🗊Скачать презентацию Деление ядер урана Атомная энергетика

Ядерные реакции

Ещё в древнейшие времена (I век до нашей эры) природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики. Очень долго уран был интересен химикам исключительно в качестве ингредиента при производстве красок и стекла. В 1789 г. немецкий химик Мартин Клапрот извлек из саксонской смоляной руды неизвестный металл. В честь самой далёкой из известных тогда планет Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном. Ещё в древнейшие времена (I век до нашей эры) природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики. Очень долго уран был интересен химикам исключительно в качестве ингредиента при производстве красок и стекла. В 1789 г. немецкий химик Мартин Клапрот извлек из саксонской смоляной руды неизвестный металл. В честь самой далёкой из известных тогда планет Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном. В 1841 г. французский химик Эжен Пелиго доказал, что, несмотря на характерный металлический блеск, уран Клапрота не элемент, а окисел UO2. В 1840 г.ему удалось получить настоящий уран — тяжёлый тугоплавкий металл серо-стального цвета с плотностью 19,04 г/см3 и температурой плавления 1132 ºС. Вначале ему приписывали атомную массу 120, а в 1874 г. Д Менделеев исправил её на 240.

Ядерные реакции на нейтронах

Деление ядер урана

Спонтанное(самопроизвольное) деление ядер урана Спонтанное деление является делением ядра, происходящим без внешнего возбуждения, и выдаёт такие же продукты, как и вынужденное деление: два осколка и несколько нейтронов. Спонтанное деление было установлено на опыте советскими физиками К. А. Петржаком и Г. Н. Флеровым в 1940 г. в результате наблюдений за распадом урана, проводившихся в Московском метро на глубине 60 метров. Это было необходимо , чтобы отделить события спонтанного деления от вынужденного. Т. к. космические лучи создают в атмосфере нейтроны, нужна была защита толстым слоем грунта Спонтанное деление –редкое явление. Так, в 1 г урана происходит всего лишь около 20 спонтанных делений в час. Спонтанно делятся ядра всех элементов тяжелее тория. Этот процесс лимитирует массу ядра, определяет границу периодической системы и, следовательно, облик Вселенной

Цепная ядерная реакция

При каких условиях можно осуществить цепную ядерную реакцию в уране?

3. Критическая масса — минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления 3. Критическая масса — минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления Минимальное значение радиуса шара при котором возникает цепная реакция называется критическим радиусом. Если масса (и соответственно размеры) куска урана слишком мала, то многие нейтроны вылетят за его пределы, не успев встретить на своем пути ядро, вызвать его деление и породить таким образом новое поколение нейтронов, необходимых для продолжения реакции. В этом случае цепная реакция прекратится. Так например для шарообразного куска чистого изотопа урана-235 критическая масса составляет около 45 кг, для высокообогащённого (94 % U-235) составит уже 52 кг при этом его радиус составляет всего 9см, поскольку уран имеет очень большую плотность. Уменьшить потерю нейтронов (которые вылетают из урана, не прореагировав с ядрами) можно не только за счет увеличения массы урана, но и с помощью специальной отражающей оболочки. Для этого кусок урана помещают в оболочку, сделанную из вещества, хорошо отражающего нейтроны (например, из бериллия). Применяя замедлитель и отражающую оболочку, и уменьшая количество примесей, удается снизить критическую массу урана до 0,8 кг

Можно ли управлять цепной ядерной реакцией? Скорость цепной ядерной реакции характеризуется коэффициентом размножения нейтронов – отношением числа нейтронов одного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения

Игорь Васильевич Курчатов - человек, подаривший стране безопасность

Схема ядерной бомбы

Неуправляемая цепная ядерная реакция. Ядерное оружие.

Испытания ядерного оружия впервые были проведены 16 июля 1945. в США(в пустынной части шт. Нью-Мексико.) Плутониевое ядерное устройство, установленное на стальной башне, было успешно взорвано Энергия взрыва приблизительно соответствовала 20 кт тротила. При взрыве образовалось грибовидное облако, башня обратилась в пар, а характерный для пустыни грунт под ней расплавился, превратившись в сильно радиоактивное стеклообразное вещество.(Через 16 лет после взрыва уровень радиоактивности в этом месте все еще был выше нормы.)

Первая атомная бомба СССР — «РДС–1» Первая атомная бомба СССР — «РДС–1» Ядерный заряд впервые испытан 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Мощность заряда до 20 килотонн тротилового эквивалента.

Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер

Типы ядерных реакторов Наиболее часто на АЭС применяются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные (вода – теплоноситель, графит замедлитель) 3) тяжеловодные (вода – теплоноситель, тяжёлая вода замедлитель) 4) графито-газовые (газ – теплоноситель, графит – замедлитель)

Основные элементы ядерного реактора и их назначение

Уран-графитовый реактор замедлителем, и теплоносителем является обычная вода.

Строение активной зоны реактора ВВЭР Замедлитель –вода, теплоноситель-вода

ТВС

Устройство АЭС

Принцип действия АЭС Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора, отбирается водой 1-го контура, которая прокачивается через реактор насосом. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник где передаёт тепло, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образующийся пар поступает в турбину.

Чернобыль – мировой синоним экологической катастрофы-26 апреля 1986 г.

Балаковская АЭС Балаковская АЭС создавалась в течение 8 лет, с 1985 по 1993 год. Установленная электрическая мощность станции составляет 4000 МВт и обеспечивается четырьмя энергоблоками ВВЭР-1000 (водо-водяной энергетический реактор).

Производственный ядерный топливный цикл.

За два последних года атомная энергетика России увеличила производство энергии на 24%. В нашей стране сейчас эксплуатируется 10 атомных станций суммарной мощностью более 22 млн. кВт. АЭС России составляют 11% по мощности энергопроизводящих установок и дают примерно 15% энергии в стране, в европейской части — около 20%. В энергозонах Северо-Запада, Центра и Поволжья доля выработки энергии на АЭС составляет около 30-40%. При этом, как признано экспертами МАГАТЭ, АЭС России занимают сейчас второе место в мире после Японии по уровню устойчивости, надежности и безопасности. За два последних года атомная энергетика России увеличила производство энергии на 24%. В нашей стране сейчас эксплуатируется 10 атомных станций суммарной мощностью более 22 млн. кВт. АЭС России составляют 11% по мощности энергопроизводящих установок и дают примерно 15% энергии в стране, в европейской части — около 20%. В энергозонах Северо-Запада, Центра и Поволжья доля выработки энергии на АЭС составляет около 30-40%. При этом, как признано экспертами МАГАТЭ, АЭС России занимают сейчас второе место в мире после Японии по уровню устойчивости, надежности и безопасности.

Атомная энергетика

Атом покорен, НО цивилизация под угрозой.

Спасибо за внимание