Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии




Тема урока: Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии. Три этапа развития физики элементарных частиц.

1) Посмотрите фильмы по темам урока по данным ссылкам:

https://www.youtube.com/watch?v=TztAOjm69m4&feature=emb_title Термоядерные реакции.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=24&v=Qw8O_Diz0BA&feature=emb_title Три этапа развития физики элементарных частиц.

2) Изучите теоретический материал, ответьте на вопросы в конце текста (письменно)

Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии

Термоядерной называется реакция слияния лёгких ядер (таких как водород, гелий и др.), происходящая при температурах от десятков до сотен миллионов градусов.

Для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстояние около 10-12 см, т. е. чтобы они попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено лишь за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер.

Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях, во много раз больше той энергии, которая образуется при радиоактивном распаде.

Рассмотрим в качестве примера, соединение двух изотопов водорода: дейтерия и трития.

Из уравнения реакции видно, что происходит выделение 17,6 МэВ.(Мега электрон Вольт) энергии. Поскольку трития в природе нет, он должен вырабатываться в самом термоядерном реакторе из лития. Различные слияния легких ядер играют важную роль в развитии нашей Вселенной. Примером является та энергия, которая идет от Солнца и других звезд.

Если говорить о начале зарождения звезды, то в своем строении она характеризуется полным преобладанием водорода.

Температура вещества в недрах звезды измеряется миллионами кельвинов, а на ее поверхности — тысячами кельвинов.

В результате высокой температуры внутри звезды происходит слияние

ядер водорода, водород превращается в гелий. В ходе этого процесса освобождается энергия, которой достаточно для того, чтобы звёзды могли светить миллиарды лет.

Работы над управляемой термоядерной реакцией синтеза начались еще в 50-х годах прошлого века, данную проблему решали академики Л.А. Арцимович и М.А. Леонтович, позже данной проблемой занимались их ученики.

В 1954 г. в нашей стране (в г. Обнинске) была введена в действие первая в мире атомная электростанция (АЭС). Её мощность составляла всего 5000 кВт.

Энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе, использовалась для

превращения воды в пар, который вращал затем связанную с генератором турбину.

По такому же принципу в настоящее время действуют введенные в эксплуатацию Нововоронежская, Ленинградская, Курская, Кольская и другие АЭС. Реакторы этих станций имеют мощность 500—1000 МВт.

Атомные электростанции строятся прежде всего в европейской части России. Это связано с преимуществами АЭС по сравнению с тепловыми электростанциями, работающими на органическом топливе. Ядерные реакторы не потребляют дефицитного органического топлива и не загружают перевозками угля железнодорожный транспорт. Атомные электростанции не потребляют атмосферный кислород и не засоряют среду золой и продуктами сгорания. Реакторы могут работать, как на медленных нейтронах, где применение урана составляет всего 1—2%. Полное использование урана достигается в реакторах на быстрых нейтронах, в которых обеспечивается также воспроизводство нового ядерного горючего в виде плутония.

В 1980 г. на Белоярской АЭС состоялся пуск первого в мире реактора на быстрых нейтронах мощностью 600 МВт.

Размещение АЭС в местах, где располагаются большие города, таит в себе потенциальную угрозу.

Наибольшую потенциальную опасность представляет радиоактивное загрязнение.

Сложные проблемы возникают с захоронением радиоактивных отходов и демонтажем отслуживших свой срок атомных электростанций. Срок их службы около 20 лет, после чего восстановление станций из-за многолетнего воздействия радиации на материалы конструкций невозможно. АЭС проектируется с расчетом на максимальную безопасность персонала станции и населения. Опыт эксплуатации АЭС во всем мире показывает, что биосфера надежно защищена от радиационного воздействия предприятий ядерной энергетики в нормальном режиме эксплуатации. Однако взрыв четвертого реактора на Чернобыльской АЭС

показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчетов в конструкции реакторов остается реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.

Ядерные реакторы применяются на ледоколах и атомных подводных лодках.

Ядерное оружие.

По оценкам экспертов, в современном мире насчитывается более 17 000 ядерного оружия. Это более, чем достаточно для того, чтобы многократно уничтожить все живое на Земле. Даже небольшая ядерная война была бы достаточной для того, чтобы сделать Землю абсолютно непригодной для жизни.

В основе механизма действия ядерного оружия лежит неуправляемая цепная реакция деления тяжёлых ядер и реакции термоядерного синтеза. Ключевым словом здесь является именно "неуправляемая". Для того, чтобы происходило почти мгновенное выделение энергии (взрыв), редакция должна идти на быстрых нейтронах (без применения замедлителей). Взрывчатым веществом служит чистый уран или плутоний

Чтобы мог произойти взрыв, размеры делящегося материала должны превышать критические. В момент взрыва ядерной бомбы резко повышается давление,

образуется взрывная волна с мощным излучением, с большой разрушающей силой. Температура, при которой возникает взрыв, достигает десятков миллионов кельвин.

Продукты цепной реакции при взрыве атомной бомбы сильно радиоактивны и опасны для жизни живых организмов.

Первое ядерное оружие было разработано в конце Второй мировой войны,

в 1944 году, в рамках американского сверхсекретного «Манхэттенского проекта» под руководством Роберта Оппенгеймера.

Первые две бомбы были сброшены американцами в августе 1945 года на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа).

В России основные идеи создания термоядерной бомбы были выдвинуты после Великой Отечественной войны А. Д. Сахаровым.

Осознание значительности угрозы ядерного оружия для человечества

и цивилизации привели к выработке ряда мер международного характера с

целью минимизации риска его распространения и применения. Однако

свести к нулю этот риск невозможно до тех пор, пока ядерное оружие

существует в любых его проявлениях.

ВОПРОСЫ:



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-07-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: