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
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

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.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ворону то и дело кидало в штопор - хорошее варенье на помойку не выбросят!
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 - 2016
Рейтинг@Mail.ru