Деление ядер урана
Download
1 / 43

Деление ядер урана - PowerPoint PPT Presentation


  • 138 Views
  • Uploaded on

Деление ядер урана. урок физики 11 класс. Автор: учитель физики высшей квалификационной категории Харитошина О.В. МОУ СОШ №24 г. Рязань. n. p. e. 1. 1. 0. Назови частицу. -1. 1. 0. 1. 2. 3. q ≈ + 1 ,6 . 10 -19 Кл. q ≈ - 1 ,6 . 10 -19 Кл. q =0.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Деление ядер урана' - ulysses-mccarthy


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Деление ядер урана

урок физики 11 класс

  • Автор: учитель физики

  • высшей квалификационной

  • категории Харитошина О.В.

  • МОУ СОШ №24 г. Рязань


n

p

e

1

1

0

Назови частицу

-1

1

0

1

2

3

q ≈+ 1,6 . 10-19 Кл

q ≈- 1,6 . 10-19 Кл

q =0

m ≈ 9,1. 10-31 кг

m ≈ 2000. me

m ≈ 2000. me

4

5

6

Входит в состав ядра. Её число округленное массовое число минус порядковый номер элемента.

В атоме вращается вокруг положительно заряженного ядра.

Входит в состав ядра. Её число равно порядковому номеру элемента.

7

8

8

Если атом её теряет, то образуется положительный ион, а если приобретает , то образуется отрицательный ион.

Если ядро атома её теряет или приобретает , то образуется изотоп этого же элемента.

Если ядро атома её теряет или приобретает , то образуется новый элемент.

10

11

12

Фамилия, имя

оценка


n

p

e

1

1

0

Проверь ответы

1

-1

0

массовое число

массовое число

массовое число

зарядовое число

зарядовое число

зарядовое число

нейтрон

протон

электрон

1

2

3

q ≈- 1,6 . 10-19 Кл

q =0

q ≈+ 1,6 . 10-19 Кл

m ≈ 9,1. 10-31 кг

m ≈ 2000. me

m ≈ 2000. me

электрон

нейтрон

протон

4

5

6

Входит в состав ядра. Её число равно порядковому номеру элемента.

В атоме вращается вокруг положительно заряженного ядра.

Входит в состав ядра. Её число округленное массовое число минус порядковый номер элемента.

протон

электрон

нейтрон

7

8

9

Если атом её теряет, то образуется положительный ион, а если приобретает , то образуется отрицательный ион.

Если ядро атома её теряет или приобретает , то образуется изотоп этого же элемента.

Если ядро атома её теряет или приобретает , то образуется новый элемент.

электрон

нейтрон

протон

10

11

12


  • Ядерными реакциями

    называют изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

  • Ядерные реакции происходят:

    Частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил, им сообщается большая энергия.

  • Деление ядер атомов

- это самопроизвольное, или под действием нейтронов, раскалывание ядра атома на две примерно равные части, на два "осколка".


Открытие деления ядер уран

  • В 1938 г.О.Ган и Ф.Штрассман открыли, что при бомбардировке урана нейтронами образуются другие элементы.

  • В 1939 г.О.Фриш и Л.Мейтнер дали правильное истолкование этого факта, именно как деление ядра урана, захватившего нейтрон.


О.Ган

(1879–1968)

Ф.Штрассманн

(1902–1980)

Здание Института химии в Берлине,

где О.Ган и Ф.Штрассманн открыли (1938) деление ядер урана


n

Л.Мейтнер и О.Фриш объяснили это явление так. Чем больше и массивнее ядро атома, тем менее оно устойчиво. Когда в такое неустойчивое ядро атома попадает какая-либо посторонняя частица, она сообщает ему добавочную энергию, отчего ядро приходит в бурное движение — становится возбужденным и при некоторых определенных условиях может и вовсе развалиться.


  • Поэтому ничего нет удивительного в том, что ядро атома урана, и без того малоустойчивое, захватив нейтрон, вместо того чтобы выбросить одну или несколько частиц, как это происходило при обстреле атомов более легких элементов, неожиданно распадается. Этот процесс был назван ядерной реакцией деления.


