авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

«Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С. Рязанский государственный университет ...»

-- [ Страница 5 ] --

Число нейтронов в таком ядре N = A - Z. (4) Атомы одного и того же элемента могут содержать разное количество нейтронов N. Такие атомы называют изотопами. Изотопы имеют одинаковое значение Z и отличаются значением А. Изотопы существуют у всех без исключения элементов, начиная от водорода ( 11Н, ) и кончая самым тяжелым природным элементом - ураном ( 235U, 2 1Н 1Н U и др.).

ВОПРОСЫ 1. Что представляет собой модель атома Томсона?

2. Почему с точки зрения классической физики электрон, движущийся по орбите вокруг ядра, должен испускать электромагнитные волны ?

3. Сколько протонов и нейтронов в ядре изотопа 238U ?

4. Как были обнаружены изотопы?

ОТВЕТЫ 1. Согласно Томсону, атом должен представлять собой сплошное, положительно заряженное тело с «вкрапленными» в него электронами.

Модель Томсона использовалась в физике до планетарной модели атома.

Она позволила объяснить поляризацию атомов и дисперсию света.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

2. В классической физике любая заряженная частица испускает электромагнитное излучение, если движется с ускорением. Электрон на атомной орбите является именно такой частицей. Даже при равномерном вращении он движется с отличным от нуля ускорением, равным центростремительному ускорению.

3. Ядро изотопа 238U содержит 92 протона и 146 нейтронов.

4. Изотопы были впервые обнаружены Томсоном по расщеплению пучка ионов одного и того же элемента в магнитном поле.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

§ 7.3. Квантовые постулаты Бора. Испускание и поглощение света атомом. Лазер Квантовые постулаты были сформулированы Н. Бором в 1913г.

Они приписывали атому ряд свойств, выходящих за рамки классической физики.

Первый постулат Н. Бора утверждает, что атом может существовать лишь в особых стационарных состояниях с энергией Еn, не излучая и не поглощая энергии.

В соответствии с вторым постулатом, атом излучает и поглощает энергию лишь при переходе из одного стационарного состояния в другое, причем каждый переход сопровождается излучением или поглощением одного кванта энергии, т.е.

h = En - Em, (1) где h - постоянная Планка, - частота излучения, En, Em - значения энергии атома в стационарных состояниях.

Формулируя свои постулаты, Н. Бор стремился снять противоречия между классической физикой и планетарной моделью атома Э.

Резерфорда. Объясняя результаты рассеяния -частиц, планетарная модель атома вступала в противоречие с классической физикой, согласно которой системы, подобные планетарной модели, существовать долго не могут.

Электрон, движущийся по своей орбите с центростремительным ускорением, должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Его энергия при этом будет уменьшаться и он достаточно быстро (в течение примерно 10-6 с) должен упасть на ядро.

Постулаты Н. Бора превращали планетарную модель атома в устойчивую систему. Согласно Н. Бору, электрон в атоме может двигаться не по любым, а лишь по особым стационарным орбитам, соответствующим стационарным состояниям атома. Находясь на такой орбите, электрон не может упасть на ядро, поскольку не излучает и не поглощает энергии. Из лучение и поглощение энергии происходит лишь при его переходе с одной стационарной орбиты на другую.

С учетом постулатов Н. Бора, планетарная модель атома (модель Бора-Резерфорда) успешно объясняет многие свойства атома. В первую очередь это касается линейчатого характера атомных спектров. По Бору линейчатая природа спектров излучения и поглощения атомов является следствием дискретности энергетических состояний, в которых может находиться атом.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

Особых успехов теория Н. Бора добилась при описании спектра водорода. Теория обнаруживала не только качественное, но и количественное совпадение с опытными данными.

Из теории Н. Бора следовало что, что энергия атома водорода в стационарных состояниях определяется выражением:

E En =, (2) n где E1 - энергия атома в состоянии, когда электрон находится на первой (ближайшей к ядру) орбите, n = 1,2,3,...- номер стационарного состояния (номер орбиты электрона).

