49.Ядерні сили. Дефект маси атомного ядра. Енергія зв’язку.

Ядерні сили — короткодіючі, оскільки проявляють себе на відстанях у межах атомного ядра (10-15 м).Обмінний характер ядерної взаємодії подібний до ковалентного зв'язку між атомами в молекулі, де роль такого «посередника» відіграють валентні електрони. Ядерні сили діють незалежно від наявності в нуклонах електричного заряду. Внаслідок цього в атомному ядрі утримуються електронейтральні нейтрони і не розлітаються однойменно заряджені протони. Експериментальні дослідження сил ядерної взаємодії протон-протонних, протон-нейтронних і нейтрон-нейтронних пар показали, що в усіх випадках вони однакові і не залежать від типу нуклона.

Дефект маси — різниця між масою спокою атомного ядра даного ізотопу, вираженої в атомних одиницях маси, і сумою мас спокою складових його нуклонів (масовим числом). Дефект маси виникає внаслідок притягання між нуклонами у ядрі завдяки сильній взаємодії. Він найбільший для ядер у середині періодичної таблиці та зменшується при збільшенні атомного номера елемента.

Енергія зв’язку – це мінімальна енергія, необхідна для роз’єднання ядра на окремі нуклони. Ця енергія витрачається на виконання роботи проти дії ядерних сил притягання між нуклонами. Знайти енергію зв’язку можна, помноживши дефект мас на квадрат швидкості світла.Відношення енергії зв’язку ядра до числа нуклонів у ядрі називають питомою енергією зв’язку, тобто енергією, яка припадає на один нуклон.

50.Ділення важких атомних ядер. Ланцюгова реакція. Ядерний реактор. Проблеми і перспективи розвитку ядерної енергетики в Україні.Ядра атомного ділення , процес розщеплювання атомного ядра на декілька легших ядер — «осколків», найчастіше — на 2 уламки, близьких по масі. У 1938 німецькі учені О. Ган і Ф. Штрасман встановили, що при бомбардуванні урану нейтронами утворюються ядра лужноземельних елементів, зокрема — ядра.

Ядерний реактор , пристрій, в якому здійснюється керована ядерна ланцюгова реакція, що супроводиться виділенням енергії. Перший Я. р. побудований в грудні 1942 в США під керівництвом Е. Фермі . Складовими частинами будь-якого Я. р. є: активна зона з ядерним паливом, зазвичай оточена відбивачем нейтронів, теплоносій, система регулювання ланцюгової реакції, радіаційний захист, система дистанційного керування). Основною характеристикою Я. р. є його потужність. Потужність в 1 Мет відповідає ланцюговій реакції, в якій відбувається 3·10 16 актів ділення в 1 сек. В активній зоні Я. р. знаходиться ядерне паливо, протікає ланцюгова реакція ядерного ділення і виділяється енергія. Стан Я. р. характеризується ефективним коефіцієнтом Кеф розмноження нейтронів або реактивністю.

Ланцюгова реакція — реакція, продукти якої, своєю чергою, вступають у взаємодію з початковими продуктами. Це хімічні і ядерні реакції, у яких поява проміжної активної частки (радикала, атома або збудженої молекули — у хімічних, нейтрона — у ядерних процесах) викликає велику кількість (ланцюг) перетворень початкових молекул або ядер внаслідок регенерації активної частки в кожному елементарному акті реакції (у кожній ланці). 1939 року у ядерній фізиці було з'ясовано, що ланцюгові реакції виникають під час поділу ядра, зумовленому нейтроном. Поділ відбувається з вивільненням кількох, здебільшого 2-3 нейтронів, які в свою чергу можуть ініціювати поділ інших ядер. Ймовірність захоплення ядром нейтронів залежить від їхньої швидкості, тому для підтримання ланцюгової реакції нейтрони необхідно сповільнювати.

Важливою проблемою ядерної енергетики залишається заховання радіоактивних відходів — впродовж роботи ядерного реактора в ньому накопичується велика кількість радіоактивних ізотопів із значним періодом напівпрозпаду, які продовжуватимуть випромінювати ще тисячі років — це так зване відпрацьоване ядерне паливо(ВЯП). Управління ядерною промисловістю в Україні представлено Державним департаментом ядерної енергетики, що є частиною Міністерства енергетики України. Українські АЕС з реакторами типу ВВЕР, як і інші АЕС у колишньому СРСР, створювалися виходячи з концепції тимчасового зберігання й подальшої переробки ВЯП у м. Желєзногорську Красноярського краю РФ (для реакторів ВВЕР-1000) й переробки в м. Озерську Челябінської області (для реакторів ВВЕР-440). До сьогодні Україна продовжує вивозити ВЯП до Росії.[8] Щорічно на даний вивіз і зберігання в Росії, Україна витрачає 100–140 мільйонів доларів[9]. Час від часу через нестабільні політичні відносини з Росією даний процес призупиняється, що призводить до накопичення ВЯП при АЕС. Крім того, перероблені відходи все одно повинні повертатися до України, оскільки за міжнародними угодами ядерні відходи мають бути захоронені на території країни, де утворилися.

5