Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Ядрени реакции и закони за опазване.




Ядрени реакции - трансформации на атомните ядра във взаимодействието с елементарни частици, γ-кванти или един с друг. За изпълнението на Я. П. Необходимо е частиците (две ядра, ядро ​​и нуклон и т.н.) да бъдат приближени на разстояние от 10 до 13 см. Ядрените реакции Енергията на инцидентните положително заредени частици трябва да бъде от порядъка на или по-голяма от височината на кулоновата потенциална бариера на ядрата (за единично заредени частици, ядрените реакции са 10 МеВ ). В този случай Я. Р., като правило, се извършват чрез бомбардиране на вещества (мишени) с лъчи ускорени частици. За отрицателно заредени и неутрални частици кулоновата бариера отсъства, а I. p. може дори да възникне при топлинни енергии на инцидентни частици.

Ефективно напречно сечение I. p. - напречното сечение, което трябва да се отдаде на ядрото, така че всеки удар на бомбардиращата частица да води до Я. (7 зависят от енергията на бомбардиращите частици, вида на реакцията, ъглите на излитане и ориентацията на завъртанията на частиците - продукти на реакцията (σ Ядрени реакции 10 - 27 - 10 - 21 ). Максималното сечение на Я. Р. се определя от геометричните напречни сечения на ядрата σ max = πR 2 , ако радиусът на ядрото R е по-голям от дължината на вълната на де Бройл на частицата nucle. ξ≈10 / A 2/3 . В ниско енергийния регион R, a ', например за бавни неутрони

42 Реакция на делене на атомните ядра

Разделянето на атомните ядра - тяхното разпадане на две части (фрагмент) от сравнима маса. Разделянето може да бъде спонтанно (спонтанно) или принудително, причинено от взаимодействието на ядрото с външна частица. Разделянето е енергийно полезно, т.е. съпроводено с освобождаване на енергия за тежки ядра и е основен източник на ядрена енергия. В този случай отделянето на енергия е 1 МеВ на един нуклон от делящ се материал или 1014 J / kg, което е много по-високо от енергийното отделяне на всички други енергийни източници, разработени от човека. Енергията на делене се използва в атомните електроцентрали (ядрени реактори) и атомните оръжия.

Ядрото може да бъде разделено на два фрагмента с близки (и дори равни) маси. Но това рядко се случва. По-често един от фрагментите е по-тежък от другия (около 1,5 пъти). Една от най-типичните ядрени реакции на делене на уран-235 е, както следва:

Тече не повече от 10-12 секунди и е придружено от излъчването на три неутрона. Увеличаването на броя на неутроните в процеса на делене отваря възможността за реакция на делене на ядрената верига.

Моделът на капковото ядро е един от най-ранните модели на структурата на атомното ядро, предложен от Нилс Бор през 1936 г. в рамките на теорията на сложното ядро ​​[1], разработена от Якоб Френкел и по-късно Джон Уилър, въз основа на която полу-емпиричната формула за първи път е получена. енергията на свързване на ядрото на атома, наречена в негова чест с формулата на Вайцзекер.


border=0


Според тази теория атомното ядро ​​може да бъде представено като сферично равномерно натоварена капка от специална ядрена материя, която има определени свойства, като некомпресируемост, насищане на ядрените сили, „изпаряване“ на нуклони (неутрони и протони), наподобяващо течност. В тази връзка някои други свойства на капка течност могат да бъдат разширени до такава капка, например, повърхностно напрежение, разделяне на капки на по-малки (ядрено делене), сливане на малки капчици в едно голямо (ядрен синтез). Като се имат предвид тези свойства, характерни за течната и ядрената материя, както и специфичните свойства на последния, произтичащи от принципа на Паули и наличието на електрически заряд, можем да получим полу-емпиричната формула на Weizsäcker, която позволява да се изчисли енергията на свързване на ядрото, а оттам и нейната маса, ако нейният нуклеонов състав е известен (общо) брой на нуклоните (масов брой) и брой на протоните в ядрото):