В соответствии с соотношениями (1) и (2) частота излучения атома водорода при переходе из состояния с номером n в состояние с номером m будет определяться выражением:

E1 1 1 1 = 2 2 = R 2 2, (3) hm n m n E где R = - некоторая постоянная.

h Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

Формула (3) удивительно точно описывает спектр излучения Излучение атомарного водорода во всем его диапазоне. Например, при m = 2 и n = 3,4,5,... формула (3) дает точные значения частоты спектральных n=5 4 3 2 1 линий в видимой части спектра водо рода. Свет для этих частот атомы Поглощение водорода испускают при переходе с высших орбит на орбиту с номером (рис. 105).

Формула (3) подтверждает обратимость спектров испускания и Рис. 105.

поглощения. Так в видимой части спектра водорода, линии поглощения соответствуют переходам электронов в атомах со второй на более высокие орбиты (рис. 105).

Объясняя свойства атома водорода, теория Бора сыграла важную роль в становлении квантовой механики - механики микрочастиц, в рамках которой удалось объяснить спектральные закономерности многоэлектронных атомов. Одно из достижений квантовой механики разработка квантовых генераторов света, называемых лазерами.

а) усиление света б) поглощение света h h h h h h h h h После До После До взаимодействия взаимодействия взаимодействия взаимодействия с атомом с атомом с атомом с атомом Рис. 106.

В основу работы лазера положено явление усиления света в актив ной среде, в которой большая часть атомов находится в возбужденном состоянии. В такой среде под действием падающей световой волны атомы совершают вынужденные переходы в невозбужденное состояние. Эти переходы сопровождаются вынужденным (индуцированным) излучением, усиливающим падающую волну (рис. 106а).

Обычные среды находятся в состоянии, когда большая часть атомов не возбуждена. В такой среде при распространении света имеет место его поглощение (рис. 106б). Активную среду, способную усиливать свет можно создать лишь искусственно, переводя большую часть атомов в возбужденное состояние. Соответствующие системы, в которых можно Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

осуществить этот перевод, называют системами накачки.

Одним из первых был создан рубиновый лазер. Роль активной среды в нем выполняет кристалл рубина Р (кристалл оксида алюминия Аl2O3 c примесью атомов хрома Сr), роль системы накачки - газоразрядная лампа Л (рис 107а). После освещения рубина светом лампы атомы хрома переходят в возбужденное состояние 3 (рис. 107б) (переход 13). Далее следует безизлучательный переход 32 с передачей энергии кристаллической решетке.

а) б) h h h Л Р Рис. 107.

Уровень энергии 2 характеризуется большим временем жизни, за счет которого создается избыточная перенаселенность этого уровня атомами хрома по сравнению с невозбужденным уровнем 1 и кристалл рубина становится активной средой, способной усиливать свет, соответствующий переходу 21.

Торцы кристалла рубина сделаны зеркальными. В результате этого световая волна, идущая вдоль оси кристалла, может многократно усиливаться, отражаясь от его концов. Один из торцов представляет собой полупрозрачное зеркало, через которое свет может выходить, покидая кристалл.

Приоритет в создании лазеров принадлежит нашей стране и США. В 1963 г. Н.Г. Басову, А.М. Прохорову (СССР) и Ч. Таунсу (США) была присуждена Нобелевская премия за разработку квантовых генераторов.

Лазерное излучение характеризуется высокой мощностью, монохроматичностью, когерентностью и малой расходимостью лучей.

Лазеры находят самое широкое применение в науке, технике, медицине, связи, сельском хозяйстве и военном деле.

ВОПРОСЫ 1. Спектры каких атомов (кроме водорода) смогла описать теория Бора?

2. Почему излучение рубинового лазера характеризуется высокой параллельностью лучей?

3. Приведите какой-либо конкретный пример использования лазеров.

ОТВЕТЫ 1. Кроме водорода теория Бора смогла объяснить спектры ионов с одним электроном (He+, Li2+,...).

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

2. Высокая параллельность излучения рубинового лазера объясняется тем, что многократное отражение от торцов кристалла способны испытывать лишь лучи, параллельные его оси.

3. Лазеры используют, например, для сварки и резки высокопрочных материалов.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

§ 7.4.Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции.

Радиоактивность. и -частицы, -излучение.

Методы регистрации ионизирующих излучений.

Согласно протонно-нейтронной гипотезе ядра всех элементов состоят из протонов 1 р и нейтронов 01 n, называемых нуклонами.

Обозначаются ядра в виде:

A ZX, (1) где X - химический символ элемента, A - массовое число, определяющее число нуклонов (протонов и ней тронов) в ядре, Z - зарядовое число, равное числу протонов в ядре.

Так как зарядовое число совпадает с порядковым номером элемента в таблице Д.И. Менделеева, то индекс Z в выражении (1) часто опускают.

Взаимосвязь нуклонов в ядре осуществляется с помощью особых сил - ядерных. Ядерные силы являются самыми «мощными» из всех сил, которыми располагает природа. Их характерная особенность - малый радиус действия ( 10-15 м).

Ядра атомов представляют собой достаточно устойчивые образования. Характеристикой этой устойчивости служит энергия связи атомных ядер св.

Энергия связи равна той энергии, которую необходимо сообщить ядру, чтобы разделить его на отдельные нуклоны.

Величину св можно найти, используя уравнение А. Эйнштейна для связи энергии и массы:

св = тс2, (2) где т - дефект массы.

Дефект массы равен разности между суммарной массой протонов и нейтронов, составляющих ядро, и массой ядра Мя.

т = [Z mp+ (A Z)mn] Мя, (3) где mp, mn - массы протона и нейтрона, (A Z) - число нейтронов в ядре.

Для удобства энергию связи св лучше выражать в мегаэлектронвольтах (1Мэв = 1,610-13 Дж), массы mp, mn и Мя - в атомных единицах массы (1 а. е. м.). При этом из формул (2) и (3) можно получить:

Есв = 931{[Z mp+ (A Z)mn] Мя } МэВ. (4) Энергия связи может выделяться (частично) при ядерных реакциях.

Под ядерной реакцией понимают взаимопревращение атомных ядер, происходящее под воздействием элементарных частиц или других ядер.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

Общая схема ядерной реакции имеет вид:

A1 A A A X + Z 2 a Z 3 Y + Z 4 b, (5) Z 1 2 3 где X, Y - химические символы элементов, a, b - условные обозначения элементарных частиц.

Ядерные реакции протекают с сохранением зарядового и массового чисел, т.е.

Z1 + Z2 = Z3 + Z4, (6) A1 + A2 = A3 + A4. (7) Энергию Е, выделяющуюся в результате ядерной реакции, можно найти по уравнению Эйнштейна (2), сравнив массы частиц до и после реакции. Если ее выражать в МэВ, то Е = 931[(MX +ma) (MY + mb)] МэВ, (8) где ma, mb, MX, MY - массы элементарных частиц и ядер в а.е.м.

При Е 0 ядерная реакция идет с выделением энергии (экзотермическая реакция), а при Е 0 - с ее поглощением (эндотермическая реакция).

Первую ядерную реакцию, совершенную по воле человека, наблюдал Э. Резерфорд. В процессе этой реакции ядро азота под действием -частицы превращалось в ядро изотопа кислорода с испусканием протона:

14 4 17 7 N + 2 8 O+ 1p.

Взаимные превращения ядер могут происходить самопроизвольно.

Самопроизвольные взаимопревращения ядер называют радиоактивностью (радиоактивным распадом). Простейшие примеры радиоактивного распада - и -распады. Они протекают по следующей схеме:

A Z X Z 2Y + 2 He, A -распад - (9) Z X Z + 1Y + 1 е.

A A -распад - (10) где Х - «материнское» ядро, претерпевающее распад, Y - «дочернее» ядро, образующееся в результате распада.

-распад ядра (9) сопровождается испусканием ядра гелия 2 Не (-частицы) и образованием нового «дочернего» ядра элемента, стоящего в таблице Д.И. Менделеева на две клетки правее «материнского».

При -распаде (10) происходит испускание электрона 1 е (-частицы) и образуется новое «дочернее» ядро элемента, стоящего в таблице Д.И. Менделеева на одну клетку левее «материнского».

и -распады обычно сопровождаются коротковолновым электромагнитным излучением, называемым -излучением. Его испускают «дочерние» ядра, если они образуются в возбужденном состоянии.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

Испускание -квантов является следствием перехода «дочерних» ядер в невозбужденное состояние.

Убыль числа «материнских» ядер при радиоактивном распаде определяется законом радиоактивного распада:

t N = N0 2, (11) T где N0 - число «материнских» ядер в момент времени t = 0, N - число нераспавшихся «материнских» ядер к моменту времени t, Т - период полураспада.

Период полураспада Т равен промежутку времени, по истечении которого число радиоактивных ядер уменьшается в два раза. Значение Т для разных радиоактивных элементов разное - от ничтожно малых долей секунды до тысячелетий и более.

Радиоактивность была впервые обнаружена (А. Беккерелем) на примере природных образцов. Радиоактивное излучение, даваемое этими образцами, имело сложный состав. Разложить его на составные части (, и -излучение) удалось с помощью магнитного поля (М. Складовская Кюри, П. Кюри, Э. Резерфорд ) (рис. 108).

Ядерные реакции, радиоактивный распад потребовали разработки новой аппаратуры для наблюдения и регистрации этих явлений. Примером подобных устройств могут служить газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, толстослойные фотоэмульсии.

Счетчик Гейгера используется для автоматического счета числа частиц. Он представляет собой заполненный газом цилиндрический конденсатор К, который подключен к источнику высокого напряжения через высокоомное сопротивление R ( рис. 109).

К К счетчику R импульсов В Рис. 108. Рис. 109.

При попадании внутрь конденсатора элементарной частицы происходит ионизация газа, сопровождаемая появлением электрического тока в цепи счетчика. Появление тока приводит к тому, что все напряжение источника будет прикладываться к сопротивлению R.

Напряжение на конденсаторе при этом упадет и ток в цепи прекратится. В Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

результате получается, что на каждое попадание частицы внутрь конденсатора счетчик реагирует соответствующим импульсом тока.

Подсчитывая число этих импульсов, можно сосчитать и число частиц.

Камера Вильсона предназначена для визуального наблюдения и фотографирования движения элементарных частиц. Она представляет собой сосуд, заполненный пересыщенным паром. При пролете элементарной частицы на пути ее движения образуется трек - видимый след из капелек сконденсировавшейся жидкости. Эти капельки образуются в паре вокруг ионов, созданных пролетевшей частицей.

По длине трека можно определить энергию частицы. Помещая камеру Вильсона в магнитное поле, можно найти удельный заряд частицы (отношение заряда частицы к ее массе).

Метод толстослойных фотоэмульсий основан на способности элементарных частиц вызывать почернение фотоматериалов. Исследуя почернение фотоэмульсии, можно проследить траекторию элементарной частицы, найти ее энергию. Метод фотоэмульсий особенно удобен для регистрации редких явлений, поскольку позволяет вести наблюдение в ждущем режиме.

ВОПРОСЫ 1. Что понимают под удельной энергией связи?

2. Откуда берутся электроны в ядре при -распаде?

3. Объясните с помощью правила левой руки расщепление радиоактивного излучения на составные части на рис. 108.

4. Как влияет удельный заряд элементарной частицы на ее трек в камере Вильсона при включении магнитного поля?

ОТВЕТЫ 1. Энергию связи ядра, приходящуюся на один нуклон.

2. Электроны, испускаемые ядром при -распаде, являются результатом превращения нейтрона в протон на внутриядерном уровне:

~ 0 n 1 p + 1 e +, 1 1 где ~ - частица, называемая антинейтрино.

3. На рис. 108 частицы движутся снизу вверх. -частицы заряжены положительно. Ток, образованный ими, направлен в ту же сторону. Для определения силы Лоренца FЛ, действующей на движущиеся частицы в магнитном поле, расположим левую руку тыльной стороной к рисунку, чтобы линии индукции В входили в ладонь. Четыре пальца руки направим по току (вверх), при этом отогнутый большой палец должен будет показать направление силы FЛ. Для рассматриваемого случая она направлена влево, что и отражено на рис. 108 в соответствующем Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

искривлении траектории -частиц. Для -частиц, заряженных отрицательно, направление силы FЛ будет противоположным и траектория искривится в другую стороны. -излучение на магнитное поле (в силу своей природы) не реагирует, поэтому никакого искривления для него не наблюдается.

4. При включении магнитного поля удельный заряд элементарной частицы определяет кривизну ее трека в камере Вильсона.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

§7.5. Деление ядер урана. Ядерный реактор.

Термоядерная реакция.

Биологическое действие радиоактивных излучений Ядерные реакции, идущие с выделением энергии, находят широкое применение в качестве источников энергии. Энергетически выгодными являются два типа реакций - реакции деления тяжелых ядер и реакции синтеза легких ядер.

Подобное утверждение иллюстрирует график на рис. 110 для зависимости энергии связи, приходящейся на один нуклон, (удельной энергии связи Есв/А) от числа нуклонов в ядре (от массового числа А).

Из графика видно, что при синтезе легких Есв ядер (А растет) и при делении тяжелых (А А падает) энергия связи, приходящаяся на один нуклон, возрастает. Это соответствует уменьшению энергии нуклонов в ядре и должно сопровождаться выделением энергии. По этой А причине реакции синтеза легких ядер и реакции Деление Синтез деления тяжелых ядер являются Рис. 110. экзотермическими (идут с выделением энергии).

Практическое использование энергии, выделяющейся при делении тяжелых ядер, стало возможным после открытия цепной ядерной реак ции. Подобная реакция наблюдается, например, при делении изотопов урана 235U (рис. 111) под действием нейтронов.

Цепной характер этой реакции заключается в том, что деление ядра урана 235U на два осколка ( на два ядра) 1 и 2 (рис. 111) сопровождается испусканием двух или трех новых нейтронов. Эти нейтроны (нейтроны второго поколения) могут сами вызывать деление следующих ядер 235U с испусканием нейтронов третьего поколения и т.д.

Цепной механизм деления ядер 235U обеспечивает разрастание реакции. Она сопровождается колоссальным выделением энергии, поскольку при делении одного ядра 235U выделяется энергия порядка 1 92 U n n 92 U 1 4 6 n 92 U Рис. 112.


Рис. 111.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

МэВ. Разрастанию цепной реакции препятствуют поглощение нейтронов примесями и их уход из активной зоны реакции. Характер течения реакции определяется коэффициентом размножения нейтронов k. Он равен отношению числа нейтронов в каком-либо поколении к их числу в предшествующем поколении. При k 1 цепная реакция затухает. Значение k 1 соответствует разрастанию реакции в форме взрыва. Равномерное течение реакции (управляемая реакция) имеет место при k = 1. В природном уране доля урана 235U составляет менее 1%. Более чем на 99% он состоит из изотопа 92 U, который в основном захватывает нейтроны без деления, определяя убыль нейтронов от поколения к поколению и затухание реакции. Выйти на режим управляемой реакции можно, обогащая природный уран изотопом 235U. Его доля при этом должна превышать 15%. Подобный подход используется в реакторах на быстрых нейтронах. В реакторах на медленных нейтронах проводят замедление нейтронов. Медленные (тепловые) нейтроны, вызывая деление ядер 235U, плохо захватываются ядрами 92 U. Это дает возможность использовать в качестве ядерного горючего лишь слегка обогащенный природный уран.

Ядерные реакторы используются в энергетических установках при выработке электроэнергии. С помощью реакторов можно также производить новые расщепляющиеся материалы. На рис. 112 изображена простейшая схема энергетической установки с реактором на медленных нейтронах. Цифрой 1 на схеме обозначена активная зона реактора, где размещено ядерное горючее (природный уран) вместе с замедлителем (вода, графит). Для уменьшения утечки нейтронов активная зона окружена отражателем 2. Управление течением реакции осуществляется с помощью регулирующих стержней 3, активно поглощающих нейтроны. Вдвигая и выдвигая стержни, можно замедлять или ускорять течение реакции. В целях радиационной безопасности активная зона реактора окружена мощной бетонной защитой 4. Выделяемая в реакторе энергия выводится из него с помощью теплоносителя 5 (воды) и передается парогенератору 6, соединенному с паровой турбиной 7. Первый ядерный реактор был запущен в США в 1942 г. Он использовался для выработки «горючего» к первым атомным бомбам. Первый отечественный реактор вступил в действие в 1946г. В 1954 г. в нашей стране дала ток первая в мире атомная электростанция. Синтез легких ядер - второе направление, с помощью которого человечество пытается овладеть внутриядерной энергией. Синтез может протекать при очень высоких температурах, поэтому реакции синтеза (слияния) легких ядер называют термоядерными.

Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

Примером термоядерной реакции может служить реакция образования ядра гелия из ядер изотопов водорода - дейтерия 1 Н и трития 1Н :

1 Н + 1 Н 2 Не + 0 n.

2 3 4 (1) В результате реакции (1) выделяется энергия, равная 17,6 МэВ. В пересчете на один нуклон это составляет около 3,5 МэВ, что выше, чем при делении ядра урана, где на один нуклон выделяется энергия порядка МэВ.

Реакция (1) может протекать при очень высокой температуре (107К) и высокой плотности вещества (1015 частиц в 1 см3). Лишь при таких условиях ядра дейтерия и трития способны сблизиться, преодолев кулоновские силы отталкивания, и образовать единое ядро.

На сегодняшний день человечество овладело только одним способом создания условий для термоядерного синтеза. Он реализуется в водородной бомбе, где необходимые температура и плотность вещества создаются в результате предварительного взрыва атомной бомбы.

Проблема управляемой термоядерной реакции находится в стадии решения. Ее пытаются решить разными путями. Один из них предполагает проведение термоядерного синтеза в высокотемпературной плазме, разогретой электрическим током и удерживаемой в пространстве с помощью магнитного поля. Перспективным считается направление, в котором удержание и разогрев плазмы осуществляют с помощью лазерного излучения.

Ядерная энергетика требует специальных мер предосторожности.

Пренебрежение мерами безопасности может привести к серьезными последствиям. Печальным примером этого может служить авария на Чернобыльской АЭС, повлекшая за собой человеческие жертвы и радиоактивное заражение местности. Пострадали не только «очевидцы»

аварии, но и люди, принимавшие участие в ликвидации ее последствий.

Причиной поражения «ликвидаторов» аварии послужило радиоактивное излучение.

Являясь причиной возбуждения и ионизации атомов и молекул, радиоактивное излучение оказывает весьма нежелательное воздействие на биологические ткани. Под воздействием излучения нарушается нормальная жизнедеятельность клеток. В них начинают вырабатываться вещества, чуждые живому организму. Происходит разрушение клеток, меняется их наследственность. Большие дозы излучения могут приводить к серьезным заболеваниям и даже смерти.

Под поглощенной дозой излучения понимают величину D, которая равна энергии Е, передаваемой ионизирующим излучением единице массы Курс по физике для дистанционного обучения абитуриентов. Подготовил профессор Кирьяков Б.С.

вещества:

E.

D= m (2) В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (1Гр).

Дж [D] = 1 = 1Гр.

кг 1Гр равен такой поглощенной дозе излучения, при которой 1 кг облученного вещества передается энергия в 1 Дж.

Естественный фон радиации (космические лучи, радиоактивность окружающей среды и тела человека) дает за год поглощенную дозу в 0, Гр. Предельно допустимая доза за год составляет 0,050 Гр (для лиц, работающих с излучением). Поглощенная доза в 3-10 Гр, полученная за короткое время, является смертельной.

ВОПРОСЫ 1. Где используется цепная ядерная реакция с коэффициентом размножения нейтронов k 1?

2. Что понимают под критической массой?

3. Кто непосредственно руководил работами постановлению ядерной энергетики в нашей стране?

4. Где в природе протекают термоядерные реакции?

ОТВЕТЫ 1. При k 1 цепная ядерная реакция протекает в форме взрыва. Она используется в атомной бомбе.

2. Под критической массой понимают наименьшую массу вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция (k = 1).

3. И.В. Курчатов.

4. Существует гипотеза, что термоядерный синтез определяет «горение»

Солнца и звезд.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.