Лекция 60. «Деление тяжелых ядер. Ядерная энергетика»

Лекция 60

«Деление тяжелых ядер. Ядерная энергетика»

В 1934 году Ферми, облучая уран нейтронами, обнаружил радиоактивные продукты.

В 1938 году Ган и Штрассман точным химическим анализом доказали, что облучение урана 238 приводит к появлению бария и лантана.

Мейтнер и Фриш доказали, что тяжелые ядра являются неустойчивыми. Возбужденное, при захвате нейтрона тяжелое ядро, может разделиться на 2 приблизительно равных осколка. При этом нуклоны исходного ядра должны распределиться между осколками деления с выполнением законов сохранения заряда и массы.

2. Цепные ядерные реакции.

Цепные ядерные реакции -это реакции в которых частицы, вызывающие реакцию, являются ее продуктами. Цепные ядерные реакции сопровождаются выделением энергии. При деление одного ядра урана выделяется 200 МэВ энергии.

Для осуществления цепной ядерной реакции используются ядра, делящиеся под влиянием быстрых и медленных нейтронов- уран -235. Природный уран содержит 1/40 урана 235, а остальное- уран 238. Поэтому сначала уран обогащают до 5% урана 235. Для увеличения вероятности деления ядер нейтроны замедляют водой или графитом. Также ядерное вещество окружают бериллиевым зеркалом -для отражения нейтронов.

Цепные ядерные реакции бывают неуправляемыми ( ядерный взрыв) и управляемыми ( число нейтронов с течением времени не изменяется). Для управления реакцией используют вещества, поглощающие нейтроны- кадмий, БОР.

Критическая масса – это минимальная масса при которой возможна цепная ядерная реакция. Для урана она составляет 50 кг.

3. Ядерный реактор.

Ядерный реактор – это устройство, где осуществляется управляемая цепная ядерная реакция.

В качестве горючего используются уран235 или плутоний. Урановые стержни, запрессованные в стальные цилиндры называют тепловыводящими элементами ТВЭлами.

Графит или тяжелая вода служат замедлителем нейтронов. Реактор окружен отражателем нейтронов и стальным кожухом, а затем бетонной защитой.

При реакции деления урана выделяется энергия. Для отвода тепла ТВЭлы омываются теплоносителем- жидким натрием или водой.

Разогретый теплоноситель перекачивают насосами в теплообменник, где вырабатывается пар, приводящий в действие паровую турбину. И ротор генератора.

Для управления работой реактора используют управляющие стержни.

С помощью реакторов получают электроэнергию, трансурановые элементы.