Деление ядер урана. Цепная реакция

1. Деление ядер урана. Цепная реакция

2.

САХАРОВ Андрей Дмитриевич
российский физик и
общественный деятель

3. Деление тяжёлого ядра

• Как вы думаете, что будет, если в
ядро атома некоторого
химического элемента направить
какую-нибудь частицу, ну,
например, нейтрон в ядро урана?
• Рассмотрим модель деления
тяжёлого ядра.

4.

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
Фриц
Штрассман
(1902-1980)
Отто Ган
(1879-1968)

5. Капельная модель деления ядра урана.

6.

Цепные ядерные реакции
Это реакция, в которой
частицы, вызывающие
её(нейтроны),
образуются как
продукты этой
реакции.
При полном делении
ядер, содержащихся в 1
грамме урана,
выделяется 23000
кВт·ч энергии нефти.

7. Цепные ядерные реакции возникновение цепной реакции.oms

• Наименьшая масса
урана, при которой
возможно
протекание цепной
реакции, называется
критической массой.
• При делении одного
ядра урана
образовавшиеся
нейтроны могут
вызвать деления
других ядер урана,
при этом число
нейтронов
нарастает
лавинообразно.

8.

При цепной реакции
коэффициент размножения
нейтронов K>1, т.е. в каждом
последующем поколении
нейтронов должно быть
больше, чем в предыдущем.
Цепная реакция в уране с
повышенным содержанием
урана-235 может происходить
только при массе большей
критической массы. Для
чистого урана-235
критическая масса составляет
около 50 кг.

9.

Критическую массу можно уменьшить, если:
1) Использовать замедлители (графит, обычная и тяжелая
вода)
2) Отражающая оболочка (бериллий)
Применение замедлителей нейтронов и специальной
оболочки из бериллия, которая отражает нейтроны,
позволяет снизить критическую массу урана до 250 г.
В атомных бомбах цепная
неуправляемая ядерная
реакция возникает при
быстром соединении двух
кусков урана-235, каждый
из которых имеет массу
несколько ниже
критической.

10.

11.

В атомных бомбах цепная
неуправляемая ядерная
реакция возникает при
быстром соединении двух
кусков урана-235, каждый
из которых имеет массу
несколько ниже
критической.

12.

6 августа 1945 года
в 1час 45 минут
американский
бомбардировщик
B-29 под
командованием
полковника Пола
Тиббетса, взлетел с
острова Тиниан,
находившегося
примерно в 6 часах
лета от Хиросимы.
Пол Тиббетс (1915-2007)

13.

Хиросима после атомного взрыва

14. Количество погибших от непосредственного воздействия взрыва составило от 70 до 80 тысяч человек. К концу 1945 года, в связи с

действием радиоактивного заражения и
других пост-эффектов взрыва, общее
количество погибших составило от 90 до 166
тысяч человек. По истечении 5 лет, общее
количество погибших достигло 200 000
человек.

15.

9 августа в 2:47 американский
бомбардировщик B-29 под
командованием майора
Чарльза Суини, нёсший на борту
атомную бомбу, взлетел с
острова Тиниан. В 10:56 В-29
прибыл к Нагасаки. Взрыв
произошёл в 11:02 местного
времени.
Майор Чарльз Суини
Нагасаки до и после атомного взрыва

16. Количество погибших составило от 60 до 80 тысяч человек. По истечении 5 лет, общее количество погибших, с учётом умерших от

рака и других
долгосрочных воздействий
взрыва, могло достичь или даже
превысить 140 000 человек.

17. Протекание цепной реакции определяется:

массой урана;
количеством примесей в нём;
наличием отражающей оболочки;
присутствием замедлителей нейтронов
Применение замедлителей нейтронов
(графит, обычная и тяжелая вода)
и специальной оболочки из бериллия, которая
отражает нейтроны, позволяет снизить
критическую массу урана до 250 г.

18.

19.

Поглощенная доза излучения D:
D=Е/m
Е – энергия поглощенного тела
m – масса тела
D- поглощенная доза, Гр (Грэй) или Р
(Рентген)

20.

• Поглощённая доза — величина
энергии ионизирующего излучения,
переданная веществу.

21.

Эквивалентная доза излучения H:
Н=D*К
H-эквивалентная доза излучения, Зв
(Зиверт)
К - коэффициент качества
D – поглощенная доза излучений
.

22.

• характеризует биологический эффект
облучения организма ионизирующим
излучением
• величина, введенная для оценки
радиационной опасности хронического
облучения человека ионизирующими
излучениями и определяемая
произведение поглощенной дозы
отдельных видов излучений на
коэффициент качества

23.

• Коэффициент качества —
коэффициент относительной
биологической эффективности
(ОБЭ). Характеризует опасность
данного вида излучения (по сравнению
с γ-излучением). Чем коэффициент
больше, тем опаснее данное излучение.
(Термин нужно понимать как
«коэффициент качества вреда»).

24. Естественный фон радиации

• Источники – космическое излучение,
радиоактивные вещества в недрах
Земли.
• В результате этого, человек ежегодно
поглощает дозу 0.002 Гр. Не оказывает
отрицательного воздействия.
• Для професионалов, работающих с
радиоактивными препаратами,
предельно допустимая доза 0.05 Гр в
год

25.

Также различается чувствительность отдельных органов к
радиоактивному излучению. Поэтому, чтобы получить наиболее
достоверную информацию о степени риска, необходимо учитывать
соответствующие коэффициенты чувствительности тканей при
расчете эквивалентной дозы облучения:
Ткани
Костная ткань
Щитовидная железа
Красный костный мозг
Легкие
Молочная железа
Яичники, семенники
Другие ткани
Эквивалентная
доза %
0,03
0,03
0,12
0,12
0,15
0,25
0,3