Ядерные реакции. Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор

1. Опорный конспект по теме «Ядерные реакции. Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор»

• Учитель физики Серединовского филиала
МБОУ Сатинской СОШ Дивеев А.А.

2.

Изменение атомных ядер при
взаимодействии их с элементарными
частицами или друг с другом называется
ядерными реакциями.
Ядерные реакции происходят:
• Частицы вплотную приближаются к ядру
и опадают в сферу действия ядерных
сил, им сообщается большая энергия.
• Атомные ядра, содержащие большое
число нуклонов, неустойчивы и могут
распадаться.

3. В конце 30-х г. Флеров и Петржак обнаружили самопроизвольное деление ядер урана. В 1938 г. Ган и Штрассман открыли, что ядро

урана
1
бомбардируя 0 n образует другие
элементы. В 1939 г. бъяснили
Фриш и Мейтнер:
U n U Cs Rb 2 n
235
1
0
236
140
55
94
37
1
0

4. Затем обнаружили 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление:

Kr
U
Ba
235
m1 2
12
200МэВ : Ek 26 10
m2 3
Ek 1 10
12
Дж
0n
5 10
12
Дж

5. Уран захватывает , делится на два ядра, испуская 2-3 . Один поддерживает реакцию, другой захватывается ядром , превращая его

1
Уран захватывает 0
n , делится
1
на два ядра, испуская 2-3 0 n .
Один поддерживает реакцию,
другой захватывается
238
ядром U , превращая его
U Np Pu
239
239
239

6. Н. Бор

Деление урана
(Капельная модель ядра)

7. Зельдович и Харитон Развитие цепной реакции

8. Управляемая ядерная реакция (цепная)

9.

U n U Np 0
238
92
1
0
239
92
239
93
0
1
T 23 T 2 суток
239
94
Pu 0
0
1
0
T 24 000 лет
0

10. Процессы в ядерном реакторе

11. Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция.

50кг m
235
кр 92
U,
Rш = 9 см.
250г = mкр , если применять
1
замедлители 0 n из бериллия (оболочку)

12. Основные элементы ядерного реактора:

• ядерное горючее (U235, Pu239, U238…), урановые
стержни опускают ст. трубы
• замедлитель 1 n
0
• теплоноситель для вывода энергии, образующейся
при работе реактора (Н2О, ж. Na)
• кадмиевые стержни (для регулирования скорости
реакции)
• аварийные стержни
• защитная оболочка - бетон

13. 235U – 0,7 % 238U – 99,3 % 1 реактор - размножитель 1956 г. в г. Обнинске (США – 1962 г.) Реакторы на быстрых - Белорусская АЭС

U – 0,7 %
238
U – 99,3 %
1 реактор - размножитель
1956 г. в г. Обнинске
(США – 1962 г.)
Реакторы на быстрых Белорусская АЭС
235

14. Термоядерные реакции

Термоядерная реакция – это реакция
слияния легких ядер при очень
высоких to, при которой выделяется
большое количество энергии.
При слиянии легких ядер на 1 нуклон
выделяется энергии в 3,5 раза
больше, чем при делении урана

15. Необходимо: сблизить ядра на расстояние 10-12см. Этому препятствуют «Fкул», они могут быть преодолены при большой кинетической

Необходимо: сблизить ядра на расстояние
-12
10 см. Этому препятствуют «Fкул», они
могут быть преодолены при большой
кинетической энергии.
- Примеры термоядерных
реакций
- Способы управления термоядерными
реакциями
2
1
H H Не n
3
1
Д
4
2
Т
1
0
Д – в морской воде
Т – искусственно в ядерном реакторе

16.

17. Экономически выгодная реакция. Идет при высокой t° (сотни млн. градусов), при большой плотности вещества (t° может быть

достигнута путем создания а
плазме мощных электронных
разрядов).
Проблема: трудно удержать
плазму

18. Тороидальная камера с магнитными катушками Плазма – ионизированный газ

Газ
Плазма

19. Установка «Токамак-15» (Т-15) принадлежит к третьему поколению токамаков. Она создана для получения и исследования термоядерной

плазмы и решения
некоторых инженерных задач,
непосредственно связанных с
созданием термоядерных
реакторов.

20. Т-15 отличается от самой крупной в нашей стране действующей установки Т-10 существенно большим объемом плазмы, наличием мощных

систем
дополнительного нагрева плазмы и обмотки
тороидального поля из сверхпроводящих
материалов, системой автоматического
управления равновесием плазменного
шнура и комплексом автоматизации
эксперимента на основе широкого
использования вычислительной техники.