Поиск по сайту


Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:


Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info

Законы сохранения в ядерных реакциях

Узнать стоимость написания работы

Рассмотрим три ядра AZX, A1Z1X1, A2Z2X2, таких, что A = A1 + A2, Z = Z1 + Z2. Будем предполагать, что ядро X "состоит" из ядер X1 и X2.

Записывая для каждого ядра соотношение (1), получим

M(Z, A) = M(Z1, A1) + M(Z2, A2) - W/c2,

(4)

где

W = Eсв(Z, A) - Eсв(Z1, A1) -Eсв(Z2, A2).

(5)

Если W 0, то ядро X устойчиво относительно распада на ядра Ядро, масса которого больше суммы масс ядер X1, X2, неустойчиво и может распасться. При этом внутриядерная энергия - W перейдет в кинетическую энергию осколков X1 и X2.

Кроме энергии в ядерных реакциях сохраняется электрический заряд Z = Z1 + Z2, число нуклонов A = A1 + A2. Выполняются также и ряд дополнительных законов сохранения, о которых будет сказано в разделе, посвященном свойствам элементарных частиц.

Рис. 5

Деление ядер урана

Анализ зависимости Eсв(Z, A) (см. Рис. 2) показывает, что для тяжелых ядер с Z 82 выполняется условие W0. Например, изотоп 23592U самопроизвольно распадается с полупериодом 7·108 лет. Оказалось также, что этот изотоп расщепляется при поглощении нейтрона. При этом, в каждом акте деления ядра возникают два ядра-осколка, 8-10 -квантов и в среднем 2,5 нейтронов. Если эти нейтроны вызывают новые акты деления, то возникает самоподдерживающаяся цепная реакция. При делении каждого ядра выделяется 200 МэВ (см. левую половину Рис. 5, где схематично изображена реакция

235U + n --> 140Cs + 93Rb + n + n + 250МэВ).

При делении 1 кг урана 235U выделяется 8,19·1013 Дж. (Удельная теплота сгорания нефти в 20 миллионов раз меньше.)

В природном уране содержится только 0,711% изотопа 23592U. В естественной смеси изотопов, в которой на одно ядро 23592U приходится 140 ядер 23892U, нейтроны не способны поддерживать реакцию. Можно, однако, получить цепную реакцию в смесях природного (или слабообогащенного 2%) урана со специальными веществами - замедлителями нейтронов. При обогащении до 20 - 25% надобность в замедлителях отпадает. При этом происходит превращение 23892U в плутоний 23994Pu, который делится также легко как и 23592U - процесс воспроизводства ядерного топлива.

Реакция идет по схеме последовательных - распадов:

23892U + n --> 23992U +  (23 мин.) -->23993Np + e- (2,4 дня) --> 23994Pu + e-.

(В скобках указаны времена полураспадов.) Только три страны - Россия, Франция и Япония - имеют достаточный опыт в этой высокой технологии.

Рис. 6

Первые реакторы созданы в США (1942 г.) и в СССР (1946 г.). В настоящее время во Франции ядерная энергетика дает 73% всей вырабатываемой энергии, в США - 22%, в России - 13%.

Общий вид одной из АЭС, построенной в США, показан на Рис. 6.

Синтез легких ядер

Если W 0, то распад ядра энергетически запрещен. Но в обратном процессе - слиянии ядер X1 и X2 - энергия исходной системы должна уменьшится на величину W. Продукты синтеза приобретут кинетическую энергию W.

На правой половине Рис. 5 изображена реакция слияния

2H + 2H --> 3He + n + 3,2 МэВ.

Однако наибольший интерес представляют реакции

21H + 31H --> 42He + n + 17,6 МэВ,

21H + 32He --> 42He + 11H + 18,3 МэВ.

Высвобождающаяся энергия, отнесенная к одному нуклону дейтерия, значительно больше энергетического выхода на один нуклон делящегося изотопа урана-235. Для реализации таких реакций необходимо сблизить ядра на расстояние R 10-14м, затратив энергию k0 e2/R 0,15 0,3 МэВ, поэтому реакции остаются энергетически выгодными. Поскольку тритий очень радиоактивен, то реакция с использованием 3He более безопасна.

Надежды на практическую реализацию управляемого термоядерного синтеза продолжают оставаться "умеренно оптимистическими" на протяжении более 40 лет.

Если бы удалось осуществить управляемые термоядерные реакции в промышленных услових, то это дало бы доступ к практически неисчерпаемым источникам энергии и избавило бы человечество от угрозы энергетического кризиса. С другой стороны, если взорвутся те огромные запасы водородных бомб, которые накоплены (и продолжают накапливаться многими странами, несмотря на окончание т.н. холодной войны), то человечество и большая часть всего живого на Земле будет уничтожено.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ermine.narod.ru

Другие материалы

  • Закон сохранения массы до Эйнштейна и после
  • ... ньютоновской физики в релятивистской физике действует один - объединенный закон сохранения массы и энергии. Первый пример превращений массы и энергии Эйнштейн дал в том же 1905 году. Он рассуждал об излучении телом электромагнитных волн, причем считалось, что волны уходили от тела симметрично в ...

  • История развития ядерной физики
  • ... , обнаружению осцилляций нейтрино. Если окажется, что масса нейтрино отлична от нуля, то масса вещества во Вселенной должна в основном определяться массой нейтрино. Ядерные реакции    Развитие ядерной физики в большой степени определяется исследованиями в такой важной ее области, как ...

  • Ядерная физика
  • ... вытянутого или, напротив, сплюснутого эллипсоида; может испытывать колебания. Весьма важной обшивной составной частью ядерной физики является нейтронная физика. Она занимается ядерными реакциями, происходящими под действием нуклонов. Поскольку нейтрон электрически нейтрален, электронное поле ядра ...

  • Термоядерные реакции
  • ... протекают чрезвычайно медленно, но всё дело в том, что ядер достаточно много. Как неоднократно подчёркивалось выше, скорость термоядерных реакций чувствительным образом зависит от температуры. Это понятно – даже небольшие изменения температуры очень резко сказываются на концентрации необходимых ...

  • Позиция Японии и России в отношении военной ядерной программы Северной Кореи
  • ... обязательств по их непроведению (она не подписала ДВЗЯИ). В-третьих, Северная Корея готова свернуть свою военную ядерную программу, если США, в свою очередь, откажутся от враждебной политики по отношению к ней. Останется ли у Пхеньяна мирная ядерная программа, которой сейчас, по сути, нет, – это ...

  • Радиоактивность и ядерные излучения
  • ... -210 22,3 лет β Висмут-210 5,01 суток β Полоний-210 138,4 суток Свинец-206 стабильный 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ С ВЕЩЕСТВОМ Для регистрации радиоактивности и мер защиты от ядерных излучений, необходимо знать за счет каких процессов теряется энергия ...

  • Ядерная опасность. Семипалатинский полигон
  • ... от испытательных полигонов, получили в результате значи­тельные дозы; речь идет о части населения Маршалловых островов и команде япон­ского рыболовного судна, случайно проходившего неподалеку от места взрыва. Суммарная ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза от всех ядерных взрывов в ...

  • Глобальная история Вселенной от океана «чистой» энергии до Третьей Мировой Ядерной войны
  • ... они были спасены. То есть глобальное изменение человеческого сознания может изменить человеческую историю. Теперь узнав и поняв прошлое, мы сможем смело взглянуть в будущее. Будущее человечества, мрачно – Третья Мировая Ядерная Война. И это не больное воображение. Вселенная создала коммунистов как ...

  • Реакция деления ядер. Жизненный цикл нейтронов
  • ... 0.27 4.2 -   В целом: Nзап / (Nзап + Nмгн) = b = 0.0065; Tзап » 13 сек.; Tмгн » 0.001 сек. На этом мы закончим рассмотрение реакции деления ядер и перейдем к изучению цепной реакции деления и жизненного цикла нейтронов. 3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ НЕЙТРОНОВ   3.1 Возможность цепной ...

  • Ядерная Россия: гуманитарное измерение
  • ... международной жизни и констатируя сложное будущее России, а также вынужденность напоминания Западу о наличии у страны ядерного оружия, цитирует (весьма уместно, на мой взгляд) мысли З. Бжезинского о важности ныне философского и культурного измерений, о необходимости трудной философской и культурной ...

  • Значение почвенного мониторинга (в т.ч. почвенного, агрохимического, токсико-экологического, фитосанитарного и радиологического обследований) в сохранении почвенного плодородия
  • ... удобрений могут быть снижены. Проведение комплекса агротехнических, агрохимических, гидромелиоративных, фитосанитарных, противоэрозионных и культуртехнических мероприятий требует объективной и постоянно обновляемой информации о состоянии почвенного плодородия. Для оценки состояния и динамики ...

  • Фундаментальные законы физики и теория асимметрии пространства
  • ... Желтой материи, а позитрон приобретает положительный заряд и все качества, присущие протону в нашем пространстве. Это ЕДИНЫЙ ЗАКОН МАТЕРИИ ВСЕЛЕННОЙ, и он правомерен во всех ее пространствах. Протон и нейтрон образуют не некое слипшееся бесформенное образование, а активную сферу сильного (ядерного ...

  • Стратегия национальной безопасности США и реакция на нее в США и России
  • ... для испытания “доктрины Буша” эксперты называют страны “оси зла” – Ирак, Иран и Северную Корею. 4. Новая “Стратегия национальной безопасности США” и Россия   Что касается России, то"Доктрина Буша" изначально стала мишенью острой критики. В частности, критики утверждали, что ...

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Рефераты и материалы размещенные на сайте принадлежат их законным правообладателям. При использовании материалов сайта, ссылка на KazReferatInfo обязательна!
Казахстанские рефераты
Copyright © 2007-2016г. KazReferatInfo