Опорный конспект по теме «Ядерные реакции. Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор» Авторы: Морозова Н.В., учитель физики МОУ лицея 40 г.Петрозаводска Янюшкина Г.М., к.п.н., доцент кафедры ТФ и МПФ КГПУ

Изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом называется ядерными реакциями. Ядерные реакции происходят: Частицы вплотную приближаются к ядру и опадают в сферу действия ядерных сил, им сообщается большая энергия. Атомные ядра, содержащие большое число нуклонов, неустойчивы и могут распадаться.

В конце 30-х г. Флеров и Петржак обнаружили самопроизвольное деление ядер урана. В 1938 г. Ган и Штрассман открыли, что ядро урана бомбардируя образует другие элементы. В 1939 г. бъяснили Фриш и Мейтнер:

Затем обнаружили 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление:

Уран захватывает, делится на два ядра, испуская 2-3. Один поддерживает реакцию, другой захватывается ядром, превращая его

Н. Бор Деление урана (Капельная модель ядра)

Зельдович и Харитон Развитие цепной реакции

Управляемая ядерная реакция (цепная)

Процессы в ядерном реакторе

Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция. R ш = 9 см. 250г = m кр, если применять замедлители из бериллия (оболочку)

Основные элементы ядерного реактора: ядерное горючее (U 235, Pu 239, U 238 …), урановые стержни опускают ст. трубы замедлитель теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (Н 2 О, ж. Na) кадмиевые стержни (для регулирования скорости реакции) аварийные стержни защитная оболочка - бетон

235 U – 0,7 % 238 U – 99,3 % 1 реактор - размножитель 1956 г. в г. Обнинске (США – 1962 г.) Реакторы на быстрых - Белорусская АЭС

Термоядерные реакции Термоядерная реакция – это реакция слияния легких ядер при очень высоких t o, при которой выделяется большое количество энергии. При слиянии легких ядер на 1 нуклон выделяется энергии в 3,5 раза больше, чем при делении урана

Необходимо: сблизить ядра на расстояние см. Этому препятствуют «F кул », они могут быть преодолены при большой кинетической энергии. - Примеры термоядерных реакций - Способы управления термоядерными реакциями Д Т Д – в морской воде Т – искусственно в ядерном реакторе

Экономически выгодная реакция. Идет при высокой t° (сотни млн. градусов), при большой плотности вещества (t° может быть достигнута путем создания а плазме мощных электронных разрядов). Проблема: трудно удержать плазму

Тороидальная камера с магнитными катушками Плазма – ионизированный газ Газ Плазма

Установка «Токамак-15» (Т-15) принадлежит к третьему поколению токамаков. Она создана для получения и исследования термоядерной плазмы и решения некоторых инженерных задач, непосредственно связанных с созданием термоядерных реакторов.

Т-15 отличается от самой крупной в нашей стране действующей установки Т-10 существенно большим объемом плазмы, наличием мощных систем дополнительного нагрева плазмы и обмотки тороидального поля из сверхпроводящих материалов, системой автоматического управления равновесием плазменного шнура и комплексом автоматизации эксперимента на основе широкого использования вычислительной техники.