Министерство образования и науки Российской Федерации Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Факультет управления и экономики высоких технологий Институт международных отношений Деление ядер Подготовила: студентка 2 курса, группы У01-04 Олейник Алёна Михайловна

План презентации 1.Определение 2.Краткая история открытия 3.Механизм деления 4.Капельная модель 5.Оболочечные поправки. Двугорбый барьер деления 6.Спонтанное деление 7.Стадии процесса деления 8.Энергия деления 9.Применение: ядерные реакторы, ядерное оружие 10.Ситуация на ЧАЭС

Краткая история открытия Последовательные открытия, приведшие к физическому объяснению явления: Капельная модель ядра и составное ядро: Нильс Бор, Яков Френкель и Джон Уилер Икусственная радиоактивность: Ирен Кюри, Фредерик Жолио Деление ядер: Отто Ган и Фриц Штрассман Физическое объяснение: Отто Фриш и Лиза Мейтнер Отто Фриш и Лиза Мейтнер

Деление ядра процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. Изменение формы ядра в процессе деления

В результате деления Деление Деление тяжёлых ядер высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения. Источник ядерного оружия и источник энергии в ядерных реакторах Легкие ядра (альфа-частицы) НейтроныГамма-кванты СпонтанноеВынужденное

Механизм деления U > Σ m осколков деления Где U – потенциальная энергия начального состояния Наибольшую устойчивость имеют ядра с А = , т.е. находящиеся в середине периодической таблицы Капельная модель деления ядер

Капельная модель Нильс Бор и Джон Уилер Формула Вайцзеккера E связи (A,Z) = a 1 A - a 2 A 2/3 - a 3 Z 2 /А 1/3 - a 4 (A/2 - Z) 2 /A + a 5 A -3/4 a1 = МэВ; a2 = 17.8 МэВ; a3 = 0.71 МэВ; a4 = 94.8 МэВ Фотография делящейся капли воды Инерционное движение капли воды на горячей поверхности

Двугорбый барьер деления Оболочечные поправки Модель ОП объясняет ассиметрию масс осколков деления Потенциальный барьер препятствует самопроизвольному делению ядер (Q>H) Влияние оболочечных эффектов (особенно на деление тяжелых ядер)

Спонтанное деление С точки зрения классической физики невозможно Z 2 /A < 49 Осколки деления Осколки при делении В результате деления - 200МэВ энергии, 80% - энергия осколков

Стадии процесса деления Условное схематическое изображение стадий процесса деления (r расстояние между образовавшимися ядрами, t время протекания стадий)

Энергия деления Выделяется ~ 200 МэВ, кинетическая энергия осколков деления – более 80% Энергия осколков деления превращается в тепло почти немедленно ~5 % всей энергии деления уносится с антинейтрино и не может быть использовано Антинейтрино – элементарная частица, составляет пару нейтрино (нейтральный лептон с полуцелым спином, участвующий только в слабом и гравитационном взаимодействиях)

Применение Ядерный реактор – устройство, в котором происходит цепная реакция «Чикагская поленница-1» год, Чикаго, США. Ферми Ф1, 1942 год, Москва, СССР. Курчатов Ам-1, 1954 год, Обнинск, СССР Страны-лидеры: США (101,2 млн кВт) Япония (47,3 млн кВт) Франция (63,2 млн кВт) Россия (23,1 млн к Вт)

Ядерное оружие – оружие массового поражения взрывного действия 1945 год, 6 и 9 августа, бомбы «Малыш» и «Толстяк» Страны-лидеры по количеству боеголовок: Россия, США, Великобритания, Франция, Китай Трагедия Нагасаки

Заключение Катастрофа ЧАЭС. Что произошло? Цепная реакция – распад тяжелых ядер (урана-235) на ядра более легких элементов, сопровождающийся вылетом свободных нейтронов, которые, сталкиваясь с тяжелыми ядрами, стимулируют их распад, при котором вновь выделяются нейтроны 26 апреля 1986 года, в 01:23:46 – взрыв на ЧАЭС

Спасибо за внимание!