Реферат: Элементы ядерной физики - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Элементы ядерной физики

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 706 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

1 Элементы ядерной физики 1.1 Строение ат омов , ядер Как известно , в се в мире состоит из молекул , которые представляют собой сложные комплексы взаимодействующих атомов . Молекулы - это наименьшие частицы вещества , сохраняющие его свойства . В состав молекул входят атомы различных химических элементов . Химические элемент ы со стоят из атомов одного типа . А том , мельчайшая частица химического элемента , состоит из "тяжелого " ядра и вращающихся в округ электронов . Кликните мышко й в картину , чтобы посмотреть анимированную версию. Кликните мышко й в картину , чтобы посмотреть анимированную версию. Ядра атомов образованы совокупностью положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов . Эти частицы , называемые нуклонами , уд ерживаются в ядрах короткодействующими силами притяжения , возн икающими за счет обменов мезонами , частицами меньшей массы . Ядро элемента X обозначают как или X-A, например уран U-235 - , где Z - заряд ядра , равный числу протонов , определяющий атомный номер ядра , A - массовое число ядра , равное суммарному чис лу протонов и нейтронов . Ядра элементов с одинак овым числом протонов , но ра зным числом нейтронов называются изотопами (н апример , уран имеет два изотопа U-235 и U-238); ядра при N=const, z=var - изобарами . 1.2 Ядерные реа кции Ядра водорода , протоны , а также нейтроны , электроны (бета-частицы ) и одиночны е ядра гелия (называемые альфа-частицами ), могут существовать автономно вне ядерных с труктур . Такие ядра или иначе элементарные частицы , двигаясь в пространстве и приближа ясь к ядрам на расстояния порядка попереч ных размеров ядер , могут взаимодействовать с ядрами , как говорят участвовать в реакции . При этом частицы могут захва тываться ядрами , либо после столкновения - меня ть направление движения , отдавать ядру часть кинетической энергии . Такие акты взаимодейст вия называются ядерными реакциями . Реакция бе з п роникновения внуть ядра называет ся упругим рассеянием . После захвата частицы составное ядро находится в возбужденн ом состоянии . "Освободиться " от возбуждения ядр о может несколькими способами - испустить каку ю-либо другую частицу и гамма-квант , либо р аздел иться на две неравные части . Соот ветственно конечным результатам различают реакци и - захвата , неупругого рассеяния , деления , ядер ного превращения с испусканием протона или альфа-частицы . Дополнительная энергия , освобождаемая при ядерных превращениях , част о имеет вид потоков гамма-квантов . Вероятность реакции характеризуется величино й "поперечного сечения " реакции данного типа 1.3 Радиоактивность Радиоактивность вошла в сознание человечества всего лишь примерно 100 лет то му назад . Лишь в 1986 году А. Бекерель обнаружи л некие х-лучи , засвечивавшие фотопл астинк и . Затем было установлено , что радиоактивность - это свойство испускать потоки заряженных aльфа , бета и нейтральных гамма частиц . У силиями многих ученых было обнаружено,что aльф а-частицы представляют собой ядра гелия , бета-ч астицы - электроны , а гам м а-частицы - поток квантов света . Было установлено , что многие вещества являются естественными излучат елями частиц , из которых некоторые , как на пример радий , оказались очень интенсивными ис точниками радиации . Различные комбинац ии нуклонов в ядрах управляют ся закон ами ядерных взаимодействий , взаимное положение и движения внутри ядер определяется действ ием короткодействующих ядерных сил . Известно,что существует некоторая зависимость между числом протонов и нейтронов в ядрах , в рамка х которой реализуется стаб и льность ядер . Эта зависимость для устойчивых ядер имеет вид : Из этой формулы следует,что при малых массовых числах 1>10 число протонов растет как корень к убический из числа А . О тклонение от этой "линии устойчивости ядер ", избыток числ а нуклонов приводит к тому , что ядра а томов претерпевают радиоактивные превращения стр емясь уменьшить степень отклонения и перейти к более стабильной конфигурации нуклонов . Различные виды радиоакти вных превраще ний можно описать : , где X * - составное ядро , A=A 1 +A 2 , Z=Z 1 +Z 2 , E - выделенная энергия . Дочерние продукты радиоактивных процессов могут также претерпе вать распад - так возникают цепочки радиоактив ных превращений . Важной разновидностью радиоактив ных превращений является т.н . спонтанное делен ие тяжелых ядер , открыт ое Флеровым и Петржаком в 1942 году . Радиоактивный распад это процесс статистический , т.