Презентация на тему по физике Основы,перспективы и проблемы атомной Энергетики

на камне выбито,

что в старости узнал –
по льду написано.»

ядер, было открыто А. Беккерелем в 1896 г. Он

обнаружил, что уран и его соединения испускают лучи или частицы, проникающие сквозь непрозрачные тела и способные засвечивать фотопластинку.

была засвечена излучением солей урана. Ясно видна тень металлического

мальтийского креста, помещённого между пластинкой и солью урана.

доказано, что во всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения

атомных ядер химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется на Альфа-частицы Английскими физиками Э. Резерфордом и Ф. Содди было доказано, что во всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения атомных ядер химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется на Альфа-частицы (ядра гелия), Бета - частицы Английскими физиками Э. Резерфордом и Ф. Содди было доказано, что во всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения атомных ядер химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется на Альфа-частицы (ядра гелия), Бета - частицы (электроны) и Гамма - лучи (электромагнитное излучение с очень малой длиной волны ).

образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Идентична ядру атома

гелия-4. Образуется при альфа – распаде ядер. При этом ядро может перейти в возбуждённое состояние, избыток энергии удаляется при выделении гамма-излучения. Однако вероятность перехода ядра при альфа-распаде на возбуждённый уровень, как правило, сильно подавлена,. Альфа-частицы могут вызывать ядерные реакции; в первой искусственно вызванной ядерной реакции (Э. Резерфорд, 1919, превращение ядер азота в ядра кислорода) участвовали именно альфа-частицы. Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8—15 МэВ При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию и в результате очень быстро теряет энергию.

β-лучи являются потоком электронов, скорость которых специфична для каждого

радиоактивного элемента. β-Распад — это проявление слабого взаимодействия.
β-Распад — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино.
После β-распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

вид электромагнитного излучения с чрезвычайно маленькой длиной волны и

ярко выраженными корпускулярными свойствами. На шкале электромагнитных волн оно граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот. Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями ядер элементов. Образуются при радиоактивных превращениях атомных ядер и при ядерных реакциях; γ-лучи в отличие от α-лучей и β-лучей не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью. Гамма-излучение используют при γ-дефектоскопии, контроле изделий просвечиванием γ-лучами и др.

Содди обнаружили, что при альфа - распаде происходит превращение

одного химического элемента в другой.
Реакция альфа - распада:





В дальнейшем было установлено, что превращение происходит и при бета - распаде.

Радиоактивное превращение атомных ядер.

+

+

+

распаде химического элемента образуется
элемент, расположенный в таблице Д.И.Менделеева на

2
клетки ближе к ее началу

ПРАВИЛО СМЕЩЕНИЯ ДЛЯ бета – РАСПАДА:
При бета - распаде химического элемента образуется элемент,
расположенный в таблице Д.И.Менделеева на 1 клетку ближе к ее концу.

исследований Резерфорд узнал о работе Шмидта, открывшего радиоактивность тория

(об аналогичном открытии Склодовской-Кюри он, по-видимому, не знал). Он исследовал излучения тория и обнаружил, что а-излучение тория обладает большей проникающей способностью, чем а-излучение урана. Он также констатировал, что излучение тория «неоднородно по составу, в нем присутствуют какие-то лучи большой проникающей способности». Однако точного анализа ториевого излучения Резерфорд не проводил. В 1900 г. Вилар открыл сильно проникающее слабое излучение. Лучи Вилара стали называться 7-лучами.
Оказалось, что α -, β -, γ - лучи отличаются не только проникающей способностью. Беккерель в 1900 г. показал, что р -лучи отклоняются магнитным полем в ту же сторону, что и катодные лучи. Этот результат получили супруги Кюри, Мейер, Швейдлер и другие. Эти опыты показали, как писал Резерфорд в 1902 г., что «отклоняемые лучи во всех отношениях подобны катодным лучам». Резерфорд прямо говорит о β - лучах как об электронах. Проводя опыты именно с β - лучами, В. Кауфман в 1901 г. обнаружил зависимость массы ох скорости.
В феврале 1903 г. Резерфорд показал, что и «неотклоняемые» а-лучи на самом деле «отклоняются в сильном магнитном и электрическом полях. Эти лучи отклоняются в противоположную по сравнению с катодными лучами сторону и, следовательно, должны состоять из положительно заряженных частиц, движущихся с большой скоростью».
В 1903 г. в своей докторской диссертации «Исследования о радиоактивных веществах» М. Склодовская-Кюри дала схему структуры радиоактивного излучения по отклонению их в магнитном поле, вошедшую с тех пор во все учебники.

