Бақылау сұрақтары.

1. Радиоактивті ыдырау активтігі.

2. Ядроның массалар ақауын анықтаңыз ( -протонның массасы, нейтронның массасы, М_я - ядроның массасы):

3. Нейтронның заряды:

4. -ыдырау кезінде ядро:

5. - ыдырау кезінде:

6. Ядролық реакцияны анықтаңыз:

7. Сыртқы фотоэффектінің негізгі заңдылықтары Эйнштейн формуласымен өрнектелетіні белгілі. Электрондардың А шығу жұмысы неге байланысты:

30-лекция.

Бөлiнудiң тiзбектi реакциясы. Ядролық реактор. Синтез реакциясы. Энергия көздерiнiң проблемасы Тізбекті ядролық реакциялар

Бөліну реакциясы кезіндегі бөлініп шыққан әрбір лездік нейтрон бөлінуші заттағы көрші ядроға әсер етіп, онда бөліну реакциясын тудырады. Ол да бөліну туғыза алатын нейтрондар шығарады. Мұның нәтижесінде бөлінетін ядролар саны тез артады. Осының нәтижесінде, бөліну актілерінің өсуінен тізбекті ядролық раекция жүреді. Тізбекті ядролық реакцияның туу шарты көбеюші нейтрондардың артық шамасына байланысты.

Нейтрондардың көбею коэффициенті k деп реакцияның бір орынында пайда болған нейтрондар санының, алдыңғы бір буынындағы нейтрондар санына қатынасын айтады.

Тізбекті реакцияның жүруі үшін қажетті шарттар: k>1. Мұндай реакциялар дамушы реакция деп аталады. k=1 болса, өшетін реакция жүреді. Ядродан шығатын екінші ретті электрондар тізбекті реакцияны демеуге қатыспайды – бөлінбеген қоспамен қармалып, реакция аймағынан ядроға қармалмай шығып кетеді де, серпімсіз шашырау процесі кезінде энергиясын жоғалтады және т. б.

Сондықтан, көбею коэффициенті бөлінуші заттың табиғатына байланысты, ал берілген изотоп үшін – оның санына, және де тізбекті реакция жүргізу үшін керекті активтік зонаның өлшемі мен түріне байланысты. Тізбекті реакция жүруі үшін керекті активтік зонаның минимал өлшемі кризистік мөлшер деп аталады.

Ал, тізбекті реакция жүруі үшін кризистік мөлшер жүйесінде бөлінетін заттың минимал (ең аз) массасы кризистік масса деп аталады.

Тізбекті реакциялар басқарылатын және басқарылмайтын реакциялар болып бөлінеді. Атом бомбасы басқарылмайтын реакцияға мысал болады. Басқарылатын тізбекті реакциялар ядролық реакторларда іске асады.

Ядролық реакторлар

Табиғатта ядролық отын немесе шикізат бола алатын уран мен торийдің үш изотобы бар:

1) –табиғи уранда шамамен 0,7% болады;

2) – табиғи уранда оның шамамен 99,3%-і бар, мына схема бойынша плутонийдің трансуранды элементін алу үшін қолданылады:

3) – мына схема бойынша жасанды ядролық отынын алу үшін шикізат бола алады:

.

Ядролық реактор деп басқарылатын тізбекті бөліну реакциялары жүргізілетін және сүйемелденетін қондырғыны айтады.

Баяу нейтрондарға арналған реактордың схемасын қарастырайық. Реактордың активтік зонасында жылу бөлгіш элементтер (Твэлдар) 1 және баяулатқыш 2 (онда нейтрондардың жылдамдығы жылулық қозғалыс жылдамдығына дейін баяулатылады) орналасқан. Твэлдер нейтрондарды әлсіз жұтатын, герметикалық қабықпен бөлінген блоктардан тұрады. Ядроның бөлінуі кезінде бөлінетін энергияның әсерінен Твэлдер қызады, сондықтан оларды суыту үшін (3) жылу алмастырғыштың ағынына орналастырылады. Активтік зона нейтрондардың шашырап кетуін азайту үшін шағылдырғышпен (4) қоршалған. Реактордың стационарлық режимін ұстап тұру үшін нейтрондарды күшті жұтатын, мысалы бор немесе кадмий, материалдан жасалған 5 стерженьдер қолданылады. Реакторларда жылу алмастырғыш үшін су, сұйық кадмий т.б. қолданылады. Бу генераторындағы жылу алмастырғыш өзінің жылуын бу турбинасына береді. Турбина электрлік генераторды айналдырады. Генератор электр тогын шығарады. Сөйтіп, ядро энергиясы атом электростанцияларында электр энергиясына айналады.