е . управляемый ве роятностными законами i. Однако , в среднем , за времена большие времен характерных внутренних процессов - это вполне детерминированное явле ние . Так , мож н о записать уравнение радиоактивного распада , имеющее вид или где А i - число ядер изотоп а А i в еди ни це обьема , - константа радиоактивного распада изо топа А i . Величина определяет другую , часто испол ьзуемую характеристику радиоактивного распада изотопов - период полураспада T 1/2 : - время в течение которого количество в ещества за счет радиоактивного распада уменьш ается в два раза . Интенсивность радиоактивного распада измеряе тся в единицах , называемых "б еккерель " (1 Бк = 1 распад / 1 сек ). Ва жная е диница интенсивного радиоактивного распада - кюри (1 кюри = 3,7*10 10 Бк = 37 ГБк ) 1.4 Деление яде р Деление тяжелых ядер происходит при захвате нейтронов . Пр и этом испускаются новые частицы и освобо ждается энергия связи ядра , передаваемая оско лкам деления . Это фундаментальное явление было открыто в конце 30-ых годов немецким и учеными Ганом и Штрасманом , что заложило основу для практического использования ядерн ой энергии . Кликните мышко й в картину , чтобы посмотреть анимированную версию. Ядра тяжелых э лементов - урана , плутония и некоторых других интенсивно поглощают тепловые нейтроны . После акта захвата нейтрона , тяжелое ядро с вер оятностью ~0,8 делится на две неравные по массе части , называемые осколками или продуктами деления . При этом испускаются - быстрые нейтроны / (в среднем около 2,5 нейтронов на каждый акт деления ), отрицательно заря женные бета-частиц и нейтральные гамма-ква н ты , а энергия связи частиц в ядре преобразуется в кинетическую энергию осколко в деления , нейтронов и других частиц . Эта энергия затем расходуется на тепловое во збуждение составляющих вещество атомов и моле кул , т.е . на разогревание окружающего вещества . По сле акта деления ядер рожденные при делении осколки ядер , будучи нестабил ьными , претерпевают ряд последовательных радиоакт ивных превращений и с некоторым запаздыванием испускают "запаздывающие " нейтроны , большое чи сло альфа , бета и гамма-частиц . С другой с тороны некоторые осколки обладают способностью интенсивно поглощать нейтроны . Дифференциальное уравнение превращений оскол ков деления можно записать в виде : где A i - число ядер изотопа i в единице объема , Q(t) - число актов деления в единице объема в еди ницу времени в момент t, - выход изотопов A i в акте деления , - константа радиоактивного распада изотопа A i , - плотность потока нейтронов , - сечение поглощения нейтронов я драми изотопа A i , - константа перехода к-того изотопа в i-тый . Для решения этой системы уравнений ну жно задать начальные условия , знать схемы и конст анты всех радиоактивных переходов . Суммируя по группам изотопов , имеющих то т или иной тип радиоактивности , можно опре делить интенсивность радиоактивного распада в функции времени . В [3] пр едставлены детали и результаты таких расчетов . Наиболее значимые осколки деления - Kr, Cs, I, Xe, Ce, Zr и др . В Таблице 1 [ ] даны некоторые характеристики осколков деления Таблица 1. Характ еристики некоторых радионуклидов и продуктов деления урана -235 Имя нукл ида Период полураспад а Е , дни Выход при делении , % Количеств о радиоактивности в реакторе мощностью 3412 МВт , работавшего три года , млн . кюри Изотопы иода иод -131 8,04 2,88 87 иод -132 0,095 4,30 130 иод -133 0,866 6,70 180 иод -135 0,276 6,55 170 Благородные газы криптон -85 3,95 1,30 0,66 криптон -85м 0,187 1,30 32 криптон -87 0,053 2,56 57 криптон -88 0,119 3,64 77 ксенон -133 5,25 6,7 180 ксенон -135 0,378 6,55 38 Изотопы цезия цезий -134 753 7,81 13 цезий -137 11000 6,23 6,5 Другие осколки деления стронций -90 10300 5,94 Для многих зад ач определенный интерес представляют данные о б активн ости топливных элементов после некоторой выдержки их вне реактора . Для нас важно отметить сейчас , что осколки деления обладают значительной радиацио нной способностью . Так 1 грамм осколков деления обладает активностью ~0,3 кюри . Эта активность медленно уме ньшается по закону E=2,66*t -1,2 MeV/дел.сек , где t - время в сек . 2 Элементы ней тронной физики 2.1 Ядерный реа ктор Ядерный реактор - это техническая установка , в которой осуществляется самоподдерж ивающаяся цепная реакция деления тяжелых ядер с освобожден ием ядерной энергии . Ядер ный реактор состоит из активной зоны и отражателя , размещенных в защитном корпусе.