2015-07-14
888
Состав ядра. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра атома. Ядерные реакции. Ядерная энергетика.
В 1932 году ученым Иваненко и Гейзенберг была предложена протонно- нейтронная модель атома. Состав атома и ядра можно определить например: Al e=13 эл, Z=13пр,N=A-Z=14 (нейтр). Протоны и нейтроны называются нуклонами. Ядерные силы самые сильные в природе, но они проявляются на очень коротком расстоянии, это радиус ядра. Поэтому эти силы образно называют <гигант с короткими рукам>. Ядерные силы превышают электромагнитные в 100 раз и только благодаря этим силам ядро стабильно. Изотопами называют элементы которые занимают одно и тоже место в таблице Менделеева, но отличаются от др. атомной массой. Например, Н-водрод, Н-тритий, Н дейтрий – это изотопы водорода. Изотопы были открыты в 1911 году английским химиком Содди. Изотопы имеют одинаковые химические свойства, но отличаются от друг друга радиоактивностью и физическими свойствами. Например, тяжёлая вода – это соединение дейтрия с кислородом. Замерзает при t + 3.8C, а кипение при t+102.8C. Энергия связи ядра атома называют ту энергию, которую надо затратить чтобы расщепить на основные части ядра атома. Энергия связи определяется по формуле
|
|
|
Е=ϫmc²(Дж) ϫm = дефект масс.
Ϫm = (ZmР + Nmƞ) – M ядра
Деления ядер урана было открыто 1938 году немецкими учёными Ганом и Штрассманом. Они установили, что при бомбардировке ядра урана U порядковый номер 92, атомная масса 235 нейтронами в процессе образуются осколки ядра это элементы крептоний и барий. Реакции сопровождается выбросом нейтронов от 1 до 3, которые попадают в следующие ядра. Реакция сопровождается выбросом энергии. Они не смогли обьяснить эту реакцию в 1939 году английский физик Фриш и австрийский физик Майтнер объяснили эту реакцию.
Деление ядра возможно благодаря тому что масса покоя тяжёлого ядра, больше суммы массы покоя осколков возникающих при делении ядра. Одно ядро урана даёт 200МэВ энергии. Доказано, что при полном делении одного грамма урана выделяется столько энергии сколько дают 3тонны угля или 2.5 тонны нефти при полном сгорании.
Механизм деления ядра атома урана.
Ядро урана захватывает нейтрон и начинает деформироваться, оно вытягивается и внутренние кулоновские силы ядра разрывают его на 2 части. При этом выбрасывается от 1 до 3 нейтронов. Которые попадают в следеющие ядра и вызывают их деление. Коэфицентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов во 2 поколении числу нейтронов 1 поколения. Реакция возможна в том случае когда к≥1. Если к<1, то мгновенно произойдёт взрыв. Управляемая цепная реакция происходит в ядерном реакторе. Элементы ядерного реактора;
|
|
|
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. И. В.
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 лёгких ядер водорода при очень высокой температуре. Для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстоянии 10 см и попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствует кулуновские силы взаимодействия, которое может быть преодолено только за счёт большой кинетической энергии.При слиянии тяжёлого водорода – дейтерия со сверх тяжёлым изотопом водорода тритием выделяется около 3.5 млн. МэВ.
1H2 + 1H3 2He4 + 0n1 – это термоядерная реакция.
