Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник заданий студенческих олимпиад по направлению «Ядерные физика и технологии». Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО
ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
Сборник заданий студенческих олимпиад
по направлению «Ядерные физика и технологии»
Учебное пособие
Москва 2021
УДК 539.1:621.039(076)
ББК 22.383+31.4 Я7
С23
Сборник заданий студенческих олимпиад по направ-
лению «Ядерные физика и технологии»: Учебное
пособие
// М.И. Делов, А.Н. Дмитриева, Г.В. Тихомиров.
М.: НИЯУ МИФИ, 2021. 110 с.
В сборнике собраны тестовые вопросы и задания, кото-
рые предлагались участникам отборочных и финальных
туров Всероссийской студенческой олимпиады «Ядерные
физика и технологии» 2011–2018 гг. и студенческой олим-
пиады «Я – профессионал» (направление «Ядерные фи-
зика и технологии») 2018–2021 гг. Вузом–организатором
данных олимпиад выступал Национальный исследователь-
ский ядерный университет «МИФИ». Все задания и зада-
чи содержат ответы, для каждого типа задач представлено
решение избранных заданий.
Пособие может быть полезно преподавателям и студен-
там направлений подготовки, связанным с ядерной физи-
кой и ядерными технологиями, при проведении занятий
и подготовки к участию в студенческой олимпиаде «Я –
профессионал» (направление «Ядерные физика и техно-
логии»).
Рецензент: д-р физ.-мат. наук И.И. Яшин
ISBN 978-5-7262-2822-8
©
Национальный
исследовательский ядерный
университет «МИФИ», 2021
Содержание
Предисловие 4
Рекомендуемый список литературы 6
Рекомендуемый список онлайн-курсов и
информационных систем 8
1. История ядерной науки и техники 12
2. Физика атомных ядер, элементарных частиц
и прикладная ядерная физика 17
3. Радиоактивный распад 20
4. Ядерные реакции 23
5. Взаимодействие излучения с веществом,
пропускание излучения 26
6. Ядерные энергетические установки и физика
ядерных реакторов 30
7. Атомные электростанции, ядерный топливный
цикл и теплофизика ядерных реакторов 36
8. Теоретический тур «Я – профессионал», 2020
(бакалавриат) 41
9. Теоретический тур «Я – профессионал», 2020
(магистратура, специалитет) 52
10.Теоретический тур «Я – профессионал», 2021
(магистратура, специалитет) 64
Ответы 85
Приложение 100
3
Предисловие
С 2011 по 2018 гг. в НИЯУ МИФИ проводилась Все-
российская студенческая олимпиада «Ядерные физика и
технологии». С 2018 г. на смену ей пришло направление
«Ядерные физика и технологии» студенческой олимпиады
«Я – профессионал». За время проведения этих олимпиад
в них приняли участие более трех тысяч студентов из де-
сятков технических университетов России. Победителями
и призерами этих олимпиад становились студенты НИЯУ
МИФИ, МФТИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, СПбПУ, ТПУ,
УрФУ, ИГЭУ, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, МГУ им. М.В. Ло-
моносова и других университетов. Задачи студенческих
олимпиад направления «Ядерные физика и технологии»
ежегодно обновляются, но принципы формирования вари-
антов предварительных и финальных туров остаются неиз-
менными уже более 10 лет. Для того чтобы успешно вы-
полнить варианты, нужно не только знать принципы ре-
шения задач, уметь уверенно проводить вычисления и по-
лучать численные ответы, но и распределять внимание и
выбирать оптимальную последовательность решения вари-
анта. Все варианты состояли из задач различной сложно-
сти, каждая оценивалась определенным количеством бал-
лов – от 5 до 20. Можно сказать, что победители и призеры
олимпиад демонстрировали не только знания и умения, но
и сформированные навыки физических оценок, распреде-
ления внимания и психологической устойчивости. Время,
отводимое на решение варианта, принципиально не поз-
воляло идеально выполнить все задания, поэтому разброс
результатов участников был большим.
В сборнике представлены задания по следующим те-
мам:
1. История ядерной науки и техники.
4
2. Физика атомных ядер, элементарных частиц и
прикладная ядерная физика.
3. Радиоактивный распад.
4. Ядерные реакции.
5. Взаимодействие излучения с веществом,
пропускание излучения.
6. Ядерные энергетические установки и физика ядер-
ных реакторов.
7. Атомные электростанции, ядерный топливный цикл
и теплофизика ядерных реакторов.
После тематических заданий приведены три варианта
с решениями теоретических туров студенческой олимпиа-
ды «Я – профессионал» (направление «Ядерные физика и
технологии») 2020–2021 гг. Во многих заданиях студенче-
ских олимпиад по направлению «Ядерные физика и тех-
нологии» при решении было необходимо использовать дан-
ные из приложенных таблиц. Чтобы сохранить эту особен-
ность, в пособии приведены таблицы, данные из которых
необходимы при решении соответствующих заданий. Неко-
торые задания требовали от участников навыков работы
с базой ядерных данных JANIS и базой теплофизических
свойств жидкостей NIST REFPROP. Справочная инфор-
мация по работе с базами данных, а также гиперссылки
на соответствующие программные комплексы приведены в
разделе «Рекомендуемый список онлайн-курсов и инфор-
мационных систем». В конце сборника приведены числен-
ные ответы к заданиям, приведенным в разделах 1–7. Для
тех заданий, в которых требовалось получить конечные
расчетные формулы, они также приведены в ответах.
Надеемся, что данное пособие будет полезно при подго-
товке студентов к участию в олимпиадах и при подготовке
к семинарам соответствующих учебных курсов.
5
Рекомендуемый список литературы
1. Физико-технические основы современной ядерной
энергетики. Перспективы и экологические аспекты.
Учебное пособие. // В.А. Апсэ, А.И. Ксенофонтов,
В.И. Савандер, Г.В. Тихомиров, А.Н. Шмелев. Дол-
гопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2014.
2. Теплообмен в ядерных энергетических установках.
Сборник задач. Учебное пособие. // В.В. Архипов,
В.И. Деев, А.С. Корсун, Ю.Е. Похвалов. М.: НИЯУ
МИФИ, 2010.
3. Сборник задач по курсу «Ядерная физика». Учебное
пособие. // И.И. Астапов, Н.С. Барбашина, Е.А. За-
деба, С.С. Хохлов, И.И. Яшин. М.: НИЯУ МИФИ,
2019.
4. Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н.П. Частицы
и атомные ядра. М.: ЛКИ, 2007.
5. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Теплообмен в
ядерных энергетических установках. Учебник для ву-
зов. М.: Энергоатомиздат, 2000.
6. Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы.
Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энер-
гоатомиздат, 2002.
7. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции.
Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.:
Высш. Школа, 1978.
8. Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизи-
рующих излучений. Справочник. 4-е изд., перераб. и
доп. М.: Энергоатомиздат, 1995.
6
9. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика.
Учебник. Т. 1: Физика атомного ядра. СПб.: Лань,
2009.
10. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика.
Учебник. Т. 2: Физика ядерных реакций. СПб.: Лань,
2008.
11. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика.
Учебник. Т. 3: Физика элементарных частиц. СПб.:
Лань, 2008.
12. Ободовский И.М. Физические основы радиационных
технологий. Учебное пособие. Долгопрудный: Изда-
тельский Дом «Интеллект», 2014.
13. Савандер В.И., Увакин М.А. Физическая теория
ядерных реакторов. Учебное пособие. Ч. 1. Одно-
родная размножающая среда и теория гетерогенных
структур. М.: НИЯУ МИФИ, 2013.
14. Савандер В.И., Увакин М.А. Физическая теория
ядерных реакторов. Учебное пособие. Ч. 2. Теория
возмущений и медленные нестационарные процессы.
М.: НИЯУ МИФИ, 2013.
15. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учебное посо-
бие для вузов в 5 т., 2-е изд., стереот. Т. 5: Атом-
ная и ядерная физика. М.: Физматлит; Издательство
МФТИ, 2002.
7
Рекомендуемый список онлайн-курсов и информационных систем
1. Онлайн-курс «Элементы атом-
ной и ядерной физики» на платформе
«Coursera».
Курс от преподавателей НИЯУ
МИФИ расскажет об основных поняти-
ях ядерной физики, о ядерных реакциях,
происходящих на Земле и в космосе, о
практическом применении достижений
в области ядерной физики. Вы узнаете,
что радиация может приносить пользу, а
профессиональная деятельность в сфере
атомной энергетики очень перспективна.
2. Онлайн-курс «Введение в ядерные
физику и технологию» на платформе
«Открытое образование».
Курс посвящен изучению физических
основ ядерных технологий, истории ве-
личайших открытий в области ядерной
физики и перспективам атомной энерге-
тики будущего.
Основной целью освоения данного
курса является знакомство с теоретиче-
скими основами атомной физики, а так-
же приобретение навыков решения при-
кладных задач в области ядерных технологий.
https://www.coursera.
org/learn/elementy-
atomnoj-i-yadernoj-
fiziki/
https://openedu.
ru/course/mephi/
mephi_010_
nuclearphys/
8
3. Онлайн-курс «Основы энергетиче-
ских ядерных технологий» на платфор-
ме «Открытое образование».
Курс посвящен физическим осно-
вам современных энергетических техно-
логий. Рассматриваются физические яв-
ления, протекающие в ядерных реакто-
рах.
Курс содержит материалы по осно-
вам нейтронной физики, физики реакто-
ров и теплогидравлических процессов в
энергетических установках.
4. Онлайн-курс «Ядерные данные. Си-
стема иллюстрации ядерных данных
JANIS» на образовательном портале
НИЯУ МИФИ.
Курс посвящен изучению навыков ис-
пользования системы JANIS для получе-
ния информации о ядерных данных.
https://openedu.
ru/course/mephi/
mephi_
energynucleartech/
https://online.
mephi.ru/course/
view.php?id=461
9
5. Система иллюстрации ядерных дан-
ных JANIS.
JANIS (Java-based nuclear information
software) – программа, предназначенная
для визуализации и обработки ядерных
данных.
6. База данных теплофизических свойств
жидкостей NIST REFPROP.
База данных NIST Reference Fluid
Thermodynamic and Transport Properties
Database (REFPROP) – программа для
определения теплофизических свойств
жидкостей, использующая наиболее точ-
ные модели для множества промышлен-
но важных жидкостей и их смесей. Со-
держит данные по термодинамическим
свойствам воды и водяного пара.
https://www.oecd-
nea.org/jcms/pl_
39910/janis
https:
//trc.nist.gov/
refprop/MINIREF/
MINIREF.HTM
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]