Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 136 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

136
ядра плутония, которые затем можно использовать в качестве ядерного
топлива:
235 1 239 239 239
92 0 92 93 94
U n U Np Pu
β β
+ → → →
.
Коэффициент воспроизводства таких реакторов достигает 1,5, то
есть на 1 кг урана-235 получается до 1,5 кг плутония. В обычных реак-
торах также образуется плутоний, но в гораздо меньших количествах.
Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под
руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен
в 1946 году под руководством И. В. Курчатова.
2. Термоядерные реакции. Второй путь освобождения ядерной
энергии связан с реакциями синтеза. При слиянии легких ядер и образо-
вании нового ядра должно выделяться большое количество энергии. Это
видно из кривой зависимости удельной энергии связи от массового чис-
ла A (рис. 71). Вплоть до ядер с массовым числом около 60 удельная
энергия связи нуклонов растет с увеличением A. Поэтому синтез любого
ядра с A < 60 из более лёгких ядер должен сопровождаться выделением
энергии. Общая масса продуктов реакции синтеза будет в этом случае
меньше массы первоначальных частиц.
Реакции
слияния легких ядер носят название термоядерных
реакций, так как они могут протекать только при очень высоких
температурах. Чтобы два ядра вступили в реакцию синтеза, они долж-
ны сблизится на расстояние действия ядерных сил порядка 2·10
–15
м,
преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов. Для
этого средняя кинетическая энергия теплового движения молекул
должна превосходить потенциальную энергию кулоновского взаимо-
действия. Расчет необходимой для этого температуры T приводит к ве-
личине порядка 10
8
–10
9
К. Это чрезвычайно высокая температура. При
такой температуре вещество находится в полностью ионизированном
состоянии, которое называется плазмой.
Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях, в рас-
чете на один нуклон в несколько раз превышает удельную энергию, вы-
деляющуюся в цепных реакциях деления ядер. Так, например, в реакции
слияния ядер дейтерия и трития
2 3 4 1
1 1 2 0
17,6
H H He n+ → + +
Мэв,
выделяется 3,5 МэВ/нуклон. В целом в этой реакции выделяется
17,6 МэВ. Это одна из наиболее перспективных термоядерных реакций.
Осуществление управляемых термоядерных реакций даст челове-
честву новый экологически чистый и практически неисчерпаемый ис-
точник энергии. Однако получение сверхвысоких температур и удержа-
ние плазмы, нагретой до миллиарда градусов, представляет собой труд-

Страницы