ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР УРАНА U Ваше имя Деление ядер

ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР УРАНА(U) Ваше имя

Деление ядер урана и цепная реакция • Деление ядер урана происходит следующим образом: вначале в ядро попадает нейтрон, словно пуля в яблоко. В случае с яблоком пуля проделала бы в нем дыру, либо разнесла бы на куски. Когда же нейтрон попадает в ядро, то он захватывается ядерными силами. Нейтрон, как известно нейтрален, поэтому он не отталкивается электростатическими силами.

Как происходит деление ядра урана • Итак, попав в состав ядра, нейтрон нарушает равновесие, и ядро возбуждается. Оно растягивается в стороны подобно гантели или знаку «бесконечность» : ∞. Ядерные силы, как известно, действуют на расстоянии, соизмеримом с размерами частиц. Когда ядро растягивается, то действие ядерных сил становится несущественным для крайних частиц «гантели» , в то время как электрические силы действуют на таком расстоянии очень мощно, и ядро попросту разрывается на две части. При этом еще излучается два-три нейтрона. • Осколки ядра и выделившиеся нейтроны разлетаются на огромной скорости в разные стороны. Осколки довольно быстро тормозятся окружающей средой, однако их кинетическая энергия огромна. Она преобразуется во внутреннюю энергию среды, которая нагревается. При этом величина выделяющейся энергии огромна. Энергия, полученная при полном делении одного грамма урана примерно равна энергии, получаемой от сжигания 2, 5 тонн нефти.

Цепная реакция деления несколькоих ядер • Мы рассмотрели деление одного ядра урана. При делении выделилось несколько (чаще всего два-три) нейтронов. Они на огромной скорости разлетаются в стороны и могут запросто попасть в ядра других атомов, вызвав в них реакцию деления. Это и есть цепная реакция. • То есть полученные в результате деления ядра нейтроны возбуждают и принуждают делиться другие ядра, которые в свою очередь сами излучают нейтроны, которые продолжают стимулировать деление дальше. И так до тех пор, пока не произойдет деление всех ядер урана в непосредственной близости. • При этом цепная реакция может происходить лавинообразно, например, в случае взрыва атомной бомбы. Количество делений ядер увеличивается в геометрической прогрессии за короткий промежуток времени. Однако цепная реакция может происходить и с затуханием. • Дело в том, что не все нейтроны встречают на своем пути ядра, которые они побуждают делиться. Как мы помним, внутри вещества основной объем занимает пустота между частицами. Поэтому некоторые нейтроны пролетают все вещество насквозь, не столкнувшись по пути ни с чем. И если количество делений ядер уменьшается со временем, то реакция постепенно затухает.

Ядерные реакции и критическая масса урана • От чего зависит тип реакции? От массы урана. Чем больше масса – тем больше частиц встретит на своем пути летящий нейтрон и шансов попасть в ядро у него больше. Поэтому различают «критическую массу» урана – это такая минимальная масса, при которой возможно протекание цепной реакции. • Количество образовавшихся нейтронов будет равно количеству улетевших вовне нейтронов. И реакция будет протекать с примерно одинаковой скоростью, пока не выработается весь объем вещества. Это используют на практике на атомных электростанциях и называют управляемой ядерной реакцией.

Радиационная физика и ее реальная опасность • В 1900 году немецкие ученые Вальхов и Гизель сообщили о том, что ими обнаружена биологическое действие радия. Узнав об этом, Пьер Кюри сразу подверг действия радия свое предплечье и получил сильный ожог. Аналогичный эффект обнаружил и Анри Беккерель. Перенося пробирку с радием в кармане, он тоже получил ожог. • Сначала ученые, работавшие с радиоактивными препаратами, не знали о смертельной опасности, которая им грозила, и потому не предпринимали соответствующих мер безопасности. Через это два поколения Кюри умерли от лучевой болезни. Енрико Ферми прожил всего 29 лет, Игорь Курчатов — 27 лет. • Но даже и тогда, когда люди стали более осторожными, никто не был застрахован от несчастных случаев. Однажды на глазах одного из сотрудников лаборатории в Лос. Аламосе Слотина два куска урана вдруг начали приближаться друг к другу, причем остановить их было нечем. Слотин резким движением отбросил полушария друг от друга. Реакция была прервана. • С удивительным спокойствием Слотин начертил схему, на которой отметил место, где находился каждый из его сотрудников в момент катастрофы, чтобы вычислить дозу облучения. «Скорая помощь» увезла сотрудников, а Слотину не пришлось долго каяться в своей нерозсудливій мужества: через девять дней он умер в больнице в страшных муках. • Действие радиации приводит к появлению у человека лучевой болезни, что может сопровождаться тошнотой, рвотой, общей слабостью, кровоизлияниями, повышением температуры, выпадением волос, поражением глаз, образованием язв и другими повреждениями.

