Библиотека 5баллов.ru
Соглашение об использовании
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных заведениях.
Во всех остальных случаях полное или частичное воспроизведение, размножение или распространение материалов данного файла допускается только с письменного разрешения администрации проекта www.5ballov.ru.
( РосБизнесКонсалтинг и МКР


Госкомвуз РФ

Кафедра ОФ
Реферат
Тема:
"Ядерные реакции. Ядерная энергетика"
Группа: А-513
Студент: Кудрин А.А..
Преподаватель: Усольцева Н.Я.
Дата 10.12.96
Новосибирск 1996 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ÂÂÅÄÅÍÈÅ
2. ÀÒÎÌÍÎÅ YÄÐÎ
3. ÝÍÅÐÃÈß ÑÂßÇÈ ÀÒÎÌÍÛÕ ßÄÅÐ
4. ÐÀÄÈÎÀÊÒÈÂÍÎÑÒÜ
4.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ.
4.2. Àëüôà-ðàñïàä.
4.3. Áåòà-ðàñïàä.
4.4. Ïîçèòðîííûé áåòà-ðàñïàä.
4.5. Ýëåêòðîííûé çàõâàò.
4.6. Ãàììà-ðàñïàä.
5. ÄÅËÅÍÈÅ ÀÒÎÌÍÛÕ ßÄÅÐ
5.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ.
5.2. Ïðîäóêòû äåëåíèÿ.
6. ÂÇÀÈÌÎÄÅÉÑÒÂÈÅ ÍÅÉÒÐÎÍÎÂ Ñ ÀÒÎÌÍÛÌÈ ßÄÐÀÌÈ
7. ÖÅÏÍÀß ßÄÅÐÍÀß ÐÅÀÊÖÈß
7.1. ßäåðíûå ðåàêòîðû.
8. ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ßÄÅÐÍÎÉ ÝÍÅÐÃÅÒÈÊÈ
8.1. Îñîáåííîñòè ÿäåðíîãî ðåàêòîðà êàê èñòî÷íèêà òåïëîòû.
8.2. Óñòðîéñòâî ýíåðãåòè÷åñêèõ ÿäåðíûõ ðåàêòîðîâ.
8.3. Òðåáîâàíèÿ ê êîíñòðóêöèÿì àêòèâíîé çîíû è åå õàðàêòåðèñòèêè.
8.4. Êëàññèôèêàöèÿ ðåàêòîðîâ.
9. ÇÀÊËÞ÷ÅÍÈÅ.
Введение
Ýíåðãåòèêà - âàæíåéøàÿ îòðàñëü íàðîäíîãî õîçÿéñòâà, îõâàòûâàþùàÿ ýíåðãåòè÷åñêèå ðåñóðñû, âûðàáîòêó, ïðåîáðàçîâàíèå, ïåðåäà÷ó è èñïîëüçîâàíèå ðàçëè÷íûõ âèäîâ ýíåðãèè. Ýòî îñíîâà ýêîíîìèêè ãîñóäàðñòâà.
 ìèðå èäåò ïðîöåññ èíäóñòðèàëèçàöèè, êîòîðûé òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî ðàñõîäà ìàòåðèàëîâ, ÷òî óâåëè÷èâàåò ýíåðãîçàòðàòû. Ñ ðîñòîì íàñåëåíèÿ ñòàíîâèòñÿ áîëüøå ýíåðãîçàòðàò íà îáðàáîòêó ïî÷âû, óáîðêó óðîæàÿ, ïðîèçâîäñòâî óäîáðåíèé è ò.ä.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ìíîãèå ïðèðîäíûå ëåãêîäîñòóïíûå ðåñóðñû ïëàíåòû èñ÷åðïûâàþòñÿ. Äîáûâàòü ñûðüå ïðèõîäèòñÿ íà áîëüøîé ãëóáèíå èëè íà ìîðñêèõ øåëüôàõ. Îãðàíè÷åíûé ìèðîâûå çàïàñû íåôòè è ãàçà, êàçàëîñü áû, ñòàâÿò ÷åëîâå÷åñòâî ïåðåä ïåðñïåêòèâîé ýíåðãåòè÷åñêîãî êðèçèñà. Îäíàêî èñïîëüçîâàíèå ÿäåðíîé ýíåðãèè è óãëÿ äàåò ÷åëîâå÷åñòâó âîçìîæíîñòü èçáåæàòü ýòîãî, ðåçóëüòàòû ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ôèçèêè àòîìíîãî ÿäðà ïîçâîëÿþò îòâåñòè óãðîçó ýíåðãåòè÷åñêîãî êðèçèñà ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè, âûäåëÿåìîé ïðè íåêîòîðûõ ðåàêöèÿõ àòîìíûõ ÿäåð.