15 декабря 1852 года. Получил научное и инженерное образование.

В 1892 году возглавил кафедру физики.
В 1894 г. стал главным инженером в управлении мостов и дорог.
В 1896 г. Беккерель случайно открыл радиоактивность.
В 1903 г. совместно с Пьером и Марией Кюри он получил Нобелевскую премию по физике "В знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности".
В 1908 году - году его смерти - он был избран постоянным членом французской академии наук. Он умер в возрасте 55 лет.

мая 1859 г. Получил домашнее образование.

В возрасте 16 лет получил ученую степень бакалавра, а спустя еще два года стал лиценциатом физических наук. С 1878 работал в минералогической лаборатории Сорбонны. Где был открыт пьезоэлектрический эффект.
В 1895 г. Кюри женился на Марии Склодовской. Начиная с 1897 г. они исследовали явление радиоактивности.
В 1903 г. им была присуждена Нобелевская премия по физике — за «исследования радиоактивности».
Умер Кюри 19 апреля 1906, переходя улицу, поскользнулся и попал под экипаж, смерть наступила мгновенно.

Родилась в 1867 году в Варшаве в семье учителя.

В 24 года она поехала в в Париж, где изучала химию и физику. Вышла замуж за Пьера Кюри. Вместе они занялись исследованием рентгеновских лучей . Не имея лаборатории, они работали в сарае, на улице, с 1898 по 1902 годы они переработали очень большое количество руды урана и выделили одну сотую грамма нового вещества — радия. Позже был открыт полоний. В 1903 году Мария и Пьер Кюри получили Нобелевскую премию . В 1911 году Склодовская-Кюри получила Нобелевскую премию по химии «за выдающиеся заслуги в развитии химии». Мария Склодовская-Кюри скончалась в 1934 году от лейкемии. Смерть ее является трагическим уроком — работая с радиоактивными изотопами, она не предпринимала никаких мер предосторожности и даже носила на груди ампулу с радием как талисман.

английский физик. Родился в городе Спринг Гроув в Новой

Зеландии в семье колесного мастера. 18 июля 1898 года Парижской академии наук была представлена работа Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри, вызвавшая огромный интерес Резерфорда. В этой работе авторы указывали, что кроме урана существуют и другие радиоактивные элементы. Позже Резерфорд ввёл одну из характеристик таких элементов — период полураспада. В 1904 году вышли две книги Резерфорда: «Радиоактивность» и «Радиоактивные превращения». Резерфорд продолжает активно работать над проблемами атомной и ядерной физики. Он открывает явление искусственного превращения химических элементов и искусственного расщепления атомных ядер. При жизни Резерфорд получил огромное количество наград. В 1908 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии за исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ.

с течением времени.
Время, в течение которого распадается

половина наличного числа радиоактивных атомов – период полураспада – Т.
Т – величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше Т, тем меньше времени живут атомы, тем быстрее происходит распад. Период полураспада урана 4,5 млрд. лет, радия 1600 лет, плутония 24 000 лет

атомов в начальный момент времени
t – время распада атомов

В.Гейзенберг (нем.) предложили протонно-нейтронную модель строения ядра:

ядро состоит из протонов и нейтронов – нуклонов.
Общее число нуклонов в ядре называется
массовым числом и обозначается А

Число протонов в ядре называется
зарядовым числом и обозначается Z

Число протонов для данного
элемента постоянное.
Число нейтронов может быть
больше числа протонов, оно
может меняться(получаем
ИЗОТОПЫ вещества)

X

A

Z

A = Z+N

массе атомных ядер.