Капельная модель ядра удивительного в том, что ядро атома урана, и без того малоустойчивое, захватив нейтрон, вместо того чтобы выбросить одну или несколько частиц, как это происходило при обстреле атомов более легких элементов, неожиданно распадается. Этот процесс был назван

  • Согласно этой модели сгусток нуклонов напоминает капельку заряженной жидкости

скорость осколков = 1/30 скорости света


  • Атом урана, поглотив нейтрон удивительного в том, что ядро атома урана, и без того малоустойчивое, захватив нейтрон, вместо того чтобы выбросить одну или несколько частиц, как это происходило при обстреле атомов более легких элементов, неожиданно распадается. Этот процесс был назван

  • Фундаментальный факт ядерного деления –

  • испускание в процессе деления 2–3 нейтронов.

  • Благодаря этому оказалось возможным практическое использование внутриядерной энергии.

  • возбуждается

  • деформируется ( ядро вытягивается, ядерные силы ослабевают при увеличении расстояний между нуклонами)

  • разрывается на две части с излучением при этом 2-3 нейтронов


  • Поглощая нейтрон, ядро урана получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

  • При распаде ядра часть внутренней энергии переходит в кинетическую энергию осколков, а затем за счет торможения их во внутреннюю энергию окружающей среды.

  • Реакция деления ядер урана идет с преобладающим выделением энергии в окружающую среду.


Механизм деления ядра получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

n

n

n

ПРИТ > ОТТАЛК

Fяд>Fэл

Fяд<Fэл

γ- излучение

r ≈10-15м


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

n

n

n

ПРИТ > ОТТАЛК

Fяд>Fэл

Fяд<Fэл

γ- излучение

r ≈10-15м


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

n

n

n

1

1

1

1

скорость нейтрона ≈1000м/с

0

0

0

0

235

92U

ПРИТ > ОТТАЛК

Fяд>Fэл

Fяд<Fэл

236

92U

144

56Ba

89

36Kr

γ- излучение

r ≈10-15м


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

Л.Мейтнер и О.Фриш объяснили это явление так. Чем больше и массивнее ядро атома, тем менее оно устойчиво. Когда в такое неустойчивое ядро атома попадает какая-либо посторонняя частица, она сообщает ему добавочную энергию, отчего ядро приходит в бурное движение — становится возбужденным и при некоторых определенных условиях может и вовсе развалиться.


1 получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

1

1

n

n

n

n

1

1

1

n

n

Примеры реакций распада ядер урана

0

0

0

0

0

0

235

235

235

92U

92U

92U

Q

Q

Q

2

2

236

236

94

236

140

92U

92U

92U

37Rb

55 Cs

1

144

56Ba

95

139

89

36Kr

38Sr

54 Xe

2

3


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

Л.Мейтнер и О.Фриш объяснили это явление так. Чем больше и массивнее ядро атома, тем менее оно устойчиво. Когда в такое неустойчивое ядро атома попадает какая-либо посторонняя частица, она сообщает ему добавочную энергию, отчего ядро приходит в бурное движение — становится возбужденным и при некоторых определенных условиях может и вовсе развалиться.


проверка получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

  • по закону сохранения зарядового числа

    92+0=92=54+39+0 92+0=92=55+37=92

    92=92=92 92=92=92

  • по закону сохранения массового числа

    235+1=236=139+95+2 235+1=236=140+94+2

    236=236=236 236=236=236


n получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается.

Л.Мейтнер и О.Фриш объяснили это явление так. Чем больше и массивнее ядро атома, тем менее оно устойчиво. Когда в такое неустойчивое ядро атома попадает какая-либо посторонняя частица, она сообщает ему добавочную энергию, отчего ядро приходит в бурное движение — становится возбужденным и при некоторых определенных условиях может и вовсе развалиться.


