Цепная ядерная реакция. Ядерный реактор. Применение ядерной энергии

Деления ядер урана было открыто в 1938 году немецким ученым Ганом и Штрассманом. Они установили, что при бомбардировке (U) ядра нейтронам образуется новые элементы криптон и барий. Реакция сопровождается выбросом нейтронов, но они не смогли объяснить эту реакцию. В 1939 году английский физик Фриш и австралийский физик Майтер объяснили эту реакцию. Деления ядра возможно благодаря тому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы массе покоя осколков, возникающий при делении. При делении ядра урана выделяется большое количество энергии.

Приблизительно 200 МэВ. Доказано, что при полном делении всех ядер имеющихся (U) в одном грамме дают столько энергии, сколько три тонны угля или 2,5 тонны нефти при полном сгорании.

Механизм деления ядра атома урана (U).

Ядро урана захватывает нейтрон и начинает деформироваться, оно вытягивается и внутренние кулоновские силы ядро разрывают на две части. При этом выбрасывают от 1 до 3 нейтронов. Которые попадают в следующие ядра и вызывают их деления. Коэффициентом размножения нейтронов называют отношения числа нейтронов во 2 поколении числу нейтронов, 1 поколения. Реакция возможна в том случае когда к >=1. Если к<1, то мгновенно произойдет взрыв. Управляемая цепная реакция происходит в ядерном реакторе. Элементы ядерного реактора:

1. Ядерное горючее (уран, плутоний)

2. Замедлитель (графит, кадий, бор)

3. Теплоноситель (вода, жидкий натрий)

4. Стержни регулирующие ядерные реакции (кадмий, бор).

Основными элементами ядерного реактора является ядерное горючие, замедлитель нейтронов и устройство для регулирования скорости реакции. Впервые цепная реакция деления урана была осуществлена в США под руководством Ферми в декабре 1942. В СССР впервые ядерный реактор был запущен 23 декабря 1946 года во главе с Курчатовым. Атомные электростанции строятся в европейской части страны. Это связано с преимуществом АЭС перед ТЭС, работающие на органическом топливе. Атомные электростанции не потребляют атмосферный кислород и не засорят среду золой и продуктами сгорания. Термоядерная реакция – это реакция окисления легких ядер при очень высокой температуры. Для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстояния около 10 см, чтобы они попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствует кулоновское взаимодействия отталкивания ядер, которое может быть преодолено только за счет большой кинетической энергии. При слиянии тяжелого водорода – дейтерия (H) со сверх тяжелым изотопом водорода тритием (H) выделяется около 3,5 мдн, H^2+H^3->He^4+n – Это термоядерная реакция.