Навигация
РЕФЕРАТ
на тему: «Ядерні реакції»
План
1. Природа ядерних реакцій. Поріг і механізм ядерних реакцій.
2. Реакції ділення. Ланцюгова реакція. Використання ядерної енергії.
3. Термоядерні реакції. Енергія зірок. Керований термоядерний синтез.
1. Природа ядерних реакцій. Поріг і механізм ядерних реакцій
Ядерні реакції – це штучне перетворення ядер одних хімічних елементів в ядра інших хімічних елементів під дією на ядра – мішені частинок-снарядів. Вперше ядерну реакцію здійснив у 1919 році Резерфорд, діючи -частинками з енергією біля 7.5 МеВ на ядра азоту 
:
(1.1)
Ядерні реакції відбуваються з виконанням законів збереження сумарного масового числа ( верхні індекси ) і сумарного електричного заряду ( нижні індекси ). При здійсненні ядерних реакцій виконуються також закон збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу тощо.
Ядерні реакції можуть бути ендотермічними ( з поглинанням енергії ) і екзотермічними ( з виділенням енергії ).
Найменша енергія частинки-снаряду при якій можлива ендотермічна ядерна реакція, називається енергетичним порогом ядерної реакції.
Екзотермічні реакції не мають енергетичного порога і можуть відбуватись при будь-яких значеннях енергії частинок-снарядів. Однак імовірність ядерних перетворень зростає з ростом енергії частинок -снарядів. В ядерній реакції, яку спостерігав Резерфорд у 1919 році, вперше виявлено вільні протони, які до цього часу ще не реєструвались. Ця ядерна реакція відбувається протягом дуже малого часу 
необхідного для пролітання нуклоном з швидкістю, близькою до швидкості світла, через ядро. Такі реакції називають прямими ядерними реакціями.
В 1930 році здійснена пряма ядерна реакція взаємодії - частинки з ядром берилію і утворенням вільних нейтронів. Нейтронне випромінювання мало досить велику проникну здатність через відсутність електричного заряду.
(1.2)
З відкриттям нейтронів (Чедвік, 1932р.) розпочалась ера різноманітних ядерних реакцій.
В основі переважної більшості ядерних реакцій є зіткнення частинок-снарядів ( до яких відносяться нейтрони, -частинки, протони, дейтрони ) з ядрами-мішенями. Частинка-снаряд повинна мати достатню енергію для подолання значного потенціального бар’єра кулонівських сил відштовхування ядра-мішені. Проникнувши в ядро-мішень частинка-снаряд застрягає в ньому, передаючи при цьому свою енергію значному числу нуклонів в радіусі дії ядерних сил. Якщо ядро-мішень, одержавши таку енергію, стає збудженим протягом часу 
то такі ядерні реакції відбуваються через складене або компаунд-ядро.
Складене, або компаунд-ядро через час 
переходить в нормальний стан, випромінюючи іншу частинку. Схематично ядерні перетворення через проміжне складене ядро виглядять так:
(1.3)
або
де 
вихідне ядро – мішень; а – частинка – снаряд; 
складене або компаунд-ядро; b – частинка, яка вилітає з ядра внаслідок реакції; 
ядро, яке є продуктом ядерної реакції.
Серед ядерних реакцій, які відбуваються через складене ядро слід відмітити ядерні реакції відриву і ядерні реакції захоплення.
При ядерних реакціях відриву частинки – снаряди (дейтрони) віддають ядру – мішені або один протон, або один нейтрон згідно з схемою:
(1.4)
При ядерних реакціях захоплення ядро – мішень поглинувши один протон, або один нейтрон випромінює дейтрон:
(1.5)
Прямі ядерні реакції, а також ті, які відбуваються через складене ядро, потребують досить великих енергій налітаючих частинок.
Якщо складене ядро переходить в нормальний стан через час значно більший 
то говорять, що в такому випадку відбувається штучна радіоактивність. Такою реакцією може бути така реакція:
Знайдемо тепловий ефект ядерної реакції, яка здійснюється за схемою 
Запишемо спочатку баланс енергій в цій ядерній реакції, враховуючи, що повна енергія ядер дорівнює енергії спокою і кінетичній енергії:
де індексами а і в позначені енергії відповідних частинок ЕА і ЕВ; Е1 – кінетична енергія ядра-мішені; Е2 – кінетична енергія вихідного ядра.
Згрупуємо енергії спокою в лівій частині, а кінетичні енергії – в правій:
Зміна кінетичної енергії в реакції дорівнює абсолютному значенню зміни енергії спокою і називається тепловим ефектом ядерної реакції Q.
. (1.6)
У випадку, коли відповідні маси спокою взяті у а.о.м., тепловий ефект реакції Q дорівнює:
(1.7)
Похожие работы
... - к распаду на более легкие части (реакции деления ). Соответствующие находящимся в средней части таблицы Менделеева химическим элементам ядра обладают максимальной энергией связи и поэтому стабильны. Исторически ядерная реакция деления в земных условиях была осуществлена раньше, чем реакция синтеза. Цепная реакция деления ядер урана. В природе помимо широко распространенного стабильного изотопа ...
... и может распасться. При этом внутриядерная энергия - W перейдет в кинетическую энергию осколков X1 и X2. Кроме энергии в ядерных реакциях сохраняется электрический заряд Z = Z1 + Z2, число нуклонов A = A1 + A2. Выполняются также и ряд дополнительных законов сохранения, о которых будет сказано в разделе, посвященном свойствам элементарных частиц. Рис. 5 Деление ядер урана Анализ ...
... и создании ядерного оружия. В Германии в 1942 году неудачи на германо-советском фронте повлияли на сокращение работ из-за недостатка финансирования “уранового проекта”, т.к. он не давал сиюминутных выгод по созданию ядерного оружия. А в США работа тем временем идет по двум направлениям: выделение урана-235 из природной смеси, а точнее – поиск наиболее эффективного метода разделения изотопов ...
... внутренний механизм взаимодействия нейтронно-физических и теплофизических процессов при любых возмущениях коэффициента размножения устанавливал новый безопасный уровень мощности. Практически безопасность ядерной энергетической установки обеспечивается, с одной стороны, устойчивостью реактора (уменьшением коэффициента размножения с ростом температуры и мощности активной зоны), а с другой стороны - ...
0 комментариев