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
Лекция 17
|
|
| Тема 14 | ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ | ||
| Ядерные реакции | ➨ взаимодействие ядер с частицами или друг с другом, в результате которых происходит искусственное превра-щение одного химического элемента в другой; | ||
· символическая запись
ядерной реакции
| ➨  исходное и конечное ядра соответственно с зарядовыми числами  и массовыми числами  ; aиb – бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы;
| ||
· первая в истории
ядерная реакция
| ➨ первую искусственную ядерную реакцию осуществил Резерфорд (1919 г.).
Ядро азота при облучении его  -частицами (или ядро атома гелия  ) превращалось в изотоп кислорода  и при этом появился протон  (или ядро атома водорода  );
| ||
· открытие нейтрона
| ➨ принадлежит английскому физику Дж.Чедвику (1932 г.) в результате ядерной реакции.
Ядро бериллия  при облучении -частицами превращалось в изотоп углерода  и нейтрон  ;
| ||
· закон сохранения заряда
при ядерных реакциях
 = 
| ➨ сумма электрических зарядов атомных ядер и частиц до реакции равна сумме электрических зарядов атомных ядер и частиц, образовавшихся после реакции, например:
7 + 2 = 8 + 1 4 + 2 = 6 + 0
| ||
· закон сохранения
массового числа
при ядерных реакциях
 = 
| ➨ сумма нуклонов атомных ядер и частиц до реакции равна сумме нуклонов атомных ядер и частиц, образовавшихся после реакции, например:
14 + 4 = 17 + 1 9 + 4 = 12 + 1
| ||
| · экзотермическая реакция | ➨ ядерная реакция с выделением энергии; | ||
| · эндотермическая реакция | ➨ ядерная реакция с поглощением энергии; | ||
| · классификация ядерных реакций | ➨ 1) по роду участвующих в них частиц – реакции под действием нейтронов; заряженных частиц; γ-квантов; 2) по энергии вызывающих их частиц – реакция при малых, средних, высоких энергиях; 3) по роду участвующих в них ядер – реакции на легких (А<50); средних (50<А<100) и тяжелых ядрах (А>100); 4) по характеру происходящих ядерных превращений – реакции с испусканием нейтронов, заряженных частиц; реакции захвата (в случае этих реакций составное ядро не испускает никаких частиц, а переходит в основное состояние, излучая один или несколько γ-квантов). | ||
| Деление ядер | ➨ · деление атомного ядра на несколько более легких ядер (осколков), чаще всего на два ядра близких по массе;
· делиться могут только ядра некоторых тяжелых эле-ментов;
· при делении ядер испускаются два нейтрона и  -лучи;
· при делении ядер выделяется большая энергия;
| ||
· механизм деления ядер
(капельная модель)
| ➨ в тяжелых ядрах действуют значительные ядерные силы, которые удерживают ядро от распад. Под влиянием поглощенного нейтрона ядро возбуждается и начинает деформироваться, приобретая вытянутую форму. Оно растягивается до тех пор, пока силы отталкивания половинок ядра не начинают преобладать над силами притяжения, действующими в перешейке. В результате ядро разрывается на два осколка  и  .
Под действием сил кулоновского отталкивания осколки разлетаются со скоростью, равной приблизительно 1/30 скорости света. Одновременно испускается излучение высокой частоты;
| ||
· открытие деления
урана
 + 
 +  + 3
| ➨ впервые реакцию деления наблюдали немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрассман (1938г.) при бомбардировке урана нейтронами ; в результате деления возникали элементы средней части периодической системы: барий , криптон ; продуктами деления урана могут быть и другие пары ядер;
| ||
· схема реакции деления
урана
+ 
| ➨ истолкование факта деления ядра урана, захватившего нейтрон было дано английским физиком О. Фришем совместно с австрийским физиком Л. Мейтнером (1939 г.).
Они предположили, что поглощение ураном нейтрона вызывает разрушение (или деление) ядра урана на два легких осколка и ; эти осколки деления перегружены нейтронами и радиоактивны, т.е. образуются в возбужденных состояниях; в дальнейшем энергия возбуждения осколков уменьшается в результате испускания ими нейтронов (нейтроны деления);
Ядро урана , захватив нейтрон , превращается в радиоактивный изотоп урана , который распадается на осколки и и нейтроны, при этом высвобождается энергия  ;
| ||
| · спонтанное деление ядер | ➨ самопроизвольное деление ядер урана обнаружили русские физики Г.Н. Флеров и К.А. Петржак (1940 г.).