Чернобыльская катастрофа и ликвидация ее последствий • 26 апреля 1986 года на 4 -м энергоблоке Чернобыльской АЭС произошел взрыв, который полностью разрушил реактор. В результате аварии произошел выброс радиоактивных веществ, в том числе изотопов Урана, Плутония, Йода-131 (период полураспада 8 дней), Цезия-134 (период полураспада 2 года), Цезия-137 (период полураспада 33 года), Стронция-90 (период полураспада 28 лет). Положение ухудшалось тем, что в разрушенном реакторе продолжались неконтролируемые ядерные и химические (от горения запасов графита) реакции с выделением тепла, с извержением из разлома в течение многих дней продуктов горения высокорадиоактивных элементов и заражением ими больших территорий. Остановить активное извержение радиоактивных веществ из разрушенного реактора удалось лишь к концу мая 1986 года ценой массового облучения тысяч ликвидаторов. • Радиоактивное облако от аварии прошло над европейской частью СССР, Восточной Европой и Скандинавией. Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территории Белоруссии. Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, оказались загрязненными вследствие аварии. Выброс привел к гибели деревьев, что росли рядом с АЭС на площади около 10 км 2. • После оценки масштабов радиоактивного загрязнения стало понятно, что необходимо эвакуировать город Припять, который и был осуществлен 27 апреля. В первые дни после аварии было эвакуировано население 10 -километровой зоны. В последующие дни было эвакуировано население других населенных пунктов 30 -километровой зоны. • В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн. га земель, вокруг АЭС создана 30 -километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены (закопаны тяжелой техникой) сотни мелких населенных пунктов. • Загрязнению подверглось более 200 000 км 2, примерно 70 % — на территории Белоруссии, России и Украины.

• Чернобыльская катастрофа по количеству пострадавших и пагубными последствиями значительно превосходит атомную бомбардировку Хиросимы. • В результате аварии только среди ликвидаторов умерли десятки тысяч человек, в Европе зафиксировано 10 000 случаев уродств у новорожденных, 10 000 случаев рака щитовидной железы и ожидается еще 20 000. По данным организации Союз «Чернобыль» , из 600 000 ликвидаторов 10 % умерло и 162 000 стало инвалидами. • Наибольшие дозы получили примерно 1000 человек, находившихся рядом с реактором в момент взрыва и принимавших участие в аварийных работах в первые дни после него. Эти дозы варьировались от 2 до 20 грэй (Гр) и в ряде случаев оказались смертельными. • Героическими усилиями удалось ликвидировать пожар, после чего над разрушенным реактором построили «саркофаг» — бетонную конструкцию, которая защищает всех от распространения радиационного загрязнения. • Сейчас все блоки Чернобыльской АЭС выведены из эксплуатации. Готовится новый проект строительства более современного саркофага.

Не допустить новой Хиросимы и Нагасаки! • Доктрина ядерной войны была принята в США сразу после Второй мировой войны. На первом этапе рассматривалась возможность ведения всеобщей ядерной войны, для которой характерно неограниченное, массированное и сконцентрированное по времени применение всех видов ядерного оружия как по военным, так и по гражданским целям в сочетании с другими средствами. Преимущество в такого рода конфликте должна была иметь сторона, которая первая нанесет массированный ядерный удар по территории противника с целью уничтожения его ядерных сил. • Однако такая атака могла не принести желаемого эффекта, поскольку создавала значительную вероятность нанесения ответного удара по крупным городам и промышленным центрам. Кроме того, выделение огромного количества энергии в результате взрывов, выбросы сажи и пепла в результате пожаров (так называемая «ядерная зима» или «ядерная ночь» ), и радиоактивное заражение имели бы катастрофические последствия для жизни на всей Земле. Прямо или косвенно в такую войну — «третью мировую» — оказались бы вовлечены все или большинство стран мира. Существовала вероятность того, что развязывание такой войны привело бы к гибели человеческой цивилизации, глобальной экологической катастрофе. • Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) предупреждает: угроза ядерной войны возросла в 20 раз. В ближайшее время ядерное оружие могут иметь 20 стран. Единственный путь предотвратить это — как можно скорее принять международные соглашения, запрещающие ядерные испытания. • Человечество переживает сейчас период, который войдет в историю как время величайшей битвы за мир, время, когда решалось, быть жизни на Земле или не быть. Ситуация очень сложная. Сегодня все чаще раздаются голоса против Договора о нераспространении ядерного оружия, что ограничивает количество ядерных государств. • Учитывая современное развитие технологий, ядерное оружие можно получить при условии минимальной затраты сил и средств.

• Если полвека назад стоимость разработки ядерного оружия доходила до 40 млрд. долларов, то теперь нужно не больше 300 млн. Интересное сравнение: полк современных истребителей из 24 машин стоит всего 1, 5 млрд. долларов. • Ядерное оружие становится все доступнее! • Миллионы людей по всей Земле должны понять: оставаться пассивными нельзя. Не бороться за мир — значит погибнуть! • Этот урок можно провести в виде обычного урока-лекции можно провести в форме урока-конференции. А можно объединиться с учителем истории и провести интегрированный урок-обобщение (физика + история). • Цель такого урока-конференции — систематизировать, обобщить знания о ядерном противостоянии сверхдержав середины XX — начала XXI веков и ответить на поставленные вопросы, опираясь на знания, полученные учащимися на уроках физики и истории. • Если бы результаты научной деятельности всегда служили добру! Но история человечества, к сожалению, свидетельствует об обратном. • Свидетельство тому — ядерная угроза. • «Хорошая наука — физика! Только жизнь коротка» . Эти слова принадлежат ученому, что сделал в физике очень много. Это сказал академик Игорь Васильевич Курчатов, создатель первой в мире атомной электростанции.