Презентация александра нецветаеева

1. Презентация по физике на тему:

«Ядерные реакции. Атомная бомба»
ученика 402 группы
Александра Нецветаеева
ProPowerPoint.Ru

2. Ядерные реакции

Ядерная реакция – это процесс
взаимодействия атомного ядра с другим
ядром или элементарной частицей,
сопровождающийся изменением состава
и структуры ядра и выделением
вторичных частиц или γ-квантов.
В результате ядерных реакций могут
образовываться новые радиоактивные изотопы,
которых нет на Земле в естественных условиях.
ProPowerPoint.Ru

3.

Первая ядерная реакция была
осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в
опытах по обнаружению протонов в
продуктах распада ядер. Резерфорд
бомбардировал атомы азота α-частицами.
При соударении частиц происходила
ядерная реакция, протекавшая по
следующей схеме:
14 N + 4 He → 17 O + 1 H
7
2
8
1
ProPowerPoint.Ru

4. Эрнест Резерфорд

• Пат
Эрнест Резерфорд (1-й
барон Резерфорд
Нельсонский) —
британский физик
новозеландского
происхождения, один из
основоположников
ядерной физики.
Известен как «отец»
ядерной физики.
ProPowerPoint.Ru

5.

При ядерных реакциях выполняется
несколько законов сохранения: импульса,
энергии, момента импульса, заряда. В
дополнение к этим классическим законам
при ядерных реакциях выполняется закон
сохранения так называемого барионного
заряда (т. е. числа нуклонов – протонов и
нейтронов). Выполняется также ряд других
законов сохранения, специфических для
ядерной физики и физики элементарных
частиц.
ProPowerPoint.Ru

6.

Ядерные реакции могут протекать при
бомбардировке атомов быстрыми
заряженными частицами (протоны,
нейтроны, α-частицы, ионы). Первая
реакция такого рода была осуществлена с
помощью протонов большой энергии,
полученных на ускорителе, в 1932 году:
7 Li + 1 H → 4 He + 4 He
3
1
2
2
ProPowerPoint.Ru

7.

Однако наиболее интересными для
практического использования являются реакции,
протекающие при взаимодействии ядер с
нейтронами. Так как нейтроны лишены заряда,
они беспрепятственно могут проникать в атомные
ядра и вызывать их превращения. Выдающийся
итальянский физик Э. Ферми первым начал
изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он
обнаружил, что ядерные превращения
вызываются не только быстрыми, но и
медленными нейтронами, движущимися с
тепловыми скоростями.
ProPowerPoint.Ru

8.

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими
превращениями. Энергетическим выходом ядерной
реакции называется величина :
Q = (MA + MB – MC – MD)c2 = ΔMc2,
где MA и MB – массы исходных продуктов, MC и MD – массы
конечных продуктов реакции.
Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные
реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с
поглощением энергии (Q < 0). Во втором случае
первоначальная кинетическая энергия исходных
продуктов должна превышать величину |Q|, которая
называется порогом реакции.
Для того чтобы ядерная реакция имела положительный
энергетический выход, удельная энергия связи нуклонов в
ядрах исходных продуктов должна быть меньше удельной
энергии связи нуклонов в ядрах конечных продуктов. Это
означает, что величина ΔM должна быть положительной.
ProPowerPoint.Ru

9.

ProPowerPoint.Ru

10. Возможны два принципиально различных способа освобождения ядерной энергии:

1. Деление тяжёлых ядер
2. Термоядерные реакции
Рассмотрим первый способ освобождения
ядерной энергии
ProPowerPoint.Ru

11.

ProPowerPoint.Ru

12.

ProPowerPoint.Ru

13.

Деление тяжёлых ядер
В отличие от радиоактивного распада ядер,
сопровождающегося испусканием α- или β-частиц,
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. Продолжая
исследования, начатые Ферми, они установили, что при
бомбардировке урана нейтронами возникают элементы
средней части периодической системы – радиоактивные
изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.
ProPowerPoint.Ru

14.

Уран встречается в природе в виде двух
изотопов: 23892U(99,3 %) и 23592U(0,7 %). При
бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут
расщепляться на два осколка. При этом реакция
деления 23592U наиболее интенсивно идет на медленных
(тепловых) нейтронах, в то время как ядра 23892U вступают
в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с
энергией порядка 1 МэВ. Основной интерес для ядерной
энергетики представляет реакция деления ядра 23592U. В
настоящее время известны около 100 различных изотопов
с массовыми числами примерно от 90 до 145,
возникающих при делении этого ядра. Две типичные
реакции деления этого ядра имеют вид:
ProPowerPoint.Ru

15.

В результате деления ядра, инициированного нейтроном,
возникают новые нейтроны, способные вызвать реакции
деления других ядер. Продуктами деления ядер урана-235
могут быть и другие изотопы бария, ксенона, стронция,
рубидия и т. д.
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.
В атомных бомбах цепная неуправляемая ядерная
реакция возникает при быстром соединении двух
кусков урана-235, каждый из которых имеет массу
несколько ниже критической.
ProPowerPoint.Ru

16. Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором.

Устройство, в котором поддерживается управляемая
реакция деления ядер,
называется ядерным (или атомным) реактором.
Схема ядерного реактора на медленных нейтронах
Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством
Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под
руководством И. В. Курчатова.
ProPowerPoint.Ru

17.

