Выполнил учащийся 9 класса Зенкин Алексей

2 Содержание : 1.Энергия связи атомного ядра 1.Энергия связи атомного ядра 1.Энергия связи атомного ядра 1.Энергия связи атомного ядра 2. Ядерные реакции 2. Ядерные реакции 3. Цепная ядерная реакция 3. Цепная ядерная реакция 4. Термоядерный синтез 4. Термоядерный синтез 5. Ядерный реактор 5. Ядерный реактор 6. Применение ядерной энергии 6. Применение ядерной энергии 8. Литература 8. Литература 7. Глоссарий 7. Глоссарий

3 Энергия связи атомного ядра Часть 1

4 Вспомните, каков состав ядра атома

5 Энергия связи атомного ядра – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны Е = m·c² Есв = ΔM·c²

6 Дефект масс - Δ M – разность масс покоя нуклонов, составляющих ядро атома, и массы целого ядра Mя < Z·m p + N·m n ΔM= Z·m p + N·m n - M я На 1 а. е. м. приходится энергия связи = 931 МэВ

7 Сравнение ядерной энергии и тепловой = Синтез 4 г гелия Сгорание 2 вагонов каменного угля

8 Ядерные реакции Часть 2

9 Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом Условия : 1) Частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил ; 2) Частицы должны обладать большой кинетической энергией (… с помощью ускорителей элементарных частиц и ионов )

10 Первые ядерные реакции Э. Резерфорд, 1932 г. Li+Li+H H e+ HeHe Ядерная реакция на быстрых протонах

11 Энергетический выход ядерных реакций Е = Δ m·c² - разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции Пример : Δm=Δm=(m H + m H ) – (m He + m n ) Если Е < 0, то энергия выделяется (экзотермическая); Если Е > 0, то энергия поглощается (эндотермическая).

12 Деление ядер урана Открытие в 1938 г. О. Ган, Ф. Штрассман Объяснение в 1939 г. О. Фриш, Л. Мейтнер Деление происходит под действием кулоновских сил Rb 94 При бомбардировке нейтронами U образуется 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление на Kr и Ba в соотношении 2/ α -излучение γ -излучение

13 Цепная ядерная реакция Часть 3

14 В 1940 г., Г. Флеров и В. Петржак обнаружили самопроизвольное ( спонтанное ) деление ядер урана – цепная ядерная реакция Ядерной цепной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие её ( нейтроны ), образуются как продукты этой реакции

15 Отношение количества нейтронов в каком - либо « поколении » к количеству нейтронов в предыдущем « поколении » называют коэффициентом размножения нейтронов k Если k < 1, реакция быстро затухает, Если k = 1, то реакция протекает с постоянной интенсивностью (управляемая), Если k >1, то реакция развивается лавинно (неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву

16 Термоядерный синтез Часть 4

17 Энергетически о чень в ыгодна !!! 1. С амоподдерживающиеся – в н едрах З емли, С олнца и д ругих з везд. 2. Н еуправляемая – в одородная б омба !!! 3. В едутся р аботы п о о существлению у правляемой т ермоядерной р еакции. Термоядерная реакция - реакция слияния легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающаяся выделением энергии

18 Ядерный реактор Часть 5

19 Первый ядерный реактор : США, 1942 г., Э. Ферми, деление ядер урана. В России : 25 декабря 1946 г., И. В. Курчатов Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер

20 Условия работы : 1) Горючее – природный уран, обогащенный до 5% ураном -235, торий или плутоний 2) Замедлитель – тяжелая (D 2 O) или обычная вода 3) Для уменьшения вытекания нейтронов активная зона окружена слоем отражателя ( графит ) 4) Ядерное горючее вводят в активную зону в виде стержней. Температура 800 К – 900 К 5) Управление с помощью регулирующих стержней из соединений бора и кадмия, активно поглощающих нейтроны 6) Система охлаждения для отвода тепла из активной зоны реактора ( вода, жидкие металлы, некоторые органические жидкости ) 7) Системы дозиметрического контроля и биологической защиты окружающей среды от протонов, нейтронов, γ - излучения 8) После лет службы реактор не подлежит восстановлению

21 Применение ядерной энергии Часть 6

22 Атомная энергетика Первая АЭС, 1954 г., г. Обнинск, мощность 5000 кВт

23 Атомная энергетика

24 Схема устройства АЭС 1) Не потребляют дефицитного органического топлива, 2) Не загружают перевозками угля ЖД - транспорт, 3) Не потребляют атмосферный воздух, 4) Не засоряют среду золой и продуктами сгорания. + 1) Нельзя размещать в густонаселенных районах – потенциальная угроза радиоактивного заражения !!!!! 2) Сложности с захоронением радиоактивных отходов и демонтажем отслуживших свой срок атомных электростанций -

25 Ядерная энергия в мирных целях

26 Ядерное оружие … в отличие от обычного оружия, оказывает разрушающее действие за счет ядерной, а не механической или химической энергии. По разрушительной мощи только взрывной волны одна единица ядерного оружия может превосходить тысячи обычных бомб и артиллерийских снарядов. Кроме того, ядерный взрыв оказывает на все живое губительное тепловое и радиационное действие, причем, как правило, на больших площадях.

27 Испытания ядерного оружия впервые были проведены на Аламогордской базе ВВС, расположенной в пустынной части шт. Нью - Мексико. Плутониевое ядерное устройство, установленное на стальной башне, было успешно взорвано 16 июля При взрыве образовалось грибовидное облако, башня обратилась в пар, а характерный для пустыни грунт под ней расплавился, превратившись в сильно радиоактивное стеклообразное вещество.( Через 16 лет после взрыва уровень радиоактивности в этом месте все еще был выше нормы.) Информация об удачном опытном взрыве сохранялась в тайне от общественности, но была передана президенту Г. Трумену, который в то время находился в Потсдаме на переговорах о послевоенном устройстве Германии. Проинформированы были также У. Черчилль и И. Сталин. Испытания ядерного оружия впервые были проведены на Аламогордской базе ВВС, расположенной в пустынной части шт. Нью - Мексико. Плутониевое ядерное устройство, установленное на стальной башне, было успешно взорвано 16 июля При взрыве образовалось грибовидное облако, башня обратилась в пар, а характерный для пустыни грунт под ней расплавился, превратившись в сильно радиоактивное стеклообразное вещество.( Через 16 лет после взрыва уровень радиоактивности в этом месте все еще был выше нормы.) Информация об удачном опытном взрыве сохранялась в тайне от общественности, но была передана президенту Г. Трумену, который в то время находился в Потсдаме на переговорах о послевоенном устройстве Германии. Проинформированы были также У. Черчилль и И. Сталин.

28 Первая атомная бомба СССР « РДС –1» Ядерный заряд впервые испытан 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Мощность заряда до 20 килотонн тротилового эквивалента. Музей РФЯЦ – ВНИИТФ г. Снежинск

29 Ядерная бомба Ядерная бомба для применения со сверхзвуковых самолётов

30 Водородная бомба для стратегической авиации Самая первая водородная бомба, освоенная серийным производством и принятая на вооружение стратегической авиации. Окончание разработки 1962 г. Музей РФЯЦ – ВНИИТФ г. Снежинск.

31 Капсулы с ключами Капсулы с подлинными ключами Капсулы с подлинными ключами от башен, на которых испытывались первый атомный и первый термоядерный заряды. Эти ключи переданы в музей участником испытаний Георгием Павловичем Ломинским, который последним покидал башни. последним покидал башни. Музей РФЯЦ – ВНИИТФ г. Снежинск. Музей РФЯЦ – ВНИИТФ г. Снежинск.

32 Глоссарий Дефект масс ΔM - Дефект масс ΔM - разность масс покоя нуклонов, составляющих ядро атома, и массы целого ядра Коэффициент размножения нейтронов k - Коэффициент размножения нейтронов k - отношение количества нейтронов в каком-либо «поколении» к количеству нейтронов в предыдущем «поколении» Критическая масса - Критическая масса - минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция Термоядерная реакция - Термоядерная реакция - реакция слияния легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающаяся выделением энергии МАГАТЭ МАГАТЭ (Международное Агентство По Атомной Энергии), основано в 1955 г.

33 Ядерные реакции Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом Энергетический выход ядерных реакций Е = Δm·c² Энергетический выход ядерных реакций Е = Δm·c² - разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции Энергия связи атомного ядра Энергия связи атомного ядра – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны Удельная энергия связи Удельная энергия связи - энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра атома Цепной ядерной реакцией Цепной ядерной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции Ядерный реактор Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер

34 Литература 1. Превращение элементов, Казаков Б. И., М., Знание, 1977; 2. Ядерный штурм, Боруля В., М., Моск. рабочий, 1980, 3. И. В. Курчатов и ядерная энергетика, Сивинцев Ю., М., Атомиздат, 1980, 4. Ядерная энергетика ( вчера, сегодня, завтра ), Сивинцев Ю., М., Атомиздат, 1980, 5. Мирные профессии нейтронов, Журбин Е. А., М., Знание, 1980