  • Одновременно выделяется большая энергия

  • При делении образуются два новых ядра, испускаются два-три нейтрона и γ-лучи


При делении ядра урана выделяется

Q

  • 200 МэВ

3,2 . 10-11 Дж

Q

Q

3% -энергия нейтронов

4% -энергия гамма излучения

Q

Q

80% -кинетическая энергия осколков

13% -энергия радиоактивного распада


В единичном акте деления одного ядра урана получается в 108 раз больше энергии, чем в единичном акте окисления одного атома углерода – самого распространенного способа производства энергии путем сжигания органического топлива.

При полном делении всех ядер имеющихся в 1 грамме урана выделяется энергия ,которую можно получить, сжигая 3 тонны угля или 2,5 тонны нефти.


  • Именно с этим связано освоение и широкомасштабное использование человечеством ядерной энергии. В настоящее время в мире работают 450 ядерных энергетических реакторов, многие из которых эксплуатируются более 20 лет.

  • В России функционируют 10 станций.


  • С вводом каждого нового блока увеличиваются риски, связанные с использованием атомной энергии. Главным образом эти риски связаны с выбросами и сбросами радионуклидов за пределы АЭС в аварийных ситуациях.

  • в Уиндскейле (Англия) в 1957 году,

  • в США на станции Три Майл в 1979 году,

  • в СССР на Чернобыльской станции в 1986 году.

  • До настоящего времени произошли три серьезные аварии на ядерных реакторах.


26 1986
26 апреля 1986года увеличиваются риски, связанные с использованием атомной энергии. Главным образом эти риски связаны с выбросами и сбросами радионуклидов за пределы АЭС в аварийных ситуациях.


В 1934 г. Ф. увеличиваются риски, связанные с использованием атомной энергии. Главным образом эти риски связаны с выбросами и сбросами радионуклидов за пределы АЭС в аварийных ситуациях.Жолио-Кюри высказал предположение о возможности использования энергии ядерных реакций в практических целях, если удастся осуществить цепные ядерные реакции. Эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение.

Частицами, способными к осуществлению цепных реакций, оказались нейтроны. При благоприятных условиях освобождающиеся в первой реакции нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. При делении 3 ядер урана должно освобождаться от 6 до 9 новых нейтронов, они попадут в новые ядра урана и т.д.


Цепная реакция деления ядер урана

  • Цепная реакция деления ядер урана — это реакция, в которой частицы (нейтроны), вызывающие эту реакцию, образуются в процессе деления ядра.


  • Таким образом, появляется возможность осуществления разветвляющейся, ускоряющейся цепной реакции деления ядер атомов с выделением огромного количества энергии.


Схема развития цепной реакции вызвать деление двух-трёх аналогичных ядер, если те окажутся поблизости и если нейтроны попадут в них.

В результате деления ядра, инициированного нейтроном, возникают новые нейтроны, способные вызвать реакции деления других ядер.


Осуществление цепной реакции вызвать деление двух-трёх аналогичных ядер, если те окажутся поблизости и если нейтроны попадут в них.

  • Для осуществления цепной реакции пригодны лишь ядра U-235 (из встречающихся в природе)

Природный уран представляет собой смесь трех изотопов:

  • – уран-238 (238U) – содержание 99,2745%, период полураспада T » 4,468 млрд лет;

  • – уран-235 (235U) – 0,714%, T » 0,7038 млрд лет;

  • – уран-234 (234U) – 0,0055%, T » 0,245 млрд лет.

  • Ядра U-235 делятся как быстрыми, так и медленными нейтронами, U-238 — только быстрыми с энергией 1 МэВ. Нейтронов с такой энергией при делении 60%, но только один из пяти производит деление (цепная реакция невозможна).


Осуществление цепной реакции вызвать деление двух-трёх аналогичных ядер, если те окажутся поблизости и если нейтроны попадут в них.

  • Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы среднее число освобожденных нейтронов в данной массе урана не уменьшалось с течением времени

k-коэффициент размножения нейтронов

при k< 1

при k> 1

  • цепная реакция идет

  • цепная реакция невозможна


Коэффициент размножения нейтронов

– отношение числа нейтронов в каком-либо «поколении» к числу нейтронов предшествующего «поколения»


Коэффициент размножения нейтроновопределяется четