Ядро атома
<<  Физика атомного ядра Физика атомного ядра  >>
Физика атомного ядра
Физика атомного ядра
Физика атомного ядра
Физика атомного ядра
Физика атомного ядра
Физика атомного ядра
1. Заряд, масса, размер, и состав атомного ядра
1. Заряд, масса, размер, и состав атомного ядра
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z – зарядовое число,
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z – зарядовое число,
Рисунок 1
Рисунок 1
Протоны и нейтроны являются фермионами, так как имеют спин
Протоны и нейтроны являются фермионами, так как имеют спин
(4)
(4)
Квадрупольный электрический момент ядра Q. Q определяется только
Квадрупольный электрический момент ядра Q. Q определяется только
Ядерное сильное взаимодействие – притяжение – обеспечивающее
Ядерное сильное взаимодействие – притяжение – обеспечивающее
Если Wсв – величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то
Если Wсв – величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то
Удельной энергией связи ядра
Удельной энергией связи ядра
Х
Х
Если ядро имеет наименьшую возможную энергию Wmin = – Wсв, то оно
Если ядро имеет наименьшую возможную энергию Wmin = – Wсв, то оно
Ядерные силы являются короткодействующими силами
Ядерные силы являются короткодействующими силами
Например,
Например,
Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов
Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов
Cвойства ядерных сил: Малый радиус действия ядерных сил (a ~ 1 Фм)
Cвойства ядерных сил: Малый радиус действия ядерных сил (a ~ 1 Фм)
Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного
Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного
Таблица 1
Таблица 1
Все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения –
Все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения –
Закон самопроизвольного радиоактивного распада основывается на двух
Закон самопроизвольного радиоактивного распада основывается на двух
Величина 1/
Величина 1/
Характеристикой устойчивости ядер относительно распада служит период
Характеристикой устойчивости ядер относительно распада служит период
Закон сохранения электрического заряда при радиоактивном распаде ядер:
Закон сохранения электрического заряда при радиоактивном распаде ядер:
Правила смещения (правила Фаянса и Содди) при радиоактивных
Правила смещения (правила Фаянса и Содди) при радиоактивных
Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с
Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с
В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют
В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют
Эффективное сечение ядерной реакции:
Эффективное сечение ядерной реакции:
В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических
В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических
В отличие от радиоактивного распада, который всегда протекает с
В отличие от радиоактивного распада, который всегда протекает с
Важнейшую роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло
Важнейшую роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло
Первая стадия – это захват ядром X частицы a, приблизившийся к нему на
Первая стадия – это захват ядром X частицы a, приблизившийся к нему на
В ядерной физике вводится характерное ядерное время – время,
В ядерной физике вводится характерное ядерное время – время,
Если испущенная частица тождественна с захваченной (b
Если испущенная частица тождественна с захваченной (b
Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам: по роду
Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам: по роду
по энергии вызывающих их частиц – реакции при малых энергиях (порядка
по энергии вызывающих их частиц – реакции при малых энергиях (порядка
по роду участвующих в них ядер – реакции на лёгких ядрах (А < 50);
по роду участвующих в них ядер – реакции на лёгких ядрах (А < 50);
Задача была решена немецкими физиками Л. Мейтнер и О. Фришем,
Задача была решена немецкими физиками Л. Мейтнер и О. Фришем,
Использования цепной реакции деления в двух направлениях: управляемая
Использования цепной реакции деления в двух направлениях: управляемая
Если их соединить, то они сольются с выделением энергии
Если их соединить, то они сольются с выделением энергии
У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра
У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра
При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергия Eп =
При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергия Eп =
В процессе деления ядро изменяет форму
В процессе деления ядро изменяет форму
На рисунке приведено распределение по массам при делении 235U
На рисунке приведено распределение по массам при делении 235U
При каждом делении вылетают 2 или 3 нейтрона
При каждом делении вылетают 2 или 3 нейтрона
Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была построена пущена в
Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была построена пущена в
Х
Х
Масса или энергия покоя двух легких ядер оказывается больше, чем у
Масса или энергия покоя двух легких ядер оказывается больше, чем у
Процесс синтеза примерно в 6 раз эффективнее процесса деления урана
Процесс синтеза примерно в 6 раз эффективнее процесса деления урана
Для получения управляемой термоядерной энергии и для инициирования
Для получения управляемой термоядерной энергии и для инициирования
Вместо жидкого дейтерия в качестве горючего используется соединение
Вместо жидкого дейтерия в качестве горючего используется соединение
Происходит выгорание дешевого дейтерида лития-6 (6Li 2D) с
Происходит выгорание дешевого дейтерида лития-6 (6Li 2D) с
Х
Х
Энерговыделение при взрыве термоядерной водородной бомбы можно почти
Энерговыделение при взрыве термоядерной водородной бомбы можно почти
Чтобы с помощью ядерного синтеза получить полезную энергию,
Чтобы с помощью ядерного синтеза получить полезную энергию,
На рисунке 4 показана предполагаемая схема конструкции реактора
На рисунке 4 показана предполагаемая схема конструкции реактора
Рисунок 4
Рисунок 4
Идея лазерного термоядерного синтеза заключается в облучении лазерным
Идея лазерного термоядерного синтеза заключается в облучении лазерным
Конец лекции
Конец лекции

Презентация: «Физика атомного ядра». Автор: ЕВГЕНИЙ И ЮЛИЯ. Файл: «Физика атомного ядра.ppt». Размер zip-архива: 891 КБ.

Физика атомного ядра

содержание презентации «Физика атомного ядра.ppt»
СлайдТекст
1 Физика атомного ядра

Физика атомного ядра

2 Физика атомного ядра

Физика атомного ядра

1. Заряд, масса, размер и состав атомного ядра

2. Энергия связи ядер. Дефект массы

3. Ядерные силы

4. Радиоактивность

5. Ядерные реакции и их основные типы

6. Деление ядер

7. Синтез ядер

Х

3 Физика атомного ядра
4 1. Заряд, масса, размер, и состав атомного ядра

1. Заряд, масса, размер, и состав атомного ядра

Х

5 В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны

В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны

(нуклоны)

Протон имеет положительный заряд, равный заряду е+=1,6·10–19 Кл и массу покоя mp = 1,673·10–27кг = 1836me.

Х

6 Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z – зарядовое число,

Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z – зарядовое число,

равное порядковому номеру химического элемента в периодической системе элементов Менделеева, т.е. числу протонов в ядре. В настоящее время известны ядра с Z = 1 до Z = 107 – 115 A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные Z называются изобарами.

Х

7 Рисунок 1

Рисунок 1

(1)

где R0 = (1,3 ? 1,7)·10–15м. Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 1017 кг/м3

Х

8 Протоны и нейтроны являются фермионами, так как имеют спин

Протоны и нейтроны являются фермионами, так как имеют спин

/2. Ядро атома имеет собственный момент импульса – спин ядра, равный

(2)

I – внутреннее (полное) спиновое квантовое число. Единицей измерения магнитных моментов ядер служит ядерный магнетон ?яд:

(3)

Ядерный магнетон в mp/me = 1836,5 раз меньше магнетона Бора, откуда следует, что магнитные свойства атомов определяются магнитными свойствами его электронов.

Х

9 (4)

(4)

?яд – ядерное гиромагнитное отношение. ?n ? – 1,913 ?яд ?р ? 2,793 ?яд.

Х

10 Квадрупольный электрический момент ядра Q. Q определяется только

Квадрупольный электрический момент ядра Q. Q определяется только

формой ядра. Так, для эллипсоида вращения

(5)

Х

11 Ядерное сильное взаимодействие – притяжение – обеспечивающее

Ядерное сильное взаимодействие – притяжение – обеспечивающее

устойчивость ядер несмотря на отталкивание одноименно заряженных протонов. Энергией связи нуклона в ядре называется физическая величина, равная той работе, которую нужно совершить для удаления нуклона из ядра без сообщения ему кинетической энергии. Энергия связи ядра определяется величиной той работы, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии.

2. Энергия связи ядер. Дефект массы

Х

12 Если Wсв – величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то

Если Wсв – величина энергии, выделяющейся при образовании ядра, то

соответствующая ей масса ?m, равная:

(6)

называется дефектом масс. Если ядро массой Мяд образовано из Z протонов с массой mp и из (A – Z) нейтронов с массой mn, то

(7)

Х

13 Удельной энергией связи ядра

Удельной энергией связи ядра

св называется энергия связи, приходящаяся на один нуклон:

(8)

Величина ?св составляет в среднем 8 МэВ/нуклон. На рисунке 1

Х

14 Х

Х

15 Если ядро имеет наименьшую возможную энергию Wmin = – Wсв, то оно

Если ядро имеет наименьшую возможную энергию Wmin = – Wсв, то оно

находится в основном энергетическом состоянии. Если ядро имеет энергию W > Wmin, то оно находится в возбужденном энергетическом состоянии. Случай W = 0 соответствует расщеплению ядра на составляющие его нуклоны.

Х

16 Ядерные силы являются короткодействующими силами

Ядерные силы являются короткодействующими силами

Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10–15 м. Длина (1,5 ? 2,2)·10–15 м называется радиусом действия ядерных сил. Ядерные силы обнаруживают зарядовую независимость: притяжение между двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов – протонного или нейтронного. Зарядовая независимость ядерных сил видна из сравнения энергий связи зеркальных ядер.

3. Ядерные силы

Х

17 Например,

Например,

Ядра гелия

И тяжелого водорода – трития

Энергии связи этих ядер составляют 7,72 МэВ и 8,49 МэВ.

Ядерные силы обладают свойством насыщения Полное насыщение ядерных сил достигается у альфа-частицы

Х

18 Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов

Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов

Это подтверждается различным характером рассеяния нейтронов молекулами орто- и параводорода. Опыты показали, что рассеяние нейтронов на параводороде в 30 раз превышает рассеяние на ортоводороде. Это доказывает зависимость ядерных сил от ориентации спинов. Ядерные силы не являются центральными.

Х

19 Cвойства ядерных сил: Малый радиус действия ядерных сил (a ~ 1 Фм)

Cвойства ядерных сил: Малый радиус действия ядерных сил (a ~ 1 Фм)

войства ядерных сил: Малый радиус действия ядерных сил (a ~ 1 Фм). Большая величина ядерного потенциала V ~ 50 МэВ. Зависимость ядерных сил от спинов взаимодействующих частиц. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинового и орбитального моментов нуклона (спин-орбитальные силы). Ядерное взаимодействие обладает свойством насыщения. Зарядовая независимость ядерных сил. Обменный характер ядерного взаимодействия. Притяжение между нуклонами на больших растояниях (r > 1 Фм) сменяется отталкиванием на малых (r < 0,5 Фм).

Х

20 Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного

Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного

химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

4. Радиоактивность

Х

21 Таблица 1

Таблица 1

Тип радиоактивности

Изменение Заряда ядра Z

Изменение массового числа А

Характер процесса

Альфа-распад

Z – 2

A – 4

Вылет ?-частицы – системы двух протонов и двух нейтронов, соединенных воедино

Бета-распад

Z ± 1

А

Взаимные превращения в ядре нейтрона ( ) и протона ( )

?– – распад

Z + 1

А

?+ – распад

Z – 1

А

Электронный захват(е– или К-захват)

Z – 1

А

и – электронное нейтрино и антинейтрино. В скобках указаны частицы, вылетающие из ядра.

Спонтанное деление

Z – (1/2)A

A – (1/2)A

Деление ядра обычно на два осколка, имеющие приблизительно равные массы и заряды

Х

22 Все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения –

Все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма-излучения –

жесткого, коротковолнового электромагнитного излучения. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием ?-фотона. Закон радиоактивного распада:

(9)

Где N0 – количество ядер в данном объеме вещества в начальный момент времени t = 0, N – число ядер в том же объеме к моменту временя t, ? – постоянная распада,

Х

23 Закон самопроизвольного радиоактивного распада основывается на двух

Закон самопроизвольного радиоактивного распада основывается на двух

предположениях: постоянная распада не зависит от внешних условий; число ядер, распадающихся за время dt, пропорционально наличному количеству ядер

Х

24 Величина 1/

Величина 1/

равна средней продолжительности жизни (среднее время жизни) радиоактивного изотопа. Действительно, суммарная продолжительность жизни dN ядер равна t|dN|=t?Ndt. Средняя продолжительность ? жизни всех первоначально существовавших ядер

(10)

Х

25 Характеристикой устойчивости ядер относительно распада служит период

Характеристикой устойчивости ядер относительно распада служит период

полураспада Т1/2. Так называется время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества уменьшается наполовину. Связь ? и Т1/2:

(11)

Х

26 Закон сохранения электрического заряда при радиоактивном распаде ядер:

Закон сохранения электрического заряда при радиоактивном распаде ядер:

(12)

Где zядe – заряд материнского ядра, ziе – заряды ядер и частиц, возникших в результате радиоактивного распада.

Х

27 Правила смещения (правила Фаянса и Содди) при радиоактивных

Правила смещения (правила Фаянса и Содди) при радиоактивных

- и ?– – распадах: при ?-распаде

(13)

При ?_-распаде

(14)

– Материнское ядро,

Здесь

Y – символ дочернего ядра,

? Ядро гелия,

– Символическое обозначение электрона, для которого A = 0 и Z = –1.

Х

28 Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с

Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с

элементарными частицами (в том числе и с ?-квантами) или друг с другом. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является реакция, записываемая символически следующим образом:

, Или

Где X и Y – исходные и конечные ядра, а и b – бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы.

5. Ядерные реакции и их основные типы

Х

29 В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют

В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют

эффективным сечением ?. С каждым видом взаимодействия частицы с ядром связывают своё эффективное сечение: эффективное сечение расщепления определяет процесс расщепления; эффективное сечение поглощения – процессы поглощения.

Х

30 Эффективное сечение ядерной реакции:

Эффективное сечение ядерной реакции:

где N – число частиц, падающих за единицу времени на единицу площади поперечного сечения вещества, имеющего в единице объёма n ядер; dN – число этих частиц, вступающих в реакцию в слое толщиной dx. Эффективное сечение ? имеет размерность площади и характеризует вероятность того, что при падении пучка частиц на вещество произойдёт реакция. Единицы измерения эффективного сечения ядерных процессов – барн (1барн = 10–28 м2).

Х

31 В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических

В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических

зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (и сумма массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в реакцию, равна сумме зарядов (и сумме массовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции. Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

Х

32 В отличие от радиоактивного распада, который всегда протекает с

В отличие от радиоактивного распада, который всегда протекает с

выделением энергии, ядерные распады могут быть как экзотермические (с выделением энергии), так и эндотермические (с поглощением энергии).

Х

33 Важнейшую роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло

Важнейшую роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло

предположение М. Бора (1936 г.) о том, что ядерные реакции протекают в две стадии по следующей схеме:

(1)

Х

34 Первая стадия – это захват ядром X частицы a, приблизившийся к нему на

Первая стадия – это захват ядром X частицы a, приблизившийся к нему на

расстояние действия ядерных сил (примерно 2?10–15м), и образование промежуточного ядра С, называемого составным (или компаунд – ядром). Энергия влетевшей в ядро частицы быстро распределяется между нуклонами составного ядра, в результате чего оно оказывается в возбуждённом состоянии. При столкновении нуклонов составного ядра один из нуклонов (или их комбинация, например дейтрон) или ?-частица может получить энергию, достаточную для вылета из ядра. В результате наступает вторая стадия ядерной реакции – распад составного ядра на ядро Y и частицу b.

Х

35 В ядерной физике вводится характерное ядерное время – время,

В ядерной физике вводится характерное ядерное время – время,

необходимое для пролета частицей расстояния порядка величины равной диаметру ядра (d?10–15м). Так для частицы с энергией 1 МэВ (что соответствует её скорости 107 м/с) характерное ядерное время ??10–22c. С другой стороны доказано, что время жизни составного ядра 10–16 – 10–12 с, т.е. составляет (106 – 1010)?. Это означает, что за время жизни составного ядра, может произойти очень много столкновений нуклонов между собой, т.е. перераспределение энергии между нуклонами действительно возможно. Следовательно, составное ядро живет настолько долго, что полностью «забывает», каким образом оно образовалось. Поэтому характер распада составного ядра (испускаемые им частицы b) – вторая стадия ядерной реакции – не зависит от способа образования составного ядра – первой стадии.

Х

36 Если испущенная частица тождественна с захваченной (b

Если испущенная частица тождественна с захваченной (b

a), то схема (1) описывает рассеяние частицы: упругое – при Eb=Ea; неупругое – при Eb?Ea. Если же испущенная частица не тождественна с захваченной (b ? a), то имеем сходство с ядерной реакцией в прямом смысле слова. Некоторые реакции протекают без образования составного ядра, они называются прямыми ядерными взаимодействиями (например, реакция вызываемые быстрыми нуклонами и дейтронами).

Х

37 Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам: по роду

Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам: по роду

участвующих в них частиц – реакции под действием нейтронов; реакции под действием заряженных частиц (например, протонов, дейтронов, ?-частиц); реакции под действием ?-квантов;

Х

38 по энергии вызывающих их частиц – реакции при малых энергиях (порядка

по энергии вызывающих их частиц – реакции при малых энергиях (порядка

электрон-вольт), происходящие в основном с участием нейтронов; реакции при средних энергиях (порядка до нескольких МэВ), происходящие с участием ?-квантов и заряженных частиц (протон, ?-частицы); реакции происходящие при высоких энергиях (сотни и тысячи МэВ), приводящие к образованию отсутствующих в свободном состояние элементарных частиц и имеющих большое значение для их изучения;

Х

39 по роду участвующих в них ядер – реакции на лёгких ядрах (А < 50);

по роду участвующих в них ядер – реакции на лёгких ядрах (А < 50);

реакции на средних ядрах (50 < A < 100);реакции на тяжёлых ядрах (A > 100); по характеру происходящих ядерных превращений – реакции с испусканием нейтронов; реакции с испусканием заряженных частиц; реакции захвата (в этих реакциях составное ядро не испускает никаких частиц, а переход в основное состояние, испуская один или несколько ?-квантов).

Х

40 Задача была решена немецкими физиками Л. Мейтнер и О. Фришем,

Задача была решена немецкими физиками Л. Мейтнер и О. Фришем,

показавшими, что при поглощении нейтронов ураном происходит деление ядра на два осколка.

92U + n ? 56Ba +36Kr + kn92

где k > 1. При делении ядра урана тепловой нейтрон с энергией ~ 0,1 эВ освобождает энергию ~ 200 МэВ.

6. Деление ядер

Х

41 Использования цепной реакции деления в двух направлениях: управляемая

Использования цепной реакции деления в двух направлениях: управляемая

ядерная реакция деления – создание атомных реакторов; неуправляемая ядерная реакция деления – создание ядерного оружия. В 1942 г. под руководством Э. Ферми в США был построен первый ядерный реактор. В СССР первый реактор был запущен в 1946 г. под руководством И. Курчатова. В 1954 г.

Х

42 Если их соединить, то они сольются с выделением энергии

Если их соединить, то они сольются с выделением энергии

Мс2. Этот процесс называется синтезом ядер. Разность масс может превышать 0,5%. Если расщепляется тяжелое ядро на два более легких ядра, то их масса будет меньше массы родительского ядра на 0,1%.

Х

43 У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра

У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра

с выделением энергии. Энергия атомной бомбы и ядерного реактора представляет собой энергию, высвобождающуюся при делении ядер. Энергия водородной бомбы ? это энергия, выделяющаяся при ядерном синтезе.

Оценка энергии, освобождающейся при делении, может быть получена из формулы Вайцзеккера

Х

44 При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергия Eп =

При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергия Eп =

2 A2/3 и кулоновская энергия Eк = ?3 Z2 / A1/3, причем поверхностная энергия увеличивается, а кулоновская энергия уменьшается. Деление возможно в том случае, когда энергия, высвобождающаяся при делении Е > 0.

Х

45 В процессе деления ядро изменяет форму

В процессе деления ядро изменяет форму

последовательно проходит через следующие стадии : шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два сферических осколка.

Х

46 На рисунке приведено распределение по массам при делении 235U

На рисунке приведено распределение по массам при делении 235U

Наиболее вероятная комбинация массовых чисел ? 95 и 139.

Х

47 При каждом делении вылетают 2 или 3 нейтрона

При каждом делении вылетают 2 или 3 нейтрона

Х

48 Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была построена пущена в

Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была построена пущена в

СССР 27.6.1954 г. в г. Обнинске

Х

49 Х

Х

50 Масса или энергия покоя двух легких ядер оказывается больше, чем у

Масса или энергия покоя двух легких ядер оказывается больше, чем у

суммарного ядра. Если легкие ядра привести в соприкосновение, то результирующее ядро имело бы меньшую массу и высвободилась бы энергия, равная разности масс. Если соединить два дейтрона и получить ядро гелия, масса которого меньше суммарной массы двух дейтронов на 24 МэВ, то высвободится энергия синтеза 24 МэВ.

7. Синтез ядер

Х

51 Процесс синтеза примерно в 6 раз эффективнее процесса деления урана

Процесс синтеза примерно в 6 раз эффективнее процесса деления урана

В воде озер и океанов имеются неограниченные запасы недорогого дейтерия. Серьезным препятствием на пути к получению энергии в неограниченных количествах из «воды» является закон Кулона. Электростатическое отталкивание двух дейтронов при комнатной температуре не позволяет им сблизиться до расстояний, на которых сказываются короткодействующие ядерные силы притяжения.

Х

52 Для получения управляемой термоядерной энергии и для инициирования

Для получения управляемой термоядерной энергии и для инициирования

термоядерного взрыва водородной бомбы необходима температура около 5?107 К. Ядерные реакции, требующие для своего осуществления температур порядка миллионов градусов, называются термоядерными. Мгновенные температуры, развивающиеся при взрыве атомной бомбы, оказываются достаточно высокими, чтобы поджечь термоядерное горючее.

Х

53 Вместо жидкого дейтерия в качестве горючего используется соединение

Вместо жидкого дейтерия в качестве горючего используется соединение

LiD, причем только с изотопом 6Li. Изотоп 6Li поглощает нейтроны, возникающие в реакции

Таким образом,

Затем тритий (3T) вступает в реакцию

Х

54 Происходит выгорание дешевого дейтерида лития-6 (6Li 2D) с

Происходит выгорание дешевого дейтерида лития-6 (6Li 2D) с

образованием 3Не, 4Не и нейтронов. Начавшись, термоядерные реакции сопровождаются выделением энергии, и этим обеспечивается поддержание высоких температур, пока большая часть вещества быстро не «выгорит». Происходит взрыв водородной бомбы. Термоядерное горючее для водородной бомбы (дейтерид лития-6) дешево, и нет ограничений на его количество при использовании в отдельной бомбе. Проводились испытания бомб мощностью 60 мегатонн (с ТНТ-эквивалентом 6?107 т).

Х

55 Х

Х

56 Энерговыделение при взрыве термоядерной водородной бомбы можно почти

Энерговыделение при взрыве термоядерной водородной бомбы можно почти

удвоить (при этом стоимость ее увеличится не намного) за счет использования оболочки из 238U. В этом случае нейтроны, возникающие в результате термоядерных реакций, вызывают деление ядер 238U, что приводит к увеличению числа нейтронов, бомбардирующих 6Li, и т.д. В большинстве взрывов водородных бомб энерговыделение, обусловленное делением ядер, оказывается таким же, как и получаемое в процессе синтеза, и сопровождается опасными выпадениями радиоактивных продуктов деления.

Х

57 Чтобы с помощью ядерного синтеза получить полезную энергию,

Чтобы с помощью ядерного синтеза получить полезную энергию,

термоядерные реакции должны быть управляемыми. Необходимо найти способы создания и поддержания температур во много миллионов градусов. Одна из технических проблем связана с тем, что высокотемпературный газ, или плазму, нужно удерживать таким образом, чтобы не расплавились стенки соответствующего объема.

8 Управляемый синтез

Х

58 На рисунке 4 показана предполагаемая схема конструкции реактора

На рисунке 4 показана предполагаемая схема конструкции реактора

Электростанция, работающая на термоядерной реакции, из-за отсутствия в ней продуктов деления должна иметь значительно меньшую радиоактивность по сравнению с ядерными реакторами. Однако в термоядерных установках испускается, а затем захватывается большое число нейтронов, что, как правило, приводит к образованию радиоактивных изотопов. Поэтому вокруг камеры с плазмой предполагается создавать оболочку («бланкет») из лития. И в этом случае нейтроны будут производить тритий (изотоп водорода 3T с периодом полураспада 12 лет), который можно использовать в дальнейшем как горючее.

Х

59 Рисунок 4

Рисунок 4

Х

60 Идея лазерного термоядерного синтеза заключается в облучении лазерным

Идея лазерного термоядерного синтеза заключается в облучении лазерным

излучением небольшой сферической оболочки, заполненной газообразным или твердым топливом. Под действием излучения материал оболочки испаряется и создает реактивные силы, способные сжать оболочку и содержащуюся в ней реагирующую смесь (рисунок 5).

Рисунок 5

Х

61 Конец лекции

Конец лекции

«Физика атомного ядра»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/fizika-atomnogo-jadra-76934.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Ядро атома > Физика атомного ядра