РБ_лекции для ПБ
.pdf
Тема 3 Катастрофа на Чернобыльской АЭС
и ее последствия для Республики Беларусь
ЛЕКЦИЯ 3.1
Ядерная энергетика
Доля электроэнергии, производимой на АЭС: Франция - 80%, Великобритания - 18%, США - 20%, Россия - 16%; Украина - 49% Всего в мире - 14%
1. Деление тяжелых ядер
О.Ган, Ф.Штрассман (1938г.) Э.Ферми (1934г.)
Тяжелое ядро, поглотив нейтрон, делится на два (иногда на три и совсем редко на четыре) ядра (осколка) с испусканием
вторичных нейтронов
235 U+1n → |
A1 X+A2 Y +b1n + Q |
|
|
|
|||||||||
|
b ≈ 2 ÷3; < b > = 2,4 |
||||||||||||
92 |
0 |
Z1 Z2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
A + A + b = 236; Z + Z |
|
= 92; |
A1 |
A2 |
≈ 2 |
3 |
|
|||||
|
1 |
2 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23592 U+01n → 14054Xe+9438Sr +201n
23592 U+01n → 14456Ba+8936Kr +301 n
|
|
70 |
90 |
110 |
|
|
130 |
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
массовое число осколков |
|
|
|
|
|
|
||||
235 U+1n → |
A1 X+A2 Y +b1n + Q b ≈ 2 ÷ 3; |
< b > = 2,4 |
|||||||||||
92 |
0 |
Z1 |
Z2 |
0 |
|
|
|
|
A1 |
|
|
|
|
A + A + b = 236; Z + Z |
2 |
= 92; |
A2 |
≈ 2 |
3 |
||||||||
1 |
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
23592 U+01n → 14054Xe +9438 Sr |
+201n |
|
|
|
||||||||
|
235 U+1n → |
144B |
a |
+89 K |
r |
+31 n |
|
|
|
||||
|
92 |
0 |
|
56 |
36 |
|
0 |
|
|
|
|||
Зависимость удельной энергии связи от массового числа
Q 200 МэВ
1г урана-235:
Е» 2351 ´6×1023 ´ 200´1,6×10−13 » 9×1010 Дж
1г угля (сжигание) - 3·104 Дж 1 т тринитротолуола (взрыв) - 4·109 Дж
2. Цепная реакция деления
Цепная реакция - реакция, в которой частицы, вызывающие ее, образуются как продукты этой
реакции
4-е поколение: 24 = 16 ядер
m-е поколение: 2m ядер
|
τ |
|
= 10-8 - 10-7 |
с |
|
|
жизни |
|
|
|
|
|
m = 80 за ~ 10-6 - 10-5 с |
||||
|
280 1024 |
|
|
||
τж |
235× |
|
1024 |
≈ 400г |
|
|
|
6×1023 |
|
|
|
Q ~ 1013 Дж
Коэффициент размножения нейтронов k
k = |
Nнейтронов в данном поколении |
|
Nнейтронов в предыдущем поколении |
|
|
k = 1 - критический режим
k < 1 - подкритический режим k > 1 - надкритический режим
Причины выбывания нейтронов из реакции:
–захват примесями и продуктами реакции
–захват ядерным топливом без деления
–вылет из зоны реакции
Условия протекания цепной реакции:
–чистое горючее
–наличие замедлителя (углерод, D2O)
–сферичность
–критическая масса горючего: минимальная масса ядерного топлива, при которой в данной системе
начинается цепная реакция
сфера из чистого 235U – 47 кг (шар диаметром 17 см)
уран с полиэтиленовыми прослойками и с отражающей оболочкой из бериллия – 242 г
Условия протекания цепной реакции:
–чистое горючее
–наличие замедлителя (углерод, D2O)
–сферичность
–критическая масса горючего: Минимальная масса ядерного топлива, при которой в данной системе
начинается цепная реакция
сфера из чистого 235U – 47 кг (шар диаметром 17 см)
уран с полиэтиленовыми прослойками и с отражающей оболочкой из бериллия – 242 г
Изотопы, на которых идет управляемая цепная реакция:
235U (0,7% в 238U), 233U (Т1/2 = 1,6·105 лет), 239Pu
238 U+1n ® 239U ¾¾¾¾® 239Np¾¾¾¾®239 Pu |
||||
92 0 |
92 |
β− , 23 мин |
93 |
β− , 2,3дня 94 |