарной мощностью более 240 млн кВт, что составляет примерно 14% суммарной мощности всех используемых на Земле источников электроэнергии.
6.5.2.Атомная бомба
Если g < f и 
, то начавшаяся цепная реакция будет неуправляемой и закончится взрывом. Такая неуправляемая реакция была использована для военных целей в атомных бомбах. Величина Lk называется критическим размером и зависит от свойств ядерного горючего, имеющихся в нем примесей и геометрической формы. Часто пользуются понятием критической массы mk
, где ρ - плотность используемого ядерного горючего.
6.5.3.Реакция синтеза атомных ядер
Проблема управляемых термоядерных реакций
Реакция синтеза лёгких ядер в более тяжёлые должны сопровождаться выделением большого количества энергии, так как удельная энергия связи ядер резко возрастает при переходе от ядер тяжёлого водорода (дейтерия 
и трития 
) к литию 
и особенно к гелию 
. Поэтому реакция синтеза атомных ядер (образование из лёгких ядер более тяжёлых) может служить колоссальным источником энергии.
Например, при такой реакции синтеза: + 
(6.4)
выделяется энергия Q = 17,6МэВ, что составляет на один нуклон 
, а при делении ядра 
выделяется энергия ≈ 200МэВ, что составляет на один нуклон ≈ 0,84МэВ.
Для протекания реакций синтеза атомных ядер требуется температура порядка 107К и выше. При таких температурах любое вещество находится в состоянии плазмы.
Неуправляемая термоядерная реакция впервые осуществлена в 1953 г. в СССР, затем в США. Это были взрывы водородных бомб. Взрывчатым веществом, в котором происходила реакция (6.4) является смесь дейтерия и трития, а запалом – атомная бомба, при взрыве которой возникает необходимая для протекания термоядерной реакции температура.
Проблема управляемого термоядерного синтеза не решена до сих пор.
Date: 2015-05-08; view: 853; Нарушение авторских прав