ПРИМЕР:
Изотопы урана

92

235

U

238

92

U

удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре. Ядерные силы

действуют только на расстояниях не более 10¯¹³см и достигают величины, в 100-1000 раз превышающей силу взаимодействия электрических зарядов. Ядерные силы не зависят от заряда нуклонов. Они обусловлены сильным взаимодействием.

необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны Е

= m·c² Есв = ΔM·c²

ядер урана при бомбардировке их нейтронами учеными Отто Ганом

и Фрицем Шрассманом.
Атом урана, поглотив нейтрон, возбуждается , деформируется ( ядро вытягивается, ядерные силы ослабевают при увеличениии расстояний между нуклонами) и разрывается на две части с излучением при этом 2-3 нейтронов.
Поглощая нейтрон, ядро урана получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, приэтом внутренняя энергия ядра увеличивается. При распаде ядра часть внутренней энергии переходит в кинетическую энергию осколков, а затем за счет торможения их во внутреннюю энергию окружающей среды. Реакция деления ядер урана идет с преобладающим выделением энергии. в окружающую среду.

делении тяжелых ядер под действием нейтронов возникают новые нейтроны.

Например, при каждом делении ядра урана 92U235 в среднем возникает 2,4 нейтрона. Часть этих нейтронов снова может вызвать деление ядер. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией.
При некоторой так называемой критической массе урана число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным числу потерянных нейтронов (т.е. захваченных ядрами без деления и вылетевших за пределы куска).
Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой.

нейтронов с течением времени не уменьшалось.
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 управляемая,
Если k >1, то реакция неуправляемая, ядерный взрыв.

которой может протекать цепная ядерная реакция.
Для чистого

урана 92235U она равна 50кг.
Применяя замедлители и отражающую оболочку её можно снизить до 250г.

1г урана

=
сгорание 3 тонн
каменного угля

в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция.
Процессы в

ядерном реакторе изображены на схеме.

энергию.
Ядерный реактор -

это устройство на атомной электростанции для получения атомной энергии.
Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор. При выдвинутых из активной зоны реактора стержнях К > 1, а при полностью вдвинутых — К < 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерным реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ. Наиболее эффективное деление ядер урана-235 происходит под действием медленных нейтронов. Такие реакторы называются реакторами на медленных нейтронах. Масса каждого топливного стержня значительно меньше критической, поэтому в одном стержне цепная реакция происходить не может. Она начинается после погружения в активную зону всех урановых стержней. Активная зона окружена слоем вещества, отражающего нейтроны (отражатель) и защитной оболочкой из бетона, задерживающего нейтроны и другие частицы. Вода вокруг урановых стержней является не только замедлителем нейтронов, но и служит для отвода тепла.

1942 г. Под руководством Э.Ферми в

США был построен первый ядерный реактор.
1946 г. Под руководством И.В.Курчатова был создан первый ядерный реактор в СССР.
1954 г. В СССР была введена в действие первая в мире атомная станция.
2. Техника.
1. Космические корабли.
2. Атомные ледоколы.
3. Атомные подводные лодки.
3. Ядерное оружие.

применили США в конце Второй мировой войны против Японии.

В 1945г. Были сброшены атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.
При взрыве атомной бомбы температура достигает десятков миллионов кельвин. При такой высокой температуре образуется мощная взрывная волна и возникает мощное радиоактивное излучение.

экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением

элементовВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронамиВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-КюриВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроныВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют зарядаВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрамиВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементовВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановыхВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановых. Это оригинальное решение оказалось очень плодотворным — было получено более 60 новых радиоактивных изотоповВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановых. Это оригинальное решение оказалось очень плодотворным — было получено более 60 новых радиоактивных изотопов и открыто замедление нейтроновВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановых. Это оригинальное решение оказалось очень плодотворным — было получено более 60 новых радиоактивных изотопов и открыто замедление нейтронов (эффект Ферми), в 1936 годуВ 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановых. Это оригинальное решение оказалось очень плодотворным — было получено более 60 новых радиоактивных изотопов и открыто замедление нейтронов (эффект Ферми), в 1936 году было открыто селективное поглощение нейтронов.
С 1943 Игорь Васильевич Курчатов возглавлял научные работы, связанные с атомной проблемой. Под его руководством был сооружен первый в Москве циклотрон (1944) и первый в Европе атомный реактор (1946), созданы первая сов. атомная бомба (1949) и первая в мире термоядерная бомба (1953), сооружены первая в мире промышленная атомная электростанция (1954) и крупнейшая установка для проведения исследований по осуществлению регулируемых термоядерных реакций (1958).

запущен 25 декабря 1946 года коллективом физиков под руководством

И.В.Курчатова.

Родился в городе Сим Челябинской области в семье землемера.

В 1923 году окончил Крымский университет. Работал в Физико-техническом институте в Ленинграде. Под его руководством был сооружён первый в Москве циклотрон (1944), первый в Европе атомный реактор (1946), созданы первая советская атомная бомба (1949), первая в мире термоядерная бомба (1953), первая в мире промышленная атомная электростанция (1954), первый в мире атомный реактор для подводных лодок (1958) и атомных ледоколов (1959), крупнейшая установка для проведения исследований по осуществлению регулируемых термоядерных реакций (1958).
Курчатов был прекрасным организатором, создал советскую школу физиков-атомщиков. Он был трижды награждён званием Героя Социалистического труда (1949, 1951, 1954), удостоен Ленинской премии (1957). Четырежды лауреат Государственной премии СССР (1942, 1949, 1951, 1954). Удостоен также Большой Золотой медали им. М.В. Ломоносова, Золотой медали им. Л. Эйлера Академии наук СССР, Серебряной медали Мира имени Жолио-Кюри. Обладатель «Грамоты Почётного гражданина Советского Союза» (1949).

Обнинске была введена в действие первая атомная электростанция мощностью

5000кВт

Сейчас в нашей стране насчитывается 10 АЭС (33 ядерных энергоблока)

для атомных электростанций применяется U – уран. При цепной

реакции деления ядерного вещества выделяется значительное количество тепловой энергии, используемое для генерации электроэнергии.

в атмосферу дымовых газов. На АЭС отсутствуют отходы в

виде золы и шлаков.  Проблемы на атомных электростанциях это избыточные количества тепла и хранение радиоактивных отходов.

срок АЭС

опасность хранит в себе атом.

одеждой, кожей человека;
попавшие альфа частицы внутрь организма, представляют большую

опасность.

воздухе расстояние до 5 метров, способно проникать в ткани

организма;
слой алюминия толщиной в несколько миллиметров способно задержать бета-частицы.

толстым слоем свинца или бетона.

То, друзья, не сказка – это быль Есть на свете

город Чернобыль От рентгенов здесь звенит сосновый лес Пыль звенит, нет в мире звонче мест. Но собрался здесь такой народ Им не надо лозунгов “вперед” И не ждут здесь окончанья смен Им не важно сколько здесь рентген. Этим людям в пояс поклонюсь То лько почему же гложет грусть?! Только на глазах моих слеза Только не сказать “туда нельзя” “Не свети”, прошу сосновый лес Здесь опять работает АЭС И реактор спрятан за стеной Но один вопрос “какой ценой”.

процесс
образования эритроцитов)

2) Поражение клеток
пищеварительного
тракта и др.

органов

поражая гены в хромосомах

японских официальных лиц — 7-го уровня по шкале INES),

произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами.

Огромная мощность взрывов, высокая радиоактивность продуктов, постоянная опасность ужасных

катастроф. Где обещанная экологическая чистота и забота об окружающей среде? Никогда в прошлом энергетика не была такой угрожающе боевой. В целом метод крайне «тревожный», на который не так просто решиться даже под угрозой энергетического голода.

Более того, только благодаря ядерной энергетике существует и будет

существовать жизнь на Земле.