Ядерные иследования

Ядерные иследования

ПЛАН:

1.Введения

2.Радиоактивность

3.Ядерные реакторы

4.Инженерные аспекты термоядерного реактора

5.Ядерная реакция. Ядерная енергетика.

6.Гамма-излучения

7.Атомный реактор

8.Принципы построения атомной енергетики

9.Ядерный синтез завтра

10 .Выивод

11.Список литератури

ВВЕДЕНИЕ: что изучает физика?

Физика - наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее

общие закономерности природы, строение и законы движения материи. Физику

относят к точным наукам. Ее понятия и законы составляют основу

естествознания. Границы, разделяющие физику и другие естественные науки,

исторически условны. Принято считать, что в своей основе физика является

наукой экспериментальной, поскольку открытые ею законы основаны на

установленных опытным путем данных. Физические законы представляются в виде

количественных соотношений, выраженных на языке математики. В целом физика

разделяется на экспериментальную, имеющую дело с проведением экспериментов

с целью установления новых фактов и проверки гипотез и известных физических

законов, и теоретическую, ориентированную на формулировку физических

законов, объяснение на основе этих законов природных явлений и предсказание

новых явлений.

Структура физики сложна. В нее включаются различные дисциплины или

разделы. В зависимости от изучаемых объектов выделяют физику элементарных

частиц, физику ядра, физику атомов и молекул, физику газов и жидкостей,

физику плазмы, физику твердого тела. В зависимости от изучаемых процессов

или форм движения материи выделяют механику материальных точек и твердых

тел, механику сплошных сред (включая акустику), термодинамику и

статистическую механику, электродинамику (включая оптику), теорию

тяготения, квантовую механику и квантовую теорию поля. В зависимости от

ориентированности на потребителя получаемого знания выделяют

фундаментальную и прикладную физику. Принято выделять также учение о

колебаниях и волнах, рассматривающее механические, акустические,

электрические и оптические колебания и волны под единым углом зрения. В

основе физики лежат фундаментальные физические принципы и теории, которые

охватывают все разделы физики и наиболее полно отражают суть физических

явлений и процессов действительности.

От ранних цивилизаций, возникших на берегах Тигра, Евфрата и

Нила (Вавилон, Ассирия, Египет), не осталось никаких свидетельств о

достижениях в области физических знаний, за исключением овеществленных в

архитектурных сооружениях, бытовых и т.п. изделиях знаний. Возводя

различного рода сооружения и изготавливая предметы быта, оружия и т.д.,

люди использовали определенные результаты многочисленных физических

наблюдений, технических опытов, их обобщений. Можно сказать, что

существовали определенные эмпирические физические знания, но не было

системы физических знаний.

Физические представления в Древнем Китае появились также на основе

различного рода технической деятельности, в процессе которой вырабатывались

разнообразные технологические рецепты. Естественно, что прежде всего

вырабатывались механические представления. Так, китайцы имели представления

о силе ( то, что заставляет двигаться), противодействии, (то, что

останавливает движение), рычаге, блоке, сравнении весов (сопоставлении с

эталоном). В области оптики китайцы имели представление об образовании

обратного изображения в "camera obscura". Уже в шестом веке до н.э. они

знали явления магнетизма - притяжения железа магнитом, на основе чего был

создан компас. В области акустики им были известны законы гармонии, явления

резонанса. Но это были еще эмпирические представления, не имевшие

теоретического объяснения.

В Древней Индии основу натурфилософских представлений составляют учение о

пяти элементах - земле, воде, огне, воздухе и эфире. Существовала также

догадка об атомном строении вещества. Были разработаны своеобразные

представления о таких свойствах материи, как тяжесть, текучесть, вязкость,

упругость и т.д., о движении и вызывающих его причинах. К VI в. до н.э.

эмпирические физические представления в некоторых областях обнаруживают

тенденцию перехода в своеобразные теоретические построения (в оптике,

акустике).

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Явление радиоактивности, или спонтанного распада ядер, была открыта

французским физиком А. Беккерелем в 1896 г. Он обнаружил, что уран и его

соединения испускают лучи или частицы, проникающие сквозь непрозрачные

тела и способные засвечивать фотопластинку, Беккерель установил, что

интенсивность излучения пропорциональна только концентрации урана и не

зависит от внешних условий (температура, давление) и от того, находится ли

уран в каких-либо химических соединениях.

Английскими физиками Э. Резерфордом и Ф. Содди было доказано, что во

всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения атомных ядер

химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти

процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется

на (-частицы (ядра гелия), (- частцы (электроны) и (- лучи

(электромагнитное излучение с очень малой длиной волны ).

