Физические основы ядерной энергетики АТОМНОЕ ЯДРО Вступление

Физические основы ядерной энергетики

АТОМНОЕ ЯДРО Вступление Cостав и xарактеристики атомного ядра Изотопы Взаимодействие нуклонов. Ядерные силы Энергия связи ядра. Дефект массы Ядерные реакции

Вступление Атом Ядро и электронная оболочка Нуклоны Ядро Протон Нейтрон

Какие силы? Радиоактивный распад Ядро гелия Электрон Откуда?

Cостав и xарактеристики атомного ядра me=0, 511 Мэ. В p протон mp = 1836, 2 me 1, 627 10 27 кг 938, 3 Мэ. В заряд +1 (в единицах заряда электрона) спин n нейтрон mn = 1838, 7 me 1, 675 10 27 кг 939, 6 Мэ. В заряд 0 (в единицах заряда электрона) спин

Z зарядовое число (число протонов) Заряд ядра +Ze Z порядковый номер в таблице Менделеева (атомное число) А число нуклонов (массовое число) N число нейтронов N = A Z Обозначение ядер: X символ химического элемента Пример: А =14 нуклонов Z = 7 протонов N = (A Z) = 7 нейтронов

Размер ядер

Изотопы Химические свойства изотопы Большинство элементов имеет несколько изотопов Часть изотопов радиоактивны изобары Известно около 1500 ядер, различающихся либо Z, либо А.

A-Z Нестабильные Область стабильных ядер Z Тяжелые ядра перегружены нейтронами. Тяжелые ядра неустойчивы.

Взаимодействие нуклонов. Ядерные силы Какие силы? Почему неустойчивы тяжелые ядра? Откуда электроны? Ядерные силы 1. Короткодействие 2. Зарядовая независимость 3. Нецентральные 4. Насыщение частица

Ядерные силы имеют обменный характер Электромагнитное взаимодействие Сильное взаимодействие

p + n n p +

Энергия связи ядра. Дефект массы Э н е р г и я p Э н е р г и я n Дефект массы p n

Энергия связи нуклона в ядре Энергия связи ядра Удельная энергия связи

Удельная энергия связи Синтез Деление

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ 1) X+a Y+b a, b частицами могут быть: n, p, , . 7 N 14+n 6 C 14+ 1 p 1+Q ; T(C 14 )=5600 лет Эффективное сечение реакции N n dx

Реакция деления урана 1934 г. Энрико Ферми U 235 + 0 n 1 80 осколков + 0 n 1 92 Осколки – М 1: М 2 = 2: 3 (7%) 1, 1 Мэ. В на 1 нуклон 200 Мэ. В на ядро 1 г U 2200 к. Вт·час

Важные свойства реакции деления: – при делении ядра урана выделяется в среднем 2, 5 нейтрона – часть нейтронов (0, 75%) испускается запаздыванием (от 0, 05 с до 1 мин) Цепная реакция

РЕАКЦИЯ СИНТЕЗА Наиболее приемлемая реакция На один нуклон выделяется энергии 3, 5 Мэв

Проблема: преодолеть кулоновское отталкивание 0, 35 Мэв на одно ядро 107 К 109 К Е Критерий Лоусона n >1014 м 3 с

Способы удержания плазмы Инерционное удержание Водородная бомба Т 4 Лазерный термоядерный синтез

Магнитное удержание