Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання

КВАНТОВА ФІЗИКА. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

 

3. АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО

 

3.9. ЧАСТКОВЕ ЗВІЛЬНЕННЯ ВНУТРІШНЬОЯДЕРНОЇ ЕНЕРГIЇ ПРИ ЕКЗОТЕРМІЧНИХ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЯХ

 

Елементи, розташовані у середній частині таблиці Менделєєва, мають більшу питому енергію зв’язку ядер. Енергія звільнюється при з’єднанні легких ядер або при поділі важких (рис. 5).

Рис. 5

 

Термоядерний синтез легких ядер відбувається при температурах в десятки мільйонів градусів. Енергія, що виділяється при цьому (екзотермічна ядерна реакція),— це кінетична

енергія утворених ядер і частинок і супроводжується γ-випромінювання:

виділяється 17,6 МеВ;

виділяється 14,6 МеВ.

Енергія, що виділяється, дорівнює добутку величини дефекту маси ядерної реакції на квадрат швидкості світла:

Дефект маси ядерної реакції — це різниця між сумою мас спокою ядер і частинок до і після ядерної реакції. При ендотермічній ядерній реакції дефект мас від’ємний Δm < 0 (поглинання енергії), при екзотермічній — Δm > 0.

Ядерні реакції особливо легко зумовлюються повільними нейтронами, які через відсутність заряду вільно проникають в атомні ядра та спричиняють їх перетворення.

Наприклад, ядро Урану-235 при захопленні нейтрона розщеплюється на два осколки Х1 і Х2; утворюються 1—3 нейтрони:

виділяється приблизно 200 МеВ енергії.

Тут X1 і Х2 — радіоактивні ізотопи.

Осколки — це різні ядра радіоактивних ізотопів. При розпаді (діленні) певного елемента можливе утворення будь-якої пари різних осколків з різним числом нейтронів:

Zr і Те, Хе і Sr, Sb і Nb та інші.

23592U захоплює тільки повільні (теплові) нейтрони.

За певних умов кожний звільнений у результаті розщеплення важкого ядра нейтрон може бути захоплений ядром 23592U і звільнити ще 2—3 нейтрони. Якщо процес повторюється, може виникнути ланцюгова ядерна реакція.

Коефіцієнт розмноження нейтронів — це відношення числа нейтронів, звільнених при поділі ядра, до числа нейтронів, які спричиняють поділ у даній масі ядерного пального.

Для протікання ланцюгової реакції необхідно, щоб коефіцієнт розмноження нейтронів у даній масі урану був k 1.

Ланцюгова реакція в 23592U та 23994Рu здійснюється в атомних бомбах, де критична маса радіо активної речовини обумовлює k 1,01, тобто ядерний вибух.

У реакторах на атомних електростанціях здійснюється керована ядерна реакція (k = 1). Сповільнювачем нейтронів в урано-графітовому реакторі є графіт (або важка вода).

Енергія виділяється при розщепленні 23592U.

У паливі ядерних реакторів кількість 23592U менша, ніж кількість 23892U, який, захоплюючи повільний нейтрон, перетворюється в Плутоній 23994Рu:

Керують реакцією введені в реактор стрижні з бору або кадмію, які поглинають теплові нейтрони.

У реакторі-розмножувачі на швидких нейтронах з 1 кг 23592U отримують 1,5 кг плутонію.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.