Студопедия
Контакти
 


Тлумачний словник

Реклама: Настойка восковой моли




Авто | Автоматизація | Архітектура | Астрономія | Аудит | Біологія | Будівництво | Бухгалтерія | Винахідництво | Виробництво | Військова справа | Генетика | Географія | Геологія | Господарство | Держава | Дім | Екологія | Економетрика | Економіка | Електроніка | Журналістика та ЗМІ | Зв'язок | Іноземні мови | Інформатика | Історія | Комп'ютери | Креслення | Кулінарія | Культура | Лексикологія | Література | Логіка | Маркетинг | Математика | Машинобудування | Медицина | Менеджмент | Метали і Зварювання | Механіка | Мистецтво | Музика | Населення | Освіта | Охорона безпеки життя | Охорона Праці | Педагогіка | Політика | Право | Програмування | Промисловість | Психологія | Радіо | Регилия | Соціологія | Спорт | Стандартизація | Технології | Торгівля | Туризм | Фізика | Фізіологія | Філософія | Фінанси | Хімія | Юриспунденкция

Ядерні реакції.

Ядерні реакції – це перетворення атомних ядер при взаємодії з елементарними частинками, з - квантами або між собою.

Характер ядерної реакції визначається видом частинки, її енергією, властивостями речовини і умовами взаємодії. Зокрема, зіткнення частинок з ядром викликає різні ядерні реакції, в результаті яких відбувається зміна заряду чи маси частинки або випускаються g- кванти.

Типовим прикладом ядерної реакції є процес взаємодії швидких a- частинок з ядрами азоту, при якому спостерігається виліт протонів:

.

Вперше ядерну реакцію такого типу здійснив Резерфорд в 1919 р. Кількість відомих нині ядерних реакцій сягає уже тисяч.

Ядерні реакції записують у вигляді рівняння

, ,

де - проміжне ядро у збудженому стані.

Ядерні реакції класифікуються за такими ознаками:

1) за родом частинок, що беруть в них участь:

- реакції під дією нейтронів;

- реакції під дією заряджених частинок;

- реакції під дією квантів;

2) за енергією частинок, що їх викликають:

- реакції при малих енергіях , що проходять за участю нейтронів;

- реакції при середніх енергіях (до 10 MeB), що проходять за участю квантів і заряджених частинок ( , );

- реакції при високих енергіях (10–100) MeB, які приводять до народження елементарних частинок, що відсутні у вільному стані.

3) за родом ядер, що беруть участь в реакції:

- реакції на легких ядрах ;

- реакції на середніх ядрах ;

- реакції на важких ядрах .

4) за характером ядерних перетворень, що відбуваються:

- реакції з випусканням нейтронів;

- реакції з випусканням заряджених частинок;

- реакції захоплення (під час цих реакцій складове ядро переходить в основний стан, випромінюючи один або кілька квантів.

 

Реакція ядерного поділу. Ланцюгова реакція поділу.
Ядерний реактор

До початку 40-х років XX ст. роботами багатьох учених було доведено, що під час опромінення урану нейтронами утворюються елементи із середини періодичної системи – лантан і барій. Цей результат поклав початок дослідженню ядер­них реакцій нового типу – реакцій поділу ядра, суть яких в тому, що важке ядро під дією нейтронів, а також інших частинок ділиться на декілька більш легких ядер, найчастіше на два близькі за масою ядра.



Интернет реклама УБС

Поділ атомних ядер може відбуватися різними шляхами. Спостерігається більше, ніж 30 різних варіантів реалізації процесу поділу, зокрема

.

одна з типових реакцій ядерного поділу є реакція

.

Осколки поділу – ксенон і стронцій – зазнають розпадів:

,

.

Кінцеві продукти – цезій і цирконій – є стабільними.

Іншою типовою реакцією є така:

.

Більшість нейтронів при поділі випускаються практично миттєво , а частина (близько ) випускаються осколками поділу через деякий час після поділу . Перші з них називаються миттєвими, другі – такими, що запізнюються. Загалом на кожний акт поділу припадає 2.5 випущеного нейтрона, а на один нейтрон в середньому припадає енергія близько 2 МеВ.

Якщо розглянути реакцію поділу, в результаті якої ядро розщеплюється на ядра , , 6 частинок і 2 нейтрона, то цей поділ супроводжується виділенням великої кількості енергії, а саме: .

Ймовірність поділу ядер визначається енергією нейтронів. Наприклад, якщо високоенергетичні нейтрони викликають поділ практично всіх ядер, то нейтрони з енергією в декілька МеВ - лише важких ядер .

Нейтрони, що мають енергію активації (мінімальну енергію, необхідну для здійснення реакції поділу ядра) порядку 1 МеВ, викликають поділ ядра урану , торію , протактинію і плутонію .

Тепловими нейтронами діляться ядра , , , . Два останні ізотопи в природі не зустрічаються, їх отримують штучно.

Схематично ланцюгова реакція поділу ядер.

Ланцюгова реакція поділу характеризується коефіцієнтом розмноження k нейтронів, який дорівнює відношенню кіль­кості нейтронів у даному поколінні до їх кількості в попередньому поколінні.

 

При k=1 йде самопідтримуюча ре­акція, при якій кількість нейтронів з часом не змінюється. При k<1 йде загасаюча ре­акція.

Ланцюгові реакції діляться на керовані і некеровані. Вибух атомної бомби є некерованою реакцією. Керовані ланцюгові реакції здійснюються в ядерних реакторах.

Як сировинні і подільні речовини в реакторах використовуються , , , а також . У природній суміші ізотопів урану ізотопу у 140 разів
більше, ніж ізотопу .

Велике значення в ядерній енергетиці має не лише здійснення ланцюгової реакції поділу, але і керування нею.

Пристрій, в якому здійснюється і підтримується керована ланцюгова реакція поділу, називається ядерним реактором.

Розглянемо типову схему реактора на теплових ней­тронах (рис. 345).

В активній зоні реактора розміщені тепловиділяючі елементи 1 і сповільнювачі 2, в яких нейтрони сповільнюються до теплових швидкостей. Тепловиділяючі елементи (твели) – це блоки з радіоактивного матеріалу, що знаходиться в герме­тичній оболонці, яка слабо поглинає нейтрони. За рахунок енергії, що виділяється при поділі ядер, твели розігріваються, і їх поміщають в потік теплоносія (З – канал для протікання теплоносія). Проходячи через активну зону, теплоносій у вигляді газу, води або розплавленого металу нагрівається і передає теплоту через спеціальний пристрій робочому тілу, наприклад, воді в паротурбогенераторі, а потім знову поступає в активну зону реактора. Активна зона оточується тепловідбивачем 4, що зменшує витік нейтронів.

Керування ланцюговою реакцією здійснюється спеціальними керуючими стрижнями 5 з матеріалів, що сильно поглинають нейтрони. При повністю вставлених стрижнях реакція не йде. При поступовому вийманні стрижнів k росте і при певному положенні доходить до одиниці. В цей момент реактор починає працювати. В міру його роботи кількість матеріалу, який ділиться в активній зоні, зменшується і відбувається її забруднення осколками поділу. Щоб реакція не припинилась, з активної зони за допомогою автоматичного пристрою поступово виймаються керуючі стрижні. В реакторі є аварійні стрижні, введення яких при збільшенні інтенсив­ності реакції зразу її припиняє. Кожний реактор має біологічний захист - систему екранів із захисних матеріалів.

Ядерні реактори розрізняють:

1) за характером основних матеріалів, що знаходяться в активній зоні (ядерне паливо, сповільнювач, теплоносій); в ролі по­дільних і сировинних речовин використовують , , , , , в ролі сповільнювачів - воду (звичайну і важку), графіт, берилій, кадмій; в ролі теплоносіїв – повітря, воду, водяну пару, Не, Со тощо.

2) за енергією нейтронів (реактори на
теплових і швидких нейтронах);

3) за характером розміщення ядерного палива і сповільнювача в активній зоні: гомогенні (обидві речовини рівномірно змішані одна з одною) і гетерогенні (обидві речовини розміщуються окремо у вигляді блоків);

4) за типом режиму (неперервні й ім­пульсні);

5) за призначенням (енергетичні, дослідні реактори виробництва нових подільних матеріалів, радіоактивних ізотопів і та ін.).

 

 

Загрузка...



<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.001 сек.