ядерные реакции - Wellcome to files.drofa.ru!

Презентация по физике:
«Ядерные реакции. Ядерный
реактор»
Барнев Александр Николаевич,
учитель физики, МБОУ «Кощинская СОШ»
Смоленский район, Смоленская область
УМК «Физика. 9 класс» А. В. Перышкина
Ядерные реакции.

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращения
атомных ядер при взаимодействии с
др. ядрами, элементарными частицами
или квантами.
Ядерные реакции осуществляют под
действием налетающих, или
бомбардирующих, частиц, которыми
облучают более тяжелые ядра.
Первая ядерная реакция была
осуществлена Э. Резерфордом, в
1919 г.
Ядерные реакции.

Ядерные реакции
сопровождаются
энергетическими
превращениями.
Энергетический выход Q = (Mp + Mn –
Mя )c2 = ΔMc2.
ΔM называется дефектом
масс.
Деление тяжелых ядер.
Реакции деления – это
процесс, при котором
нестабильное ядро делится
на два крупных фрагмента
сравнимых масс.
В 1939 году немецкими учеными
О. Ганом и Ф. Штрассманом было
открыто деление ядер урана. Они
установили, что при бомбардировке
урана нейтронами возникают
элементы средней части
периодической системы –
радиоактивные изотопы
бария,криптона.
Деление тяжелых ядер.
Уран встречается в природе в виде двух
изотопов: (99,3 %) и (0,7 %). При
бомбардировке нейтронами ядра обоих
изотопов могут расщепляться на два осколка.
При этом реакция деления наиболее
интенсивно идет на медленных (тепловых)
нейтронах, в то время как ядра вступают в
реакцию деления только с быстрыми
нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.
Деление
ядер урана.
Радиоактивное
семейство
урана-235.
Для каждого
изотопа
приведен
период
полураспада
Цепные ядерные реакции.

При делении ядра урана-235, которое
вызвано столкновением с нейтроном,
освобождается 2 или 3 нейтрона. При
благоприятных условиях эти нейтроны могут
попасть в другие ядра урана и вызвать их
деление. На этом этапе появятся уже от 4 до
9 нейтронов, способных вызвать новые
распады ядер урана и т. д. Такой
лавинообразный процесс называется цепной
реакцией.
Схема
развития
цепной
ядерной
реакции.
Термоядерные реакции.

Термоядерные
реакции - ядерные
реакции между лёгкими
атомными ядрами,
протекающие при очень
высоких температурах
(выше107 К ).

Т. р. в природных условиях протекают лишь в
недрах звёзд, а для их осуществления на
Земле необходимо сильно разогреть вещество
ядерным взрывом, мощным газовым разрядом,
гигантским импульсом лазерного излучения или
бомбардировкой интенсивным пучком частиц
Применение ядерных реакций.

Область применения ядерных реакций очень
обширна. В настоящее время ядерные реакции
применяются в следующих областях деятельности
человечества:
Энергетика
Военная сфера
Применение ядерных реакций.
Синтез новых элементов -
получение новых
элементов, т.к. при расщеплении или слиянии ядер получаются
другие элементы таблицы Менделеева.
Медицина -
в современной ядерной
медицине для научноисследовательских, диагностических и
терапевтических целей применяют
свыше 50 циклотронных
радионуклидов с периодом
полураспада от нескольких минут до
нескольких лет.
Применение ядерных реакций.
Научные исследования – ядерные
реакции довольно широко применяются
в научных работах в определенных
сферах.
Биологическое действие.
Биологическое действие
радиоактивных излучений.

Радиоактивные излучения губительным
образом действуют на живые клетки.
Предельно допустимая за год доза для
человека равна 0,05 Гр. Доза в 3 10 Гр, полученная за короткое время,
смертельна.
Действие излучений на человека.
Ядерный реактор
Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в котором
осуществляется управляемая реакция деления ядер.
Ядра урана (особенно
изотопа 235
) наиболее
92 U
эффективно захватывают
медленные нейтроны.
Вероятность захвата
медленных нейтронов с
последующим делением
ядер в сотни раз больше,
чем быстрых.
В ядерных реакторах, работающих на
естественном уране, используются
замедлители нейтронов для повышения
коэффициенты размножения нейтронов.
Схема процессов в ядерном
реакторе:
Основные элементы ядерного
реактора:
1) ядерное горючее ( 235
92 U ,
Pu , U и др.);
2) замедлитель нейтронов
(тяжелая или обычная вода,
графит и др.);
3) теплоноситель для
вывода энергии,
образующейся при работе
реактора (вода, жидкий
натрий и др.);
4) Устройство для регулирования скорости реакции
(вводимые в рабочее
пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества,
которые хорошо поглощают нейтроны).
Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей γизлучение и нейтроны. Оболочку выполняют из бетона с железным
наполнителем.
239
94
238
92
Критическая масса.
Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой может
протекать цепная ядерная реакция.
• При малых размерах велика утечка нейтронов через поверхность активной зоны
реактора (объем, в которой располагаются стержни с ураном).
• С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении, растет
пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие утечки,
увеличивается пропорционально площади поверхности.
Увеличивая систему, можно достичь значений коэффициента размножения
k=1. Система будет иметь критические размеры , если число нейтронов ,
потерянных вследствие захвата и утечки, равно числу нейтронов , полученных в
процессе деления.
Критические размеры (критическая масса) определяются:
1) типом ядерного горючего;
2) замедлителем;
3) конструктивными особенностями реактора.
• Управление реактором осуществляется при помощи
стержней, содержащих кадмий или бор.
При выдвинутых
из активной зоны
реактора стержнях
k>1.
При полностью
вдвинутых
стержнях k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно
в любой момент времени приостановить
развитие цепной реакции.
Uchim.net
Реакторы на быстрых
нейтронах:
• Построены реакторы, работающие без замедлителя на быстрых
нейтронах.
• Вероятность деления, вызванного быстрыми нейтронами мала
такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию
можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее
15% изотопа 235
.
92 U
• Преимущество: при их работе образуется
значительное количество плутония, который затем
можно использовать в качестве ядерного топлива.
• Эти реакторы называют реакторами размножителями, так как они воспроизводят
делящийся материал.
Uchim.net
Первые ядерные реакторы
Впервые цепная ядерная реакция урана была
осуществлена в США коллективом ученых под
руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.
Энрико Ферми
(1901-1954)
Игорь Васильевич
Курчатов
(1903-1960)
В нашей стране первый ядерный реактор
был запущен 25 декабря 1946 г.
коллективом физиков, который возглавлял
ученый Игорь Васильевич Курчатов (19031960).
Uchim.net
Спасибо за внимание!