Атомное ядро, испускающее (-кванты, (-, (- или другие частицы,

называется радиоактивным ядром. В природе существует 272 стабильных атомных

ядра. Все остальные ядра радиоактивны и называются радиоизотопами.

Альфа-распад.

Энергия связи ядра характеризует его устойчивость к распаду на составные

части. Если энергия связи ядра меньше энергии связи продуктов его распада,

то это означает, что ядро может самопроизвольно (спонтанно) распадаться.

При альфа-распаде альфа-частицы уносят почти всю энергию и только 2 % ее

приходится на вторичное ядро. При альфа-распаде массовое число изменяется

на 4 единицы, а атомный номер на две единицы.

Начальная энергия альфа-частицы составляет 4-10 МэВ. Поскольку альфа-

частицы имеют большую массу и заряд, длина их свободного пробега в воздухе

невелика. Так, например, длина свободного пробега в воздухе альфа-частиц,

испускаемых ядром урана, равна 2,7 см, а испускаемых радием, - 3,3 см.

Бета-распад.

Это процесс превращения атомного ядра в другое ядро с изменением

порядкового номера без изменения массового числа. Различают три типа (-

распада: электронный, позитронный и захват орбитального электрона атомным

ядром. тип Последний распада принято также называть К-захватом, поскольку

при этом наиболее вероятно поглощение электрона с ближайшей к ядру К

оболочки. Поглощение электронов с L и М оболочек также возможно, но менее

вероятно. Период полураспада ( -активных ядер изменяется в очень широких

пределах.

Число бета-активных ядер, известных в настоящее время, составляет около

полутора тысяч, но только 20 из них являются естественными бета-

радиоактивными изотопами. Все остальные получены искусственным путем.

Непрерывное распределение по кинетической энергии испускаемых при распаде

электронов объясняется тем обстоятельством, что наряду с электроном

испускается и антинейтрино. Если бы не было антинейтрино, то электроны

имели бы строго определенный импульс, равный импульсу остаточного ядра.

Резкий обрыв спектра наблюдается при значении кинетической энергии, равной

энергии бета-распада. При этом кинетические энергии ядра и антинейтрино

равны нулю и электрон уносит всю энергию, выделяющихся при реакции.

При электронном распаде остаточное ядро имеет порядковый номер на единицу

больше исходного при сохранении массового числа. Это означает, что в

остаточном ядре число протонов увеличилось на единицу, а число нейтронов,

наоборот, стало меньше: N=A-(Z+1).

Позитронный бета-распад.

При позитронном распаде сохраняется полное число нуклонов, но в конечном

ядре на один нейтрон больше, чем в исходном. Таким образом, позитронный

распад может быть интерпретирован как реакция превращения внутри ядра

одного протона в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино.

Электронный захват.

К электронному захвату относится процесс поглощения атомом одного из

орбитальных электронов своего атома. Поскольку наиболее вероятен захват

электрона с орбиты, наиболее близко расположенных к ядру, то с наибольшей

вероятность поглощаются электроны К-оболочки . Поэтому этот процесс

называется также К-захватом.

С гораздо меньшей вероятностью происходит захват электронов с L-,M-

оболочек. После захвата электрона с К-оболочки происходит ряд переходов

электронов с орбиты на орбиту, образуется новое атомное состояние

испускается рентгеновский квант.

Гамма-распад.

Стабильные ядра находятся в состоянии, отвечающем наименьшей энергии. Это

состояние называется основным. Однако путем облучения атомных ядер

различными частицами или высокоэнергитическими протонами им можно передать

определенную энергию и, следовательно, перевести в состояния, отвечающие

большей энергии. Переходя через некоторое время из возбужденного состояния

в основное, атомное ядро может испустить или частицу, если энергия

возбуждения достаточно высока, или высокоэнергетическое электромагнитное

излучение - гамма-квант.

Поскольку возбужденное ядро находится в дискретных энергетических

состояниях, то и гамма-излучение характеризуется линейчатым спектром.

Ядерные реакторы.

При делении тяжелых ядер образуется несколько свободных нейтронов. Это

позволяет организовать так называемую цепную реакцию деления, когда

нейтроны, распространяясь в среде, содержащей тяжелые элементы, могут

вызвать их деление с испусканием новых свободных нейтронов. Если среда

такова, что число вновь рождающихся нейтронов увеличивается, то процесс

деления лавинообразно нарастает. В случае, когда число нейтронов при

последующих делениях уменьшается, цепная ядерная реакция затухает.

Для получения стационарной цепной ядерной реакции, очевидно, необходимо

создать такие условия, чтобы каждое ядро, поглотившее нейтрон, при делении

выделяло в среднем один нейтрон, идущий на деление второго тяжелого ядра.

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и

поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5



Реклама
В соцсетях
скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты