•Юрова Л.Н. "Нейтронные эффективные сечения" (32:45) Дополнительные ресурсы:

•Сайт LMS системы CPMu, где размещены все презентации, методические пособия и ссылки на записи лекций

•Сайт "Ядерная физика в Интернете"(nuclphys.sinp.msu.ru)

2Принцип работы АЭС и ядерные реакторы

2.1Принцип работы Атомной электростанции (АЭС)

(36:15) Основной объект изучения - ядерный реактор деления. В перспективе могут рассматриваться и термоядерные реакторы, но по умолчанию речь идет о ядерном реакторе деления.

(36:54) Рассматриваются тепловые ядерные реакторы, такие как ВВР, РБМК, BWR, которые составляют 99% парка коммерческих ядерных реакторов.

(37:32) Ядерный реактор работает благодаря реакции ядерного деления. Когда нейтрон попадает в тяжелое ядро, оно возбуждается и может разделиться на две части. При этом выделяется энергия около 200 МэВ.

(38:27) Для сравнения, энергия, выделяющаяся при химических реакциях (например, сгорание метана), составляет до нескольких электронвольт. Энергия ядерной реакции деления примерно в 108 раз больше.

(39:12) Энергия 200 МэВ выделяется в виде кинетической энергии осколков деления (около 168 МэВ), а также в виде энергии нейтронов, гамма-квантов и антинейтрино.

(39:57) Осколки деления не могут вылететь из структуры кристаллической решетки, они передают свою энергию колебаниям ядер кристаллической решетки, что приводит к нагреву среды.

(41:53) Через нагретую среду пропускают теплоноситель (например, воду), который превращается в пар. Пар вращает турбину, которая приводит в движение генератор, вырабатывающий электричество.

(42:24) Таким образом работает атомная станция: в активной зоне вода превращается в пар, пар вращает турбину.

2.2История освоения ядерной энергии

(43:04) История ядерной энергии начинается в конце XIX века с открытия рентгеновского излучения и радиоактивности.

(43:46) Ключевые даты и открытия:

•1896: Антуан Беккерель открывает радиоактивность солей урана

•1898: Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открывают радиоактивность солей тория, полония и радия

•1900: Макс Планк вводит понятие кванта света

•1905: Альберт Эйнштейн публикует теорию фотоэффекта и формулу E = mc2

4

•1913: Нильс Бор создает первую модель атома с квантовым подходом

•1919: Эрнест Резерфорд открывает протон

•1924: Луи де Бройль предполагает, что все материальные частицы могут трактоваться как волны

•1925: Вольфганг Паули формулирует принцип запрета

•1925-1926: Вернер Гейзенберг, Макс Борн, Поль Дирак разрабатывают математический формализм квантовой механики

•1926: Эрвин Шредингер публикует волновое уравнение

•1927: Принцип неопределенности Гейзенберга

(44:54) 1932: Джеймс Чедвик открывает нейтрон. При облучении бериллия альфачастицами возникает излучение, которое не регистрировалось счетчиком Гейгера. Чедвик доказал, что это новая нейтральная частица с массой примерно равной массе протона.

(45:46) После открытия нейтрона физики начали облучать различные элементы нейтронами, чтобы получить новые элементы, особенно за ураном в таблице Менделеева.

(47:57) 1938-1939: Открытие реакции деления урана. Ирен Жолио-Кюри обнаружила

впродуктах реакции нейтронов с ураном нечто, напоминающее лантан. Ган и Штрасман доказали наличие лантана и бария. Лиза Мейтнер объяснила, почему происходит деление, и рассчитала выделяемую энергию ( 200 МэВ).

(50:29) Энрико Ферми в 1938 году получает Нобелевскую премию за эксперименты по бомбардировке элементов нейтронами и открытие реакций с медленными нейтронами.

(51:51) 1939: Фредерик Жолио-Кюри публикует заметку о том, что при делении урана испускаются вторичные нейтроны. Стало понятно, что можно создать цепную реакцию и, возможно, бомбу.

(52:17) После 1939 года публикации по этой теме практически прекращаются из-за начала Второй мировой войны.

(55:46) Энрико Ферми обнаружил, что если нейтроны замедлить, реакция деления идет интенсивнее.

(56:16) 1942: Энрико Ферми создает первый ядерный реактор. Это была конструкция из графита (названная "pile куча или поленица) с блоками урана.

(57:26) В Германии ученые переключились на тяжелую воду, так как считали, что графит не подходит из-за примесей, поглощающих нейтроны.

(58:21) Финансирование этих исследований было значительным, так как стало понятно преимущество - возможность создания бомбы.

(59:10) 1946: Реактор Ф-1 в СССР под руководством Курчатова. Это первый реактор

вЕвразии, который действует до сих пор и используется для определенных метеорологических целей.

5