Атомная бомба
Однофазное или одноступенчатое взрывное устройство, в
котором основной выход энергии происходит от ядерной
реакции деления тяжелых ядер (урана-235 или плутония)
с образованием более лёгких элементов.
Атомная бомба относится к ядерному оружию.
Классификация зарядов атомной бомбы по мощности:
• до 1 кт — сверхмалые;
• 1 — 10 кт — малые;
• 10 — 100 кт — средние;
• 100—1000 кт — крупные;
• свыше 1 Мт — сверхкрупные.
ProPowerPoint.Ru

18. История создания атомной бомбы

История создания атомной бомбы, и в частности оружия, начинается
в 1939 году, с открытия, сделанного Жолио-Кюри. Именно с этого
момента ученые осознали, что цепная реакция урана может стать не
только источником огромной энергии, но и страшным оружием. И так,
в основе устройства атомной бомбы лежит использование ядерной
энергии, которая выделяется при цепной ядерной реакции.
Последнее подразумевает процесс деления тяжелых ядер или синтеза
легких ядер. В результате чего, атомная бомба является оружием
массового поражения, за счет того, что в кратчайший промежуток
времени происходит выделение огромного количества
внутриядерной энергии в небольшом пространстве.
ProPowerPoint.Ru

19.

Первое испытание атомной бомбы
А спустя всего четыре дня, военную базу
США покинули сразу два самолета с
опасным грузом на борту, целями
которых были Кокура и Нагасаки. От
атомной бомбы в Нагасаки в первые дни
погибло 73 тысячи человека от
полученных повреждений и облучения к
этим жертвам добавился список уже в 35
тысяч человек.
Первое испытание атомного оружия было
проведено американскими вооруженными
силами 16 июля 1945 года в местечке под
названием Алмогордо, показавшее всю
мощь атомной энергии. После чего,
атомные бомбы, имеющиеся у сил США,
были погружены на военный корабль и
отправлены к берегам Японии. Отказ
правительства Японии от мирного диалога
позволил в действии показать всю мощь
атомного оружия, жертвами которого
сначала стал город Хиросима, а чуть
позднее Нагасаки.
6 августа 1945 года впервые атомное
оружие было применено на мирных
жителях, в результате чего город
практически был стерт в лица земли
ударными волнами. Больше половины
жителей города погибли впервые дни
атомной атаки, и составило в общем, около
240 тысяч человек.
ProPowerPoint.Ru

20. Устройство атомной бомбы

Атомная бомба включает в себя целый ряд различных
компонентов. Как правило, выделяют два основных
элемента данного типа оружия: корпус и систему
автоматики.
В корпусе находится ядерный заряд и автоматика, и
именно он выполняют защитную функцию по отношению
к различным видам воздействия (механического,
теплового и так далее). А роль системы автоматики
заключается в том, чтобы взрыв произошел в четко
заданное время, а не раньше или позже. Состоит система
автоматики из таких систем как: аварийный подрыв;
предохранения и взведения; источник питания; датчики
подрыва и подрыва заряда.
ProPowerPoint.Ru

21.

ProPowerPoint.Ru

22.

Доставляются атомные бомбы с помощью
баллистических, крылатых и зенитных
ракет. Т.е. ядерные боеприпасы могут
являться элементом авиабомбы, торпеда,
фугаса и так далее.
ProPowerPoint.Ru

23. Поражающие факторы ядерного взрыва:

• ударная волна(скорость распространения
ударной волны в среде превышает скорость звука
в данной среде)
• световое излучение(мощность превышает во
множество раз мощность лучей солнца)
• проникающая радиация
• радиоактивное заражение
• электромагнитный импульс (ЭМИ)(выводит из
строя технику и приборы)
• рентгеновское излучение
ProPowerPoint.Ru

24.

Действие атомной бомбы
После взрыва произойдёт яркая вспышка, переходящая в огненную
сферу, по мере остывания превращающуюся в шляпку ядерного
гриба. Далее идёт световое излучение. Давление ударной волны на
границе огненной сферы при максимальном её развитии 7 атмосфер
(0,7 МПа) независимо от мощности, температура воздуха в волне —
около 350 градусов, а в сочетании со световым излучением предметы
на границе сферы могут нагреться до 1200 градусов при взрыве
мощностью в 1 мегатонну.
В случае с человеком тепло разольётся по всему телу. Свет делает
одежду ещё более обтягивающей, приваривая её к телу. Время
свечения вспышки зависит от мощности взрыва, примерно от одной
секунды при одной килотонне до сорока секунд при пятидесяти
мегатонн; одна мегатонна будет светить десять секунд, двадцать
килотонн (Хиросима) — три секунды. Ударная волна может идти
раньше окончания свечения.
ProPowerPoint.Ru

25. Радиус поражающего действия средней атомной бомбы

ProPowerPoint.Ru

26.

«Ядерный клуб»
Неофициальное название группы стран, обладающих ядерным
оружием. В неё входят США (c 1945), Россия (изначально Советский
Союз:с 1949),Великобритания (1952), Франция (1960), КНР (1964), Инд
ия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Также имеющим ядерное
оружие считается Израиль.
«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция
и Китай являются т. н. ядерной пятёркой — то есть государствами,
которые считаются «легитимными» ядерными державами
согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные
страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми»
ядерными державами.
Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются
членами НАТО и другими союзниками, находится или может
находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в
определенных обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться.
ProPowerPoint.Ru

27. .

• Атомные бомбы — это оружие, основанное
.
на высвобождении огромной энергии при
ядерных реакциях. Они обладают
разрушительной силой, способной
уничтожать города и наносить серьёзный
вред окружающей среде и людям.
Исторически их применение показало,
насколько опасны такие технологии,
поэтому сегодня большинство стран
стремятся ограничить их распространение и
использовать ядерную энергию только в
мирных целях.
ProPowerPoint.Ru