Физика. 11 класс

Урок 28. Ядерные реакции

Деление и синтез ядер

Ядерные реакции

Ядерные реакции

Ядерные реакции – это превращение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Энергетический выход ядерной реакции – разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции, а также разность кинетических энергий частиц, участвующих в реакции.

Цепная ядерная реакция – реакция, в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции.

Ядерный реактор – устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер.

Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой ещё может протекать цепная ядерная реакция.

Реакторы-размножители – это реакторы, воспроизводящие делящийся материал.

Термоядерные реакции – это реакции слияния лёгких ядер, происходящие при очень высокой температуре.

Изотопы – элементы с одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся массами ядер.

Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой поглощённого излучения,

эквивалентной дозой поглощённого излучения.

Решение задачи на энергетический выход ядерной реакции

Использование энергии атома

Энергия атома используется для электроснабжения маяков и спутников.

Некоторым атомам свойственна нестабильность: они склонны спонтанно распадаться с выделением заряженных частиц (альфа-, бета-), обладающих высокой кинетической энергией. При торможении выделившихся частиц в окружающем радиоактивный атом веществе, их энергия постепенно переходит в тепловую, и вещество нагревается. Многие знают, что на атомных станциях тепло, выделяющееся в ходе цепной реакции деления ядер урана, используется для испарения воды. Образующийся пар поступает на турбогенератор, который вырабатывает электроэнергию. Но в данном случае мы управляем реакцией деления, а значит – управляем нагревом воды и производством электроэнергии. Процесс спонтанного распада радиоактивных ядер неуправляем и, что принципиально, не имеет цепного характера. Но, оказывается, его энергию тоже можно использовать. Процесс трансформации энергии радиоактивного распада в электричество реализован в радиоизотопных источниках электроэнергии. Они могут быть основаны на самых различных принципах преобразования. Например, в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГах) используются термоэлементы. Термоэлементом называется цепь, составленная из разнородных проводников или полупроводников. Если места контактов поддерживать при различных температурах, то в цепи возникает термо-ЭДС, а при её замыкании – протекает ток. Используя тепло радиоактивного распада для нагревания одного из контактов, мы реализуем термоэлектрическое преобразование и получаем чрезвычайно стабильный и долговечный источник электричества. Эти выдающиеся свойства РИТЭГов определили их применение в качестве энергоисточников навигационных маяков и радиомаяков (в частности, на трассе Северного морского пути и в других труднодоступных районах), метеостанций и другого оборудования. Не менее интересно их применение в космических и глубоководных аппаратах. Например, американские космические аппараты «Вояджер-1, -2», «Кассини», а также спускаемые зонды первого и второго «Викингов» были снабжены радиоизотопным «сердцем». Сегодня «Вояджер-1» находится практически на границе Солнечной системы и продолжает надежно работать. Учёные полагают, что радиоизотопные термоэлектрические генераторы будут надежно действовать до 2025 года (а запущен «Вояджер-1» был в 1977 году). Таким образом, этот космический аппарат может стать первым искусственным телом, пересёкшим границы Солнечной системы. Советские «Луноходы» обогревались теплом радиоактивного распада, а на ряде космических аппаратов были установлены ядерные реакторы «Бук» и «Топаз». Сегодня эти космические аппараты выведены на орбиту захоронения, находящуюся в 1000 км от Земли. «Луноход-1» 14 Радиоизотопные источники энергии незаменимы при исследовании дальнего космоса, тех его точек, где солнечный свет уже не удастся использовать для получения электричества при помощи фотоэлементов. В будущем радиоизотопные источники тепла и электроэнергии могут быть использованы в межзвездных зондах, боевых лазерах космического применения, беспилотной технике, глубоководных станциях постоянного базирования, медицине и робототехнике (основной источник питания роботов-андроидов).

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6