ПОЛУЧЕНИЕ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

Ядерная энергия(атомная энергия) - внутренняя энергия атомных ядер, выделяющаяся при ядерных превращениях (ядерных реакциях). Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц.

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q < 0).

Способы получения ядерной энергии 1. Осуществление цепной ядерной реакции деления тяжелых ядер 2. Осуществление термоядерной реакции синтеза легких ядер

Способы получения ядерной энергии Зависимость удельной энергии связи ядер Е от массового числа А Удельная энергия связи: dЕ=DЕ/А Удельная энергия связи равна энергии, которую необходимо затратить, чтобы удалить из ядра 1 нуклон. Из графика видно, что: у ядер с массовым числом 40

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны лептоны (легкие частицы) адроны(тяжелые частицы) Мезоны Барионы (нуклоны-самые легкие из барионов) протонынейтроны Частицы атомного ядра

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Уран встречается в природе в виде двух изотопов: 92 U 238 и 92 U 235. Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра 92 U 235. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид:

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Схема развития цепной реакции

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы коэффициент размножения нейтронов был больше единицы (k>1), т.е. в каждом последующем поколении нейтронов должно быть больше, чем в предыдущем. Критическая масса минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. В таком количестве вещества k>1.

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Цепная реакция деления осуществлена в двух формах: неуправляемая (атомная бомба) управляемая (ядерный реактор)

Цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер Схема устройства ядерного реактора на медленных нейтронах

Термоядерная реакция синтеза легких ядер Зависимость удельной энергии связи ядер Е от массового числа А При слиянии легких ядер и образовании нового ядра должно выделяться большое количество энергии. Это видно из кривой зависимости удельной энергии связи от массового числа A.

Термоядерная реакция синтеза легких ядер Реакции слияния легких ядер носят название термоядерных реакций, так как они могут протекать только при очень высоких температурах. (T=10 8 –10 9 К)

Термоядерная реакция синтеза легких ядер В реакции слияния ядер дейтерия и трития выделяется 3,5 МэВ/нуклон. В целом в этой реакции выделяется 17,6 МэВ. Это одна из наиболее перспективных термоядерных реакций.

Термоядерная реакция синтеза легких ядер Осуществление управляемых термоядерных реакций даст человечеству новый экологически чистый и практически неисчерпаемый источник энергии. На данном этапе развития науки и техники удалось осуществить только неуправляемую реакцию синтеза в водородной бомбе.

Спасибо за внимание!