Акти вная зона содержит ядерное топливо в виде топливной композиции в защитном покрытии и замедлитель . Топливные элементы обычно им еют вид тонких сте р жней . Они с обраны в пучки и заключены в чехлы . Та кие сборные композиции называются сборками ил и кассетами . Вдоль топливных элементов двигается теплоноситель , который восп ринимает тепло ядерных превращений . Нагретый в активной зоне теплоноситель двигается по контуру циркуляции за счет работы насосов либо под действием сил Архимеда и , проходя через теплообменник , либо паро генератор , отдает тепло теплоносителю внешнего контура . Перенос тепла и движения его н осителей можно представить в виде простой схемы : 1. Реактор 2. Теплообменник , парогенерато р 3. Паротурбинная установка 4. Генератор 5. Конденсатор 6. Насос 2.2 Размножение нейтронов Размножение нейтронов является ос новой самоподдерживающейся цепной реакции делени я ядер . Цикл размножения нейтронов начинается с акта захвата нейт рона ядром тяжелых (U-235, Pu-239 и других "делящихся ") элементов . Инте нсивность захватов , т.е . ч исло актов захватов нейтронов в единице о бъема в единицу времени есть где n - плотность нейтронов , v - их скорость , - плотность ядер поглоти теля , - вероятность поглощения нейтрона , т.н . сечение поглощен ия . Индекс c означает "capture", т.е . захват . Величина nv= - называется потоком нейтронов , - макроскопическим сечением погло щения . При каждом акт е деления ядер тяжелых "делящихся " элементов испускается 2-3 новых , "быстрых " нейтронов . Это число обозначают v f . Пересчитывая на о д ин акт захвата нейтрона , это число следует умножить на вероятность деления относительно деления и радиационного захвата , т.е . отно шение и . Произведение обозначают v c . Это число вторичных быстрых нейтронов на один акт захвата нейтрона ураном -235, равно примерно 2. Учитывая что топливо реакторов содержит большую долю неделящегося изотопа урана -238, число новых нейтронов на один акт захвата в уране топлива сос тавляет Число новых нейтронов , родившихся в ед инице объема топлива в единицу времени ес ть Эти нейтроны сталкиваясь с ядрами окр ужающего топлива могут произвести дополнительные акты деления ядер топлива , произвести как говорят "размножение на быс трых нейтр онах ". Это умножение поколения нейтронов обозн ачают буквой . Далее нейт роны , сталкиваясь с ядрами замедлителя,теплоносителя и констру ктивных элементов теряют свою энергию , "замедляются " . При этом некоторая их доля поглощается (без делени я ) на резонансах сечения поглощения тяжелых элементов и выбывает из игры , а некотор ая дифф ундирует во внешнее пространство и тем самым также теряется . Долю нейтронов "избежавших резонансный за хват " обозначают через , а долю избежавших "утечку "п ри замедлении - через . Тогда число "замедлившихся " нейт ронов в единицу времени в единице объема , ставших "тепловыми ", т.е . потерявших свою э нергию рождения (~ 2 М ev) есть , где - геометрический параметр , - "возраст " нейтронов . Эти нейтроны , "дифундиру я " в среде , могут потеряться за счет утечки и по глощения в материалах активной зоны . Долю нейтронов , избежавших утечку при диффузии в тепловой области энергии (~kT ev) обозначают через , а долю нейтронов поглощенных в тяжелых элементах относительно полного п оглощения во всех материалах активной зоны через . Число нейтронов прошедших весь нейтронный цикл на один нейтрон , поглощен ный в тяжелых элементах , т.е . прошедших цикл размножения , замедления , диффузии в теп ловой области есть = k eff Произведение называют коэффициентом размножения нейтронов в бесконечной среде - k "бесконе чное ", а - эффективным коэффициентом размноже ния нейтронов в конечной с реде , k - "эффе ктивное ". Реактивность Реактор называется критическим , ес ли число новых нейтронов при каждом акте их захвата ядрами урана , избежавших резон ансный захват в уране -238 и утечку из ре актора при замедлении и диффузии , точно ра вно числу поглощен ных . Это состояние c оответствует равенству k eff =1 Величина 1-k eff /k eff =r н азывается реактивностью . Эта величина определяет темп разгона реактора при r>0 . 3 Литература 1. Э . Ферми "Ядер ная физика ", пер . с англ ., Москва , изд . "И ностранная литература ", 1951 г. 2. В.Е . Левин "Ядер ная физика ", Москва , Атомиздат , 1975 г. 3. А.С . Герасимов , Т.С . Зарицкая , А.П . Рудик "Спра вочник по образованию нуклидов в ядерных реакторах ", Москва , Энергоатомиздат , 1989 г. 4. В.Д . Сидоренко , В.М . Колобашкин , П.М . Рубцов , П.А . Ружанск ий "Ради ационные характеристики облученного ядерного топ лива ", справочник , Москва , Энергоатомиздат , 1983 г.
1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Как соблазнить девушку:
1. Давай?! Это самое...
2. Да ладно тебе! Что ты, как эта?..
3. Ну вот. Так бы сразу...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Элементы ядерной физики", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru