Физика пәнінен 11-сыныпқа арналған таныстырылым

Цепные ядерные реакции. Ядерные реакторы. Ядерный синтез. Термоядерная реакция

11.7.2.3- объяснять процессы распада

Цель обучения :

Критерий успеха : Учащиеся достигают ЦО, если объясняют процесс цепных ядерных реакций, понимают назначение ядерного реактора и знают, как протекает термоядерная реакция

Ядро урана - 235 имеет форму шара. Поглотив нейтрон, ядро возбуждается и начинает деформироваться.

Оно растягивается из стороны в сторону до тех пор, пока кулоновские силы отталкивания между протонами не начнут преобладать над ядерными силами притяжения.

После этого ядро разрывается на две части и осколки разлетаются со скоростью 1/30 скорости света. При делении ядра образуются еще 2 или 3 нейтрона.

Явление лавинообразного роста числа деления ядер называется цепной реакцией деления ядер.

Цепной ядерной реакцией называется процесс, в котором определенная ядерная реакция вызывает такие же последующие реакции.

Физическую величину, характеризующую степень размножаемости нейтронов, называют коэффициентом размножения нейтронов.

Коэффициентом k размножения нейтронов называется отношение числа нейтронов в любом поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

Условия протекания цепной реакции в уране-235: - минимальное количество топлива (критическая масса), необходимое для проведения управляемой цепной реакции в атомном реакторе;

скорость нейтронов должна вызывать деление ядер урана; - отсутствие примесей, поглощающих нейтроны.

Критическая масса: - если масса урана мала, нейтроны будут вылетать за его пределы, не вступая в реакцию;

- если масса урана велика, возможен взрыв за счет сильного увеличения числа нейтронов;

- если масса соответствует критической, протекает управляемая цепная реакция.

Первые ядерные реакторы

Впервые цепная ядерная реакция урана была осуществлена в США коллективом ученых под руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.

Первые ядерные реакторы

В СССР первый ядерный реактор был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом физиков, который возглавлял ученый Игорь Васильевич Курчатов

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Основные элементы ядерного реактора:

ядерное горючее(уран 235, уран 238, плутоний 239);

замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит и др.);

теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.);

Регулирующие стержни (бор, кадмий) - сильно поглощающие нейтроны

Защитная оболочка, задерживающая излучения (бетон с железным наполнителем).

Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор.

При выдвинутых из активной зоны реактора стержнях k> 1.

При полностью вдвинутых стержнях k< 1.

Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции.

Вопросы на закрепление

1. Что называют ядерным реактором?

2. Что является ядерным горючим в реакторе?

3. Какое вещество служит замедлителем нейтронов в ядерном реакторе?

4. Каково назначение замедлителя нейтронов?

5. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются?