Физика /
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6
Реферат
Тема:
"Ядерные реакции. Ядерная энергетика"
Выполнил: ученик 11в класса средней школы №160 г. Санкт-Петербурга
Дунаев Иван
2000Г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2
1.1. ВВЕДЕНИЕ. 2
1.2. АТОМНОЕ ЯДРО. 2
1.3. АЛЬФА-РАСПАД. 2
1.4. БЕТА-РАСПАД. 3
1.5. ГАММА-РАСПАД. 3
1.6. ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ. 3
1.7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 4
2. ВВЕДЕНИЕ 4
3. АТОМНОЕ ЯДРО 5
4. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНЫХ ЯДЕР 5
5. РАДИОАКТИВНОСТЬ 6
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. 6
5.2. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА 6
5.2.1. Радиоактивность атмосферы. 6
5.2.1.1. Естественная радиоактивность атмосферы. 6
5.2.1.2. Искусственная радиоактивность атмосферы. 7
5.2.2. Радиоактивность вод. 7
5.2.3. Радиоактивность горных пород. 8
4.3 АЛЬФА-РАСПАД. 8
4.4 БЕТА-РАСПАД. 9
4.5 ПОЗИТРОННЫЙ БЕТА-РАСПАД. 9
4.6 ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАХВАТ. 9
4.7 ГАММА-РАСПАД. 10
5 ДЕЛЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР 10
5.3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. 10
5.4 ПРОДУКТЫ ДЕЛЕНИЯ. 11
6 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С АТОМНЫМИ ЯДРАМИ 11
7 ЦЕПНАЯ ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ 12
7.3 ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ. 12
8 ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 13
8.3 ОСОБЕННОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА КАК ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ. 13
8.4 УСТРОЙСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ. 14
8.5 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ АКТИВНОЙ ЗОНЫ И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 15
8.6 КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКТОРОВ. 17
9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 21
10 ЛИТЕРАТУРА 22
1. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1.1. Введение.
Энергетика - важнейшая отрасль народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Это основа экономики государства.
В мире идет процесс индустриализации, который требует дополнительного расхода материалов, что увеличивает энергозатраты. С ростом населения увеличи-ваются энергозатраты на обработку почвы, уборку урожая, производство удобре-ний и т.д.
В настоящее время многие природные легкодоступные ресурсы планеты исчерпываются. Добывать сырье приходится на большой глубине или на морских шельфах. Ограниченные мировые запасы нефти и газа, казалось бы, ставят чело-вечество перед перспективой энергетического кризиса. Однако использование ядерной энергии дает человечеству возможность избежать этого, так как резуль-таты фундаментальных исследований физики атомного ядра позволяют отвести угрозу энергетического кризиса путем использования энергии, выделяемой при некоторых реакциях атомных ядер.
1.2. Атомное ядро.
Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, массой М, спином J, магнит-ным и электрическим квадрупольным моментом Q, определенным радиусом R, изотопическим спином Т и состоит из нуклонов - протонов и нейтронов. Все атомные ядра разделяются на стабильные и нестабильные. Свойства стабильных ядер остаются неизменными неограниченно долго. Нестабильные же ядра испы-тывают различного рода превращения.
Явление радиоактивности, или спонтанного распада ядер, была открыта французским физиком А. Беккерелем в 1896 г. Он обнаружил, что уран и его со-единения 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 хими-ческих соединениях.
1.3. Альфа-распад.
Энергия связи ядра характеризует его устойчивость к распаду на состав-ные 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 прихо-дится на вторичное ядро. При альфа-распаде массовое число изменяется на 4 еди-ницы, а атомный номер на две единицы.
1.4. Бета-распад.
Это процесс превращения атомного ядра в другое ядро с изменением по-рядкового номера без изменения массового числа. Различают три типа -распада: электронный, позитронный и захват орбитального электрона атомным ядром. По-следний тип распада принято также называть К-захватом, поскольку при этом наиболее вероятно поглощение электрона с ближайшей к ядру К оболочки. По-глощение электронов с L и М оболочек также возможно, но менее вероятно. Пе-риод полураспада -активных ядер изменяется в очень широких пределах.
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, на-оборот, стало меньше: N=A-(Z+1).
1.5. Гамма-распад.
Стабильные ядра находятся в состоянии, отвечающем наименьшей энер-гии. Это состояние называется основным. Однако путем облучения атомных ядер различными частицами или высокоэнергетическими протонами им можно пере-дать 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 - гам-ма-квант.
Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления являет-ся то, что в результате деления образуется несколько нейтронов. Это обстоятель-ство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающей-ся во времени цепной реакции деления ядер. Действительно, если в среде, содер-жащей делящиеся ядра, один нейтрон вызывают реакцию деления, то образую-щиеся в результате реакции нейтроны могут с определенной вероятностью вы-звать деление ядер, что может привести при соответствующих условиях к разви-тию неконтролируемого процесса деления.
1.6. Ядерные реакторы.
При делении тяжелых ядер образуется несколько свободных нейтронов. Это позволяет организовать так называемую цепную реакцию деления, когда ней-троны, 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 уменьша-ется, цепная ядерная реакция затухает.
Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.
Для характеристики цепной реакции деления используется величина, называемая коэффициентом размножения К. Это отношение числа нейтронов определенного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения. Для стационарной цепной реакции деления К=1. Размножающаяся система (реактор), в которой К=1, назы-вается критической. Если К>1, число нейтронов в системе увеличивается, и она в этом случае называется надкритической. При К< 1 происходит уменьшение числа нейтронов и система называется подкритической. В стационарном состоянии ре-актора число вновь образующихся нейтронов равно числу нейтронов, покидаю-щих реактор (нейтроны утечки) и поглощающихся в его пределах. В критическом реакторе присутствуют нейтроны всех энергий.
При работе реактора в тепловыводящих элементах (твэлах), а также во всех его конструктивных элементах в различных количествах выделяется теплота. Это связано, прежде всего, с торможением осколков деления, их бета - и гамма-излучениями, а также ядер, испытывающих взаимодействие с нейтронами, и, на-конец, с замедлением быстрых нейтронов. Осколки при делении ядра топлива классифицируются по скоростям, соответствующим температуре в сотни милли-ардов градусов.
Особенность ядерного реактора состоит в том, что 94% энергии деления превращается в теплоту мгновенно, т.е. за время, в течение которого мощность реактора или плотность материалов в нем не успевает заметно измениться. Поэто-му при изменении мощности реактора тепловыделение следует без запаздывания за процессом деления топлива.
1.7. Заключение.
Энергетическая проблема - одна из важнейших проблем, которые сегодня приходится решать человечеству. Уже стали привычными такие достижения нау-ки и техники, как средства мгновенной связи, быстрый транспорт, освоение кос-мического пространства. Но все это требует огромных затрат энергии. Резкий рост производства и потребления энергии выдвинул новую острую проблему загрязне-ния окружающей среды, которое представляет серьезную опасность для человече-ства.
Мировые энергетические потребности в ближайшее десятилетия будут ин-тенсивно возрастать. Какой-либо один источник энергии не сможет их обеспе-чить, поэтому необходимо развивать все источники энергии и эффективно ис-пользовать энергетические ресурсы.
На ближайшем этапе развития энергетики (первые десятилетия XXI в.) наиболее перспективными останутся угольная энергетика и ядерная энергетика с реактора-ми на тепловых и быстрых нейтронах. Однако можно надеяться, что человечество не остановится на пути прогресса, связанного с потреблением энергии во всевоз-растающих количествах.
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6
|
|