Атомное ядро
Àòîìíîå ÿäðî õàðàêòåðèçóåòñÿ çàðÿäîì Ze, ìàññîé Ì, ñïèíîì J, ìàãíèòíûì è ýëåêòðè÷åñêèì êâàäðóïîëüíûì ìîìåíòîì Q, îïðåäåëåííûì ðàäèóñîì R, èçîòîïè÷åñêèì ñïèíîì Ò è ñîñòîèò èç íóêëîíîâ - ïðîòîíîâ è íåéòðîíîâ.
×èñëî íóêëîíîâ À â ÿäðå íàçûâàåòñÿ ìàññîâûì ÷èñëîì. ×èñëî Z íàçûâàþò çàðÿäîâûì ÷èñëîì ÿäðà èëè àòîìíûì íîìåðîì. Ïîñêîëüêó Z îïðåäåëÿåò ÷èñëî ïðîòîíîâ, à À - ÷èñëî íóêëîíîâ â ÿäðå, òî ÷èñëî íåéðîíîâ â àòîìíîì ÿäðå N=A-Z. Àòîìíûå ÿäðà ñ îäèíàêîâûìè Z, íî ðàçëè÷íûìè À íàçûâàþòñÿ èçîòîïàìè.  ñðåäíåì íà êàæäîå çíà÷åíèå Z ïðèõîäèòñÿ îêîëî òðåõ ñòàáèëüíûõ èçîòîïîâ. Íàïðèìåð, 28Si, 29Si, 30Si ÿâëÿþòñÿ ñòàáèëüíûìè èçîòîïàìè ÿäðà Si. Êðîìå ñòàáèëüíûõ èçîòîïîâ, áîëüøèíñòâî ýëåìåíòîâ èìåþò è íåñòàáèëüíûå èçîòîïû, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíî îãðàíè÷åííîå âðåìÿ æèçíè.
ßäðà ñ îäèíàêîâûì ìàññîâûì ÷èñëîì À íàçûâàþòñÿ èçîáàðàìè, à ñ îäèíàêîâûì ÷èñëîì íåéòðîíîâ-èçîòîíàìè.
Âñå àòîìíûå ÿäðà ðàçäåëÿþòñÿ íà ñòàáèëüíûå è íåñòàáèëüíûå. Ñâîéñòâà ñòàáèëüíûõ ÿäåð îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè íåîãðàíè÷åííî äîëãî. Íåñòàáèëüíûå æå ÿäðà èñïûòûâàþò ðàçëè÷íîãî ðîäà ïðåâðàùåíèÿ .
ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНЫХ ЯДЕР
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èçìåðåíèÿ ìàññ àòîìíûõ ÿäåð, âûïîëíåííûå ñ áîëüøîé òî÷íîñòüþ, ïîêàçûâàþò, ÷òî ìàññà ÿäðà âñåãäà ìåíüøå ñóììû ìàññ ñîñòàâëÿþùèõ åãî íóêëîíîâ.
Ýíåðãèÿ ñâÿçè - ýòî ýíåðãèÿ, êîòîðóþ íåîáõîäèìî çàòðàòèòü, ÷òîáû ðàçäåëèòü ÿäðî íà ñîñòàâëÿþùèå åãî íóêëîíû.
Ýíåðãèÿ ñâÿçè, îòíåñåííàÿ ê ìàññîâîìó ÷èñëó À, íàçûâàåòñÿ ñðåäíåé ýíåðãèåé ñâÿçè íóêëîíà â àòîìíîì ÿäðå ( ýíåðãèÿ ñâÿçè íà îäèí íóêëîí ).
Ýíåðãèÿ ñâÿçè ïðèáëèçèòåëüíî ïîñòîÿííà äëÿ âñåõ ñòàáèëüíûõ ÿäåð è ïðèìåðíî ðàâíà 8 ÌýÂ. Èñêëþ÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ îáëàñòü ëåãêèõ ÿäåð, ãäå ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ ñâÿçè ðàñòåò îò íóëÿ (À=1) äî 8 Ìý äëÿ ÿäðà 12Ñ.
