Слайд 2
К 20-м годам XX - атомы и атомные
ядра, имеют сложную структуру.
К настоящему времени - атомные
ядра различных элементов состоят из 2х частиц, протонов и нейтронов.
Слайд 6
Для характеристики атомных ядер ….
Слайд 10
Радиусы ядер хорошо аппроксимируются выражением…..
Плотность числа нуклонов постоянна
во внутренней области ядра
и уменьшается до нуля вблизи его
поверхности.
(6)
Слайд 12
Энергия связи и масса ядер
(7)
Энергия, выделяющаяся при образовании
ядра
Слайд 13
Удельная энергия связи… на один нуклон:
(8)
Слайд 14
х
Аналогично энергии связи электрона в атоме!
Слайд 15
Протоны и нейтроны связаны в ядре ядерными силами.
Большая плотность ядерного вещества
(~1017 кг/м3).
В ядре реализовано самое
интенсивное из всех видов –
т.н. сильное взаимодействие.
ЯС притяжения между нуклонами
в сотни раз больше
электромагнитных сил отталкивания (протоны в ядре).
Ядерные силы (ЯС)
Слайд 17
5) зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов.
6) не являются центральными.
Слайд 18
Ядерные реакции (ЯР)
В результате ЯР - новые радиоактивные
изотопы, в том числе, которых нет в естественных условиях
Слайд 19
Наиболее интересны для практики – ЯР при взаимодействии
ядер с нейтронами.
(лишены заряда, свободно проникают в атомные
ядра и вызывают их превращения).
Э. Ферми : ЯР вызываются не только быстрыми, но и медленными нейтронами движущимися с тепловыми скоростями.
Первая ЯР (1932 г.) - при бомбардировке протонами большой энергии, полученных на ускорителе:
Слайд 20
В любой ядерной реакции выполняются: законы сохранения :
электрических
зарядов и массовых чисел:
Равны до и после реакций
2) энергии,
3) импульса,
4) момента импульса.
Слайд 23
Порог ядерной реакции
Эндотермические (с поглощением энергии) ЯР возможны
при ударе ядра частицей с пороговой кинетической энергией
(с
меньшей ЯР невозможны):
(1)
(2)
Слайд 24
Эффективное сечение σ ЯР.
σ – характеризует вероятность того,
что при падении пучка частиц на вещество произойдёт ЯР
[] - (1барн = 10–28 м2).
σ интерпретируется как площадь сечения ядра X, попадая в которую налетающая частица вызывает ЯР.
Слайд 25
Возможны два принципиально различных способа освобождения ядерной энергии:
1)
Реакция деления ядер тяжелых элементов
2) Реакция синтеза ядер легких
элементов (термоядерный синтез)
Слайд 26
Реакция деления тяжелых ядер - нестабильное ядро делится
на два крупных фрагмента сравнимых масс.
Реакция в общем виде…
Слайд 27
Объяснение в капельной модели..
В процессе деления ядро изменяет
форму : шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два
сферических осколка.
Слайд 28
Нейтроны c энергией ~1 МэВ и выше,
вызывают деление ядер урана, тория, плутония и др:
,
Эти
ядра делятся нейтронами любых энергий, но особенно эффективно медленными нейтронами:
(3)
Слайд 33
Ядерный (или атомный) реактор - устройство, в котором
поддерживается управляемая ЦР.
Это тепловая машина.
Выделение тепла - за
счет экзотермической реакции деления ядер.
1 МВт мощности - 3·1016 актов деления ядер в секунду.
Первый ядерный реактор был построен в 1942 г. в США под руководством Э. Ферми.
В СССР - в 1946 г.- под руководством И. В. Курчатова.
Слайд 36
При выдвинутых из АЗ стержнях k > 1.
При полностью вдвинутых стержнях
k < 1.
Вдвигая стержни
внутрь АЗ можно в любой момент времени приостановить развитие ЦР.
Слайд 37
Модели ядерных реакторов :
-
Гомогенные реакторы (в АЗ
- смесь ядерного топлива и замедлителя.
Гетерогенные реакторы – в
АЗ замедлитель, в который помещаются кассеты с ядерным топливом - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Энергия выделяется в ТВЭЛах.
Слайд 38
Реакторы типа ВВРд (PWR)-
водоводяной реактор (строится в Беларуси)
Слайд 39
Сборка гетерогенного реактора
В гетерогенном реакторе ядерное топливо распределено
в активной зоне дискретно в виде блоков, между которыми
находится замедлитель нейтронов
Слайд 40
ЯВЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ
1.Радиоактивность атомных ядер.
2.Виды распада ядер. Закон радиоактивного
распада.
3.Взаимодействие излучения с веществом.
4. Дозы и биологическое действие ионизирующего
излучения
Слайд 41
Радиоактивность - способность нестабильных ядер самопроизвольно превращаться в
другие ядра
с испусканием радиоактивного излучения.
Естественная радиоактивность -
у существующих в природе неустойчивых изотопов.
Искусственная радиоактивность – у изотопов, полученных в результате ЯР.
Оба явления подчиняется одним и тем же законам.
Слайд 42
Впервые А. Беккерель (1896 г.) обнаружил, что соли урана испускают
неизвестное излучение, проникающее через непрозрачные для света преграды и
вызывают почернение фотоэмульсии.
М. и П. Кюри (1898 г. ) обнаружили радиоактивность тория и открыли 2 новых радиоактивных элемента – полоний и радий.
Э.Резерфорд, его ученики и др. далее исследовали природу радиоактивных излучений ……
Слайд 43
…..радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно
и отрицательно заряженные и нейтральные…..
К – свинцовый контейнер, П
– радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка.
Слайд 45
Основные типы радиоактивности
Альфа-распад
Например:
Слайд 47
Основной закон радиоактивного распада
Слайд 50
Среднее время жизни материнского ядра
(4)
Слайд 54
…это - число распадов, происходящих в нем в
единицу времени.
(3)
Слайд 56
в) захватом электрона из К- оболочки атома.
Слайд 62
К-захват
При захвате ядром электрона
(с электронной К-оболочки)
происходит
превращение одного из протонов ядра в нейтрон, что сопровождается
испусканием нейтрино:
Слайд 66
Характер взаимодействия излучения с веществом зависит от:
его вида, энергии, плотности потока, а также от физических
и химических свойств самого вещества.
Слайд 67
Упругое рассеяние частиц ИИ– процесс столкновения частиц ……меняются
только их импульсы, а внутреннее состояния остаются неизменным.
Неупругое рассеяние
частиц ИИ приводит к изменению их внутреннего состояния, превращению в другие частицы или дополнительному рождению новых частиц.
Слайд 68
Пробег R - минимальная толщина в-ва в направлении
скорости частиц ИИ до их остановки или полного поглощения
в-вом.
Слайд 72
Проникающая способность всех видов ИИ зависит от энергии
частиц или квантов.
Слайд 73
Дозы и биологическое действие ионизирующего излучения
Доза поглощения
- энергия ИИ, которая поглощается при прохождении через единицу
массы вещества.
СИ -1 Грей (Гр) → 1кг вещества поглощает 1 Дж
энергии излучения.
1 Рад = 10-2 Гр
Слайд 75
Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или
ткани, умноженная на коэффициент качества данного излучения.
СИ -
Дж/кг, зиверт (Зв).
Слайд 76
Коэффициент качества излучения
Минимальная летальная доза для человека -
6 Зв за один раз.