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 Х 1 і Х2; утворюються 1—3 нейтрони:

виділяється приблизно 200 МеВ енергії.

Тут X 1 і Х 2 — 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.

235 92U захоплює тільки повільні (теплові) нейтрони.

За певних умов кожний звільнений у результаті розщеплення важкого ядра нейтрон може бути захоплений ядром 23592 U 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 в23592 U та23994Рu 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 розщепленні23592 U.

У паливі ядерних реакторів кількість23592 U менша, ніж кількість23892 U, який, захоплюючи повільний нейтрон, перетворюється в Плутоній23994Рu:

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

У реакторі-розмножувачі на швидких нейтронах з 1 кг23592 U отримують 1,5 кг плутонію.






Personalised Essay Writing Service for You

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