Презентация по физике "Деление урана. Атомный реактор. Термоядерный синтез" - скачать

(самопроизвольно). Открыто советскими физиками Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком
в 1940 г. Период полураспада =1016 лет.

Открытие спонтанного деление ядер урана

делении.

Выделение энергии, эквивалентной уменьшению массы покоя, сопровождающему деление.

Полная масса сохраняется, так как масса движущихся с большой скоростью осколков превышает их массу покоя.

Возможно деление ядра.

Почему возможно деление атомных ядер?

с электрическим зарядом, равномерно распределенным по всему объему.
Когда ядро 235U поглощает нейтрон, приобретенная энергия идет на

либо на возбуждение нуклонов сферического ядра

либо на его деформацию (нуклоны не возбуждены).

Ядро удлиняется до седловидной точки
(сила отталкивания между зарядами а концах вытянутого ядра становится больше чем притягивающая ядерная сила).

Ядро делится на два осколка.

Механизм деления ядра.

ученых под руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.

Деление урана

О. Ганом и Ф. Штрассманом.

Истолкование было дано в начале 1939 г.
английским физиком О. Фришем совместно с австрийским физиком
Л. Мейтнер.

ядер атомов, занимающих в периодической системе последние места (А около 200), примерно на 1 МэВ/нуклон меньше удельной энергии связи в ядрах элементов, находящихся в середине периодической системы (А около 100).
Система после деления переходит в состояние с минимальной внутренней энергией, так как чем больше энергия связи ядра, тем большая энергия должна выделяться при образовании ядра и тем меньше внутренняя энергия образовавшейся вновь системы.

Процесс деления тяжелых ядер на ядра элементов средней части периодической системы является «энергетически выгодным».

Возможно практическое использование внутриядерной энергии.
Отношение числа нейтронов к числу протонов в стабильных ядрах возрастает с повышением атомного номера.

У осколков относительное число нейтронов оказывается большим, чем это допустимо для ядер атомов, находящихся в середине таблицы Менделеева.

Несколько нейтронов освобождается в процессе деления. Их энергия имеет различные значения – от нескольких миллионов электрон-вольт до совсем малых, близких к нулю.

Л. Мейтнер

Цепная реакция - процесс при котором определенная реакция вызывает последующие реакции такого же типа, т.е. возникает лавинообразный процесс.

выделяется 23000 кВт·ч энергии, что эквивалентно сгоранию
3 тонн угля или 2.5 тонн нефти.

Это реакция, в которой частицы, вызывающие её(нейтроны), образуются как продукты этой реакции.

1946 г. коллективом физиков, который возглавлял ученый Игорь Васильевич Курчатов

Первые ядерные реакторы

1902 -1960

(тяжелая вода, графит и др.);
теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.);
Регулирующие стержни (бор, кадмий) - сильно поглощающие нейтроны
Защитная оболочка, задерживающая излучения (бетон с железным наполнителем).

стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции.

действием медленных нейтронов.

Вторичные нейтроны, образующиеся в результате реакции деления, являются быстрыми. Для того чтобы их последующее взаимодействие с ядрами урана-235 в цепной реакции было наиболее эффективно, их замедляют, вводя в активную зону замедлитель — вещество, уменьшающее кинетическую энергию нейтронов.

Работают на естественном уране.
Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа урана.
Преимущество: при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать в качестве ядерного топлива.

смесь ядерного топлива, теплоносителя и замедлителя.

Гетерогенные: топливо в виде блоков размещено в замедлителе, т.е. топливо и замедлитель пространственно разделены

ядер
внутренняя энергия воды
внутренняя энергия пара
кинетическая энергия пара
кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора
электрическая энергия

энергетические, конверторы и размножители, исследовательские и многоцелевые, транспортные и промышленные.

зоны после выхода из строя охлаждения реактора неподалеку от Детройта.
1971 г. – много загрязненной воды ушло в реку США
1979 г. – крупнейшая авария в США
1982 г. – выброс радиоактивного пара в атмосферу
1983 г. – страшная авария в Канаде (20 минут вытекала радиоактивная вода – по тонне в минуту)
1986 г. – авария в Великобритании
1986 г. – авария в Германии
1986 г. – Чернобыльская АЭС
1988 г. – пожар на АЭС в Японии

Экологические катастрофы

Какое вещество служит замедлителем нейтронов в ядерном реакторе?
4. Каково назначение замедлителя нейтронов?
5. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются?
6. Что используется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах?
7. Для чего нужно, чтобы масса каждого уранового стержня была меньше критической массы?

Закрепление материала

ядра гелия.

2. Какая масса урана является критической? А. наибольшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Б. любая масса; В. наименьшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Г. масса, при которой реакция прекратится.

кг; В. 50 кг; Г. 90 кг.

4. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов? А. графит; Б. кадмий; В. тяжёлая вода; Г. бор.

Для протекания цепной ядерной реакции на АЭС нужно, чтобы коэффициент размножения нейтронов был: А. равен 1; Б. больше 1; В. меньше 1.

счет поглощения нейтронов при опускании стержней с поглотителем;
Б. за счет увеличения теплоотвода при увеличении скорости теплоносителя;
В. за счет увеличения отпуска электроэнергии потребителям;
Г. за счет уменьшения массы ядерного топлива в активной зон при вынимании стержней с топливом.

ядер превращается в световую энергию;
Б. внутренняя энергия атомных ядер превращается в механическую энергию;
В. внутренняя энергия атомных ядер превращается в электрическую энергию;
Г. среди ответов нет правильного.

Кто был руководителем этого проекта? А. С. Королев; Б. И. Курчатов; В. Д. Сахаров; Г. А. Прохоров.

и предотвращения заражения внешней среды? А. разработка реакторов, способных автоматически охладить активную зону реактора независимо от воли оператора;
Б. повышение грамотности эксплуатации АЭС, уровня профессиональной подготовленности операторов АЭС;
В. разработка высокоэффективных технологий демонтажа АЭС и переработки радиоактивных отходов;
Г. расположение реакторов глубоко под землей;
Д. отказ от строительства и эксплуатации АЭС.

ядерные реакторы разных типов; В. радиохимическая промышленность; Г. места переработки и захоронения радиоактивных отходов; Д. использование радионуклидов в народном хозяйстве; Е. ядерные взрывы.

А;
6 А; 7 В;. 8 Б; 9 Б. В; 10 А, Б, В, Г, Е.