Без внешнего воздействия ядра урана с периодом полураспада  =  лет распадаются на осколки.
Механизм реакции спонтанного деления ядер не отличается от механизма искусственного деления.
| ||
| Цепная ядерная реакция | ➨ ядерная реакция деления тяжелых ядер нейтронами, в результате которой число нейтронов возрастает и поэ-тому может возникнуть само-поддерживающийся процесс деления. | 
| |
| · условия протекания
цепной ядерной
реакции на
| ➨1) должны отсутствовать примеси, поглощающие нейтроны; 2) количество вещества, способного делиться, должно быть достаточным для того, чтобы образующиеся нейтроны могли соударяться с другими ядрами, не покидая объем, не испы-тывая взаимодействия. Минимальное количество вещества, необходимое для осуществления цепной реакции, называется критической массой; 3) скорость нейтронов должна быть достаточной, чтобы вызвать деление ядер; | ||
| · неуправляемая цепная реакция | ➨ осуществляется в атомной бомбе; взрывчатым вещест-вом служит чистый уран или плутоний  ; вначале взрывчатое вещество находится в состоянии, исключающем развитие цепной реакции, затем максимально быстро про-изводится перевод вещества в условия неуправляемой цеп-ной реакции. Для этого ядерный заряд бомбы делится на две части, в каждой из которых цепная реакция невозмож-на. Для осуществления ядерного взрыва одна из половин заряда выстреливается в другую и при их соединении про-исходит взрывная цепная реакция.
| ||
| Ядерные реакторы | ➨ устройства, в которых осуществляются управляемые цепные ядерные реакции;
| ||
| · основные элементы ядерного реактора | |||
| ядерное горючее | ➨ сырьевые и делящиеся вещества в реакторах – изотопы урана ,  , плутоний , торий  ;
| ||
| замедлитель и отражатель нейтронов регулирующие стержни | ➨ способствует увеличению числа медленных нейтронов, которые наиболее эффективны для развития цепной реакции деления (графит, тяжелая или обычная вода); | ||
| ➨ вводятся в активную зону реактора для поддержания стационарного режима реактора, т.к. быстрое развитие реакции сопровождается выделением большого количества тепла и перегревом реактора; стержни выполнены из материалов, сильно поглощающих тепловые нейтроны (например, из бора или кадмия); | |||
| теплоноситель | ➨ необходим для отвода тепла, образующегося в реакторе; используют воду, жидкий натрий и другие вещества; | ||
| защитные устройства | ➨ применяются для защиты персонала, обслуживающего реактор, от действия на организм нейтронных потоков и -лучей; процессы управления реактором автоматизированы;
| ||
| · быстрые нейтроны | ➨ нейтроны, обладающие скоростью примерно 107м/с; | ||
| · медленные нейтроны | ➨ нейтроны, обладающие скоростью около 2×103 м/с; | ||
| Синтез ядер | ➨ слияние легких ядер в одно ядро, сопровождающееся выделением энергии; | ||
| · термоядерная реакция | ➨ реакции синтеза легких атомных ядер в более тяжелые, про-исходящие при сверхвысоких температурах (~ 107К и выше); | ||
| · условия для осуществления реакций синтеза | ➨ для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстояние около 10-12см, т.е чтобы они попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено лишь за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер; | ||
| · особенности реакции синтеза | ➨ при реакции синтеза атомных ядер энергия, выделяемая на один нуклон, значительно больше, чем в реакциях деле-ния тяжелых ядер; | ||
· пример реакции синтеза
 
| ➨ синтез гелия  из тяжелых изотопов водорода – дейтерия  и трития  происходит при температуре около  К.
При синтезе 1 г гелия из дейтерия и трития выделяется энергия  Дж; такая энергия выделяется при сжигании 10 тонн дизельного топлива.
| ||
| · использование энергии термоядерного синтеза | ➨ запасы водорода на Земле практически неисчерпаемы. Количество дейтерия в океанической воде составляет примерно 4∙1013т, чему соответствует энергетический запас 1017 МВт∙год. Наиболее заманчивой является возможность извлечения энергии из дейтерия, содержащегося в обычной воде. Например, количество дейтерия в 1 л воды энергетически эквивалентно 300 - 350 л бензина. | ||
Date: 2015-11-15; view: 497; Нарушение авторских прав