Àíàëîãè÷íî ýíåðãèÿ ñâÿçè íà îäèí íóêëîí ìîæíî ââåñòè ýíåðãèþ ñâÿçè ÿäðà îòíîñèòåëüíî äðóãèõ ñîñòàâíûõ åãî ÷àñòåé.
 îòëè÷èå îò ñðåäíåé ýíåðãèè ñâÿçè íóêëîíîâ êîëè÷åñòâî ýíåðãèè ñâÿçè íåéðîíà è ïðîòîíà èçìåíÿåòñÿ îò ÿäðà ê ÿäðó.
×àñòî âìåñòî ýíåðãèè ñâÿçè èñïîëüçóþò âåëè÷èíó, íàçûâàåìóþ äåôåêòîì ìàññû è ðàâíóþ ðàçíîñòè ìàññ è ìàññîâîãî ÷èñëà àòîìíîãî ÿäðà.

РАДИОАКТИВНОСТЬ
Общие сведения.
ßâëåíèå ðàäèîàêòèâíîñòè, èëè ñïîíòàííîãî ðàñïàäà ÿäåð, áûëà îòêðûòà ôðàíöóçñêèì ôèçèêîì À. Áåêêåðåëåì â 1896 ã. Îí îáíàðóæèë, ÷òî óðàí è åãî ñîåäèíåíèÿ èñïóñêàþò ëó÷è èëè ÷àñòèöû, ïðîíèêàþùèå ñêâîçü íåïðîçðà÷íûå òåëà è ñïîñîáíûå çàñâå÷èâàòü ôîòîïëàñòèíêó, Áåêêåðåëü óñòàíîâèë, ÷òî èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ ïðîïîðöèîíàëüíà òîëüêî êîíöåíòðàöèè óðàíà è íå çàâèñèò îò âíåøíèõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðà, äàâëåíèå) è îò òîãî, íàõîäèòñÿ ëè óðàí â êàêèõ-ëèáî õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèÿõ.
Àíãëèéñêèìè ôèçèêàìè Ý. Ðåçåðôîðäîì è Ô. Ñîääè áûëî äîêàçàíî, ÷òî âî âñåõ ðàäèîàêòèâíûõ ïðîöåññàõ ïðîèñõîäÿò âçàèìíûå ïðåâðàùåíèÿ àòîìíûõ ÿäåð õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Èçó÷åíèå ñâîéñòâ èçëó÷åíèÿ, ñîïðîâîæäàþùåãî ýòè ïðîöåññû â ìàãíèòíîì è ýëåêòðè÷åñêîì ïîëÿõ, ïîêàçàëî, ÷òî îíî ðàçäåëÿåòñÿ íà (-÷àñòèöû (ÿäðà ãåëèÿ), (- ÷àñòöû (ýëåêòðîíû) è (- ëó÷è (ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå ñ î÷åíü ìàëîé äëèíîé âîëíû ).
Àòîìíîå ÿäðî, èñïóñêàþùåå (-êâàíòû, (-, (- èëè äðóãèå ÷àñòèöû, íàçûâàåòñÿ ðàäèîàêòèâíûì ÿäðîì.  ïðèðîäå ñóùåñòâóåò 272 ñòàáèëüíûõ àòîìíûõ ÿäðà. Âñå îñòàëüíûå ÿäðà ðàäèîàêòèâíû è íàçûâàþòñÿ ðàäèîèçîòîïàìè.
Альфа-распад.
Ýíåðãèÿ ñâÿçè ÿäðà õàðàêòåðèçóåò åãî óñòîé÷èâîñòü ê ðàñïàäó íà ñîñòàâíûå ÷àñòè. Åñëè ýíåðãèÿ ñâÿçè ÿäðà ìåíüøå ýíåðãèè ñâÿçè ïðîäóêòîâ åãî ðàñïàäà, òî ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÿäðî ìîæåò ñàìîïðîèçâîëüíî (ñïîíòàííî) ðàñïàäàòüñÿ. Ïðè àëüôà-ðàñïàäå àëüôà-÷àñòèöû óíîñÿò ïî÷òè âñþ ýíåðãèþ è òîëüêî 2 % åå ïðèõîäèòñÿ íà âòîðè÷íîå ÿäðî. Ïðè àëüôà-ðàñïàäå ìàññîâîå ÷èñëî èçìåíÿåòñÿ íà 4 åäèíèöû, à àòîìíûé íîìåð íà äâå åäèíèöû.
Íà÷àëüíàÿ ýíåðãèÿ àëüôà-÷àñòèöû ñîñòàâëÿåò 4-10 ÌýÂ. Ïîñêîëüêó àëüôà-÷àñòèöû èìåþò áîëüøóþ ìàññó è çàðÿä, äëèíà èõ ñâîáîäíîãî ïðîáåãà â âîçäóõå íåâåëèêà. Òàê, íàïðèìåð, äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà â âîçäóõå àëüôà-÷àñòèö, èñïóñêàåìûõ ÿäðîì óðàíà, ðàâíà 2,7 ñì, à èñïóñêàåìûõ ðàäèåì, - 3,3 ñì.
Бета-распад.
Ýòî ïðîöåññ ïðåâðàùåíèÿ àòîìíîãî ÿäðà â äðóãîå ÿäðî ñ èçìåíåíèåì ïîðÿäêîâîãî íîìåðà áåç èçìåíåíèÿ ìàññîâîãî ÷èñëà. Ðàçëè÷àþò òðè òèïà (-ðàñïàäà: ýëåêòðîííûé, ïîçèòðîííûé è çàõâàò îðáèòàëüíîãî ýëåêòðîíà àòîìíûì ÿäðîì. òèï Ïîñëåäíèé ðàñïàäà ïðèíÿòî òàêæå íàçûâàòü Ê-çàõâàòîì, ïîñêîëüêó ïðè ýòîì íàèáîëåå âåðîÿòíî ïîãëîùåíèå ýëåêòðîíà ñ áëèæàéøåé ê ÿäðó Ê îáîëî÷êè. Ïîãëîùåíèå ýëåêòðîíîâ ñ L è Ì îáîëî÷åê òàêæå âîçìîæíî, íî ìåíåå âåðîÿòíî. Ïåðèîä ïîëóðàñïàäà ( -àêòèâíûõ ÿäåð èçìåíÿåòñÿ â î÷åíü øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
×èñëî áåòà-àêòèâíûõ ÿäåð, èçâåñòíûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ, ñîñòàâëÿåò îêîëî ïîëóòîðà òûñÿ÷, íî òîëüêî 20 èç íèõ ÿâëÿþòñÿ åñòåñòâåííûìè áåòà-ðàäèîàêòèâíûìè èçîòîïàìè. Âñå îñòàëüíûå ïîëó÷åíû èñêóññòâåííûì ïóòåì.
Íåïðåðûâíîå ðàñïðåäåëåíèå ïî êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè èñïóñêàåìûõ ïðè ðàñïàäå ýëåêòðîíîâ îáúÿñíÿåòñÿ òåì îáñòîÿòåëüñòâîì, ÷òî íàðÿäó ñ ýëåêòðîíîì èñïóñêàåòñÿ è àíòèíåéòðèíî. Åñëè áû íå áûëî àíòèíåéòðèíî, òî ýëåêòðîíû èìåëè áû ñòðîãî îïðåäåëåííûé èìïóëüñ, ðàâíûé èìïóëüñó îñòàòî÷íîãî ÿäðà. Ðåçêèé îáðûâ ñïåêòðà íàáëþäàåòñÿ ïðè çíà÷åíèè êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè, ðàâíîé ýíåðãèè áåòà-ðàñïàäà. Ïðè ýòîì êèíåòè÷åñêèå ýíåðãèè ÿäðà è àíòèíåéòðèíî ðàâíû íóëþ è ýëåêòðîí óíîñèò âñþ ýíåðãèþ, âûäåëÿþùèõñÿ ïðè ðåàêöèè.
Ïðè ýëåêòðîííîì ðàñïàäå îñòàòî÷íîå ÿäðî èìååò ïîðÿäêîâûé íîìåð íà åäèíèöó áîëüøå èñõîäíîãî ïðè ñîõðàíåíèè ìàññîâîãî ÷èñëà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â îñòàòî