Повече от 99% от неутроните, произтичащи от делене, се появяват около 10–14 s след делене на ядрото (мигновени неутрони). Обаче, образуваните продукти на делене (фрагменти), като правило, са в силно възбудено състояние и следователно могат да отделят така наречените забавени неутрони с време на закъснение, измерено в секунди. По този начин, малка част (по-малко от 1%) от всички неутрони на делене се отделят от продуктите на делене и този процес следва експоненциалния закон, даден по-горе. Закъсняващите неутрони, като правило, се разделят на шест групи според времето им на закъснение, което зависи от времето на полуразпад на продуктите на делене - забавени източници на неутрони. Времето на полуразпад на източниците на различни групи забавени неутрони варира от 56 до 0.2 s. Кинетичната енергия на забавените неутрони е в диапазона 400–500 keV, което е по-малко от средната енергия на мигновените неутрони. Забавените неутрони улесняват управлението на реактора чрез преместване на абсорбиращи пръти - регулаторни органи.



Средната кинетична енергия на забавените неутрони и характеристиките на разпадане на фрагментите са приблизително еднакви за повечето от най-важните нуклеиди на горивата, т.е. 232Th, 233U, 235U, 238U, 239Pu, 240Pu. 241Pu, 242Pu и на практика те не зависят от енергията на неутрон, причиняващ делене. Напротив, частта на забавените неутрони в деленето е различна за различните нуклиди и зависи от енергията на неутроните, причиняващи делене.

Критична енергия. Съотношението на специфични радиационни и йонизационни енергийни загуби K се определя от зависимостта: K = (dE / dx) rad / (dE / dx) йонизация = 1.25.10-3ZE,

където Е се изразява в мега-електронавоти, Z е средният ядрен заряд на атомите на средата.

Енергията на електрони Ecrit, при която стойността на специфичната загуба на радиация е равна на стойността на специфичната загуба на йонизация, се нарича критична

43. Дефектът на масата и енергията на свързване Ядрата на атомите са силно свързани системи от голям брой нуклони.

За да разделим ядрото на съставните му части и да ги премахнем на дълги разстояния един от друг, е необходимо да похарчим малко работа А.

Свързващата енергия се нарича енергията, равна на работата, която трябва да се направи, за да се раздели ядрото на свободни нуклони.

E връзка = - A

Съгласно закона за консервация, енергията на свързване е в същото време равна на енергията, която се освобождава, когато се образува ядро ​​от отделни свободни нуклони.

Измерванията на ядрена маса показват, че ядрената маса (Me) винаги е по-малка от сумата на останалите маси на свободните неутрони и протони, които я съставят.

Когато ядреното делене: масата на ядрото винаги е по-малка от сумата на останалите маси на получените свободни частици.

В синтеза на ядрото: масата на образуваното ядро ​​е винаги по-малка от сумата на останалите маси на свободните частици, които я образуват.

Дефектът на масата е мярка за свързващата енергия на атомното ядро.

Дефектът на масата е равен на разликата между общата маса на всички нуклони в свободното състояние и масата на ядрото:

където Me е масата на ядрото (от справочника)

Z е броят на протоните в ядрото

mp е масата на почивката на свободен протон (от референтната книга)

N е броят на неутроните в ядрото

mn е масата на останалата част от свободния неутрон (от справочника)

Намаляването на масата при образуването на ядрото означава, че в този случай енергията на нуклоновата система намалява.

44. Взаимодействието на нуклоните се осъществява чрез излъчване и поглъщане на мюони. Това е най-силното взаимодействие на елементарните частици (неговата продължителност е 10–23 s), което е отговорно за силите, които свързват нуклоните в атомното ядро. Електромагнитното взаимодействие, което се свежда до обмен на фотони, продължава 10-21 секунди; Електромагнитните сили са около сто пъти по-слаби от ядрените сили. Тези два вида взаимодействия бяха съгласувани да бъдат наречени силни, за разлика от слабото взаимодействие, което се случва по време на трансформации на частици, включващи неутрино.

Между нуклеоните в ядрото има сили на привличане - ядрени сили. Ядрените сили, заедно с гравитационните и електромагнитните, са сред така наречените фундаментални сили на природата. В квантовата механика понятието „взаимодействие” се използва по-често вместо понятието „сила”. Синоним на "ядрена енергия" е изразът "силно взаимодействие". Този израз подчертава факта, че ядрените сили са много по-силни от електромагнитните и особено гравитационните. В крайна сметка, ядрените сили държат в ядрото същите заредени протони, които, според закона на Кулон, отблъскват и зареждат неутрони. Ако няма ядрени сили, ядрата ще бъдат разпръснати в отделни нуклони. Така ядрените сили са най-силните в природата.

Ядрените сили имат редица специфични свойства:

1. За разлика от електромагнитните и гравитационните сили, чийто радиус на действие е безкраен, ядрените сили са с малък обхват, тъй като много бързо намаляват с разстояние. На разстояния, превишаващи приблизително r0 »10-15 m, ядрените сили стават практически нулеви. Стойността на r0 се нарича радиус на действие на ядрените сили.

2. Ядрените сили имат свойството на насищане, което се състои в това, че всеки нуклон в ядрото взаимодейства само с определен брой близки съседи.

3. Величината на силното взаимодействие зависи от взаимната ориентация на спиновете на нуклоните.

4. Ядрените сили притежават свойството за независимост на заряда, което се изразява във факта, че величината на ядрените сили не зависи от електрическия заряд на взаимодействащите нуклони.

Наситеността и късодействащите свойства на ядрените сили се обясняват с тяхната природа. Тези сили са сред така наречените обменни сили, т.е. възникват между две частици поради обмена на третата частица. Такава частица, действаща като “носител” на силно взаимодействие, е р -мезонът . Има три вида p - мезони: p +, p -, p 0 - мезони. Нуклеонът в ядрото излъчва р-мезон, който след това се абсорбира от съседния нуклон. Този втори нуклон от своя страна излъчва р-мезон, който се абсорбира от първия нуклон. Обмяната на мезони води до взаимодействие между нуклоните.

Обмяната на р-мезони може да се изрази чрез следните реакции:

По този начин, при обмена на р-мезони, протоните непрекъснато се превръщат в неутрони, а неутроните - в протони. Следователно, в състава на ядрото обикновено няма фундаментална разлика между протоните и неутроните. Те могат да се разглеждат като две състояния на една частица - нуклона.

45. Реакцията на синтеза на атомните ядра. Проблемът с контролираната реакция на термоядрената. Източникът на огромна енергия може да бъде реакцията на синтеза на атомните ядра - образуването на по-тежки от леките ядра. Специфичната енергия на ядрата на ядрата се увеличава рязко при преминаване от ядрата на тежък водород (деутерий Н и тритий Н) към литиев литий и особено към хелий He, т.е.

Синтезните реакции на леки атомни ядра в по-тежки, които възникват при свръхвисоки температури (около 107 K и по-високи), се наричат термоядрени реакции.

Очевидно термоядрените реакции са един от източниците на енергия на Слънцето и звездите. По принцип са направени две предположения за възможните методи на термоядрени реакции към Слънцето:

1) цикъл на протон-протон или водород, характерен за температури (приблизително 107 К):

2) въглероден азот или въглероден цикъл, характерен за по-високи температури (приблизително 2 × 107 K):

Контролираният термоядрен синтез е възможен при едновременното изпълнение на две условия:

Скоростта на ядрен сблъсък съответства на плазмената температура:

Т> 108 К (за DT реакцията).

Съответствие с критериите на Lawson:

nτ> 10 ^ 14 cm ^ -3 (s (за DT реакцията),

където n е плътността на високотемпературната плазма, τ е времето на задържане на плазмата в системата.

Скоростта на термоядрената реакция зависи главно от стойността на тези два критерия.

Понастоящем (2013 г.) контролираният термоядрен синтез все още не е комерсиализиран.





; Дата на добавяне: 2018-01-08 ; ; Видян: 146 ; Публикуваните материали нарушават ли авторските права? | | Защита на личните данни | РАБОТА НА ПОРЪЧКА


Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето:

Най-добрите думи: Можете да си купите нещо за стипендия, но не повече ... 7962 - | 6517 - или прочетете всички ...

2019 @ ailback.ru

Генериране на страницата над: 0.004 сек.