Россия, п.Солнцево Курской области
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до 11.05.2025
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Была в сети 22.02.2025 19:42
Реброва Инна Борисовна
учитель физики и информатики
57 лет
8 439
5 244 
Местоположение
Специализация
Презентация к уроку физики в 11 классе по теме "Ядерные реакции. Ядерный реактор".
Категория:
Физика
16.02.2020 19:49
Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку физики в 11 классе по теме "Ядерные реакции. Ядерный реактор".»
Энергия связи атомного ядра
Вспомните, каков состав ядра атома
Энергия связи атомного ядра – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны Е = m · c ² Е св = Δ M · c ²
Δ M - дефект масс- разность масс покоя нуклонов, составляющих ядро атома, и массы целого ядра M я Z· m p + N· m n Δ M = Z· m p + N· m n - M я На 1 а.е.м. приходится энергия связи = 931 МэВ
Сравнение ядерной энергии и тепловой
Синтез
4 г гелия
Сгорание
2 вагонов каменного угля
=
100 Е уд плавно убывает 3. У ядер с А 40 Е уд скачкообразно убывает 4. Максимальной Еуд обладают ядра, у которых число протонов и нейтронов четное, минимальной – ядра, у которых число протонов и нейтронов нечетное с массовым числом 40 ≤ А ≤ 100 Е уд максимальна " width="640"
Удельная энергия связи- энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра
Е св
Е уд =
А
Наиболее оптимальные способы
высвобождения внутренней энергии
ядер:
- деление тяжелых ядер;
- синтез легких ядер.
- У ядер средней части периодической системы Менделеева
2. У ядер с А 100 Е уд плавно убывает
3. У ядер с А 40 Е уд скачкообразно убывает
4. Максимальной Еуд обладают ядра, у которых
число протонов и нейтронов четное, минимальной – ядра,
у которых число протонов и нейтронов нечетное
с массовым числом 40 ≤ А ≤ 100 Е уд максимальна
Ядерные реакции
Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом
Условия :
1) Частицы вплотную приближаются к ядру
и попадают в сферу действия ядерных сил;
2) Частицы должны обладать большой
кинетической энергией (…с помощью ускорителей
элементарных частиц и ионов)
Первые ядерные реакции
Э.Резерфорд, 1932 г.
Ядерная реакция
на быстрых протонах
H e
4
4
1
7
H e+
H
L i +
→
3
1
2
2
100); 3. По природе бомбардирующих частиц: реакции на нейтронах, квантах, заряженных частицах; 4. По характеру ядерных преобразований: захват частиц с преобразованием в более массивное ядро, расщепление ядра на части при бомбардировании, переход ядра из возбужденного состояния в нормальное. " width="640"
Классификация ядерных реакций:
- По энергии частиц, которые их вызывают:
малые энергии≈ 100 эВ; средние ≈ 1 МэВ; высокие≈50 МэВ.
2. По виду ядер, которые участвуют в реакции:
реакции на легких ядрах (А 50), средних(50 А 100)
и тяжелых ядрах (А 100);
3. По природе бомбардирующих частиц:
реакции на нейтронах, квантах, заряженных частицах;
4. По характеру ядерных преобразований:
захват частиц с преобразованием в более массивное ядро, расщепление ядра на части при бомбардировании, переход ядра из возбужденного состояния в нормальное.
0, то энергия поглощается (эндотермическая). " width="640"
Энергетический выход ядерных реакций Е = Δ m·c² - разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции
Пример:
Δ m =
( m H + m H ) – (m He + m n )
3
2
4
1
1
1
2
0
Если Е 0, то энергия выделяется
(экзотермическая);
Если Е 0, то энергия поглощается
(эндотермическая).
Ядерные реакции на нейтронах
1934 г., Э.Ферми – облучали нейтронами
почти все элементы периодической системы.
Нейтроны, не имея заряда,
беспрепятственно проникают в атомные ядра
и вызывают их изменения.
Реакции на быстрых нейтронах.
Реакции на медленных нейтронах
(более эффективны, чем быстрые;
n замедляют в обычной воде)
1
24
Al + n → Na + He
27
4
2
0
11
13
1
0
Деление ядер урана
Открытие в 1938 г. О.Ган, Ф.Штрассман
Объяснение в 1939 г. О.Фриш, Л.Мейтнер
235
При бомбардировке нейтронами U
образуется 80 различных ядер.
Наиболее вероятное деление на Kr и Ba
в соотношении 2/3
91
142
Деление происходит
под действием кулоновских сил
94
Rb
α -излучение
γ -излучение
Цепная ядерная реакция
1 , то реакция развивается лавинно (неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву " width="640"
Для осуществления цепной реакции необходимо,
чтобы среднее количество освобожденных нейтронов
с течением времени не уменьшалось.
Отношение количества нейтронов
в каком-либо «поколении» к количеству нейтронов
в предыдущем «поколении» называют
коэффициентом размножения нейтронов k
Если k 1 , реакция быстро затухает ,
Если k = 1 , то реакция протекает с постоянной
интенсивностью (управляемая),
Если k 1 , то реакция развивается лавинно
(неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву
Коэффициент размножения определяют следующие факторы:
1) Захват медленных нейтронов ядрами U
или захват быстрых нейтронов ядрами U и U
с последующим делением.
2) Захват нейтронов ядрами урана без деления.
3) Захват нейтронов продуктами деления, замедлителем и конструктивными элементами установки.
4) Вылет нейтронов наружу из вещества, которое делится.
235
236
235
Чтобы уменьшить вылет нейтронов из куска урана увеличивают массу урана (масса растет быстрее, чем площадь поверхности, если форма – шар).
Минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция, называется критической массой.
В зависимости от устройства установки и типа горючего критическая масса изменяется от 250 г до сотен килограммов
Термоядерный синтез
Термоядерная реакция - реакция слияния легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающаяся выделением энергии
Энергетически очень выгодна!!!
- Самоподдерживающиеся –
в недрах Земли, Солнца и других звезд.
2. Неуправляемая – водородная бомба!!!
3. Ведутся работы по осуществлению
управляемой термоядерной реакции.
Ядерный реактор
Назначение ядерного реактора : преобразование внутренней энергии атомного ядра в электрическую энергию.
Регулирующие стержни
Активная зона
насос
теплообменник
Условия работы:
3) Для уменьшения вытекания нейтронов
активная зона окружена слоем отражателя
(графит)
5) Управление с помощью регулирующих
стержней из соединений бора и кадмия,
активно поглощающих нейтроны
1) Горючее – природный уран, обогащенный до 5% ураном-235, торий или плутоний
2) Замедлитель – тяжелая ( D 2 O )
или обычная вода
6) Система охлаждения для отвода тепла
из активной зоны реактора (вода, жидкие
металлы, некоторые органические жидкости)
7) Системы дозиметрического контроля
и биологической защиты окружающей среды
от протонов, нейтронов, γ -излучения
4) Ядерное горючее вводят в активную зону
в виде стержней. Температура 800К– 900 К
8) После 30-40 лет службы реактор
не подлежит восстановлению
Регулирующие стержни – поглощают нейтроны. При полном погружении реакция не идёт.
Активная зона:
- Урановые стержни (топливо)
- Замедлитель нейтронов (вода)
Что?
(Элементы ядерного реактора)
Зачем?
Уран – 235
(Для чего применяют)
Источник энергии, ядерное топливо
Графит, вода,
Замедляет нейтроны, теплоноситель
Отражатель
Отражает нейтроны
Бетон
Защищает от радиации
Стержни
Регулируют скорость реакции
Теплообменник
Соединяет 2 контура с водой
Насосы
Обеспечивают циркуляцию воды
Змеевик
Вода превращается в пар
Турбина
Превращает энергию пара в энергию вращения
Генератор
Превращает механическую энергию в электрическую
Конденсатор
Пар превращается в воду
Внутренняя энергия атомных ядер урана
Кинетическая энергия нейтронов и осколков
Внутренняя энергия воды
Внутренняя энергия пара
Кинетическая энергия пара
Кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора
Электрическая энергия
1942 г. в США под руководством Энрико Ферми был построен первый ядерный реактор
1946 г. в Советском Союзе под руководством Игоря Курчатова был создан первый европейский реактор.
1954 г. в Обнинске была введена в действие первая в мире АЭС. Её мощность была 50 000 кВт (современные в сотни раз больше)
Преимущества АЭС:
- Небольшое количество топлива
(1г урана эквивалентен 2,5 т нефти)
2. Экологическая чистота
(по сравнению с ТЭС)
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
Полезное для учителя
Реализация образовательных программ осуществляется с применением исключительно электронного обучения и ДОТ
Закрыть через 5 секунд
