Лекция № Дата: Раздел: «Ядерная физика»

Лекция №
Раздел: «Ядерная физика»
Тема: «Ядро. Радиоактивность. Цепные
реакции.»
Преподаватель: Сычева Е.В.
Ядро.
Массовое
число.
Нуклоны.
Зарядное число.
Изотопы.
Дата:
Ядром называет центральная часть атома, в которой сосредоточена
практически вся масса атома и его положительный электрический заряд.
Массовое число А-это общие число нуклонов в ядре.
А=N+Z,
N- число нейтронов в ядре,
Z- число протонов в ядре.
это протоны и нейтроны (их общее название).
Нейтроны обладают большой проникающей способностью, но не
имеющего электрического заряда.
Масса нейтрона приблизительно равна массе протона.
Заряд ядра равен Z.
Z-зарядовое число, равное количеству протонов ядре и электронов вокруг
ядра.
Порядковый номер химического элемента в периодической системе
Д.И.Менделеева равен зарядовому числу.
Изотопы это разновидности данного химического элемента,
различающиеся по массе атомных ядер.
Альфа распад.
Альфа распадом называется испускание ядрами а- частиц.
Альфа частицы заряжены положительно. Имеют массу m=4 е.е.м. и
заряд Z=2.
Закон
пример
Бетта распад.
Бетта распад состоит в том что ядро испускает электрон и
электронное антинейтрино. Это происходит при превращении
нейтрона внутри ядра в протон. B-частичка представляет собой электрон.
B-частица имеет массу m=0 и заряд Z=-1.
Закон
пример
Гамма излучение.
Гамма излучение заключается в испускании гамма квантов (нейтральных
частиц) при переходе из возбужденного в нормальное состояние
дочерним ядром, образовавшимся в результате а- или б- распадах. При
этом не происходит изменения зарядового и массового числа ядер.
силы, удерживающие нуклоны (протоны
и нейтроны) в ядре.
Ядерные силы действуют только на
расстояниях не более 10-15 м и достигают
величины, в 100-1000 раз превышающей
силу взаимодействия электрических
зарядов.
ЯДЕРНЫЕ
СИЛЫ
Свойства
ядерных сил:
ЭНЕРГИЯ
СВЯЗИ
В ядре действуют два вида сил:
электростатические силы
отталкивания между протонами,
стремящиеся разорвать ядро, и
ядерные силы притяжения между
всеми нуклонами, благодаря
которым ядро не распадается.
E0  mc 2
m  ( Zm p  Nmn )  M я
E  mc2
m 
E0
c2
Ядерные силы не зависят от заряда
нуклонов. Они обусловлены сильным
взаимодействием.
 зарядовая независимость;

короткодействующий характер
(ядерные силы действуют на
расстояниях, не превышающих
2·10-15 м);

насыщаемость (ядерные силы
удерживают друг возле друга не
больше определенного числа
нуклонов).
минимальная энергия, необходимая для
расщепления ядра на отдельные нуклоны,
называется энергией связи ядра.
Е0 – внутренняя энергия, т – масса, с –
скорость света в вакууме
M я - масса ядра
Z и N – число протонов и нейтронов в
ядре
m р и mn - масса свободных протона и
нейтрона.
m - дефектом масс.
Масса ядра всегда меньше суммы масс
нуклонов, из которых оно состоит.
Если энергия покоя системы частиц
1
изменяется на величину E0 , то это
повлечет за собой изменение массы этой
системы на величину m .
Ядерные силы - короткодействующие,
поэтому в вытянутом ядре они не могут
удержать сильно удаленные друг от друга
части ядра.
Под действием электростатических сил
отталкивания ядро разрывается на две
части, которые разлетаются в разные
стороны с огромной скоростью и
излучают при этом 2-3 нейтрона.
ДЕЛЕНИЕ
ЯДЕР УРАНА
Критическая
масса
Возможность протекания цепной
реакции определяется массой
урана, количеством примесей в
нем, наличием оболочки и
замедлителя.
ЦЕПНАЯ
РЕАКЦИЯ
Реакция деления урана с выделением
энергии в окружающую среду.
наименьшая масса урана, при которой
возможно протекание цепной реакции.
Наименьшая масса урана, при которой
возможно протекание цепной реакции,
называется критической.
Для преобразования внутренней энергии
атомных ядер в электрическую на
атомных электростанциях используют так
называемые цепные реакции деления ядер.
При некоторой так называемой
критической массе урана число
нейтронов, появившихся при делении
ядер, становится равным числу
потерянных нейтронов.
Возможность протекания цепной реакции
определяется массой урана, количеством
примесей в нем, наличием оболочки и
замедлителя и некоторыми другими
факторами.
Определение
Реактор на Ядерный
медленны реактор
х
нейтронов
называетс
я
Это
устройство
,предназначенное для
осуществления
управляемой ядерной
реакцией.
Активная зона
реактора (АЗ)
Реактор работающий на
уране – 235.
В
ней
находится
ядерное топливо в виде
урановых стержней и
вода – замедлитель
нейтронов,
(теплоноситель).
Турбина
Насос
Теплооб
менник
Регулир
ующие
стержни
Отражат
ель и
защита
от
излучен
ия
Этим
окружена
активная зона.
Поглащают нейтроны и
управляют реакцией.
Соединен с помощью
труб с активной зоной
реактора,
образуя
замкнутый контур.
Обеспечивает
циркуляцию
воды,
которая проходя через
теплообменник,
нагревает
воду
в
змеевике, превращает
ее в пар.
Вращается при помощи
пара,
приводит
в
действие
ротор
генератора эл. тока.
Пояснительный чертеж
Запуск реактора
Регулирующие стержни
постепенно выводятся
из АЗ пока не начнется
цепная реакция деления
ядер урана.
Образующиеся
нейтроны попадая в
воду сталкиваются с
атомами кислорода и
водорода и замедляются
происходит
нагрев
воды,
замедленные
нейтроны
попадают
опять
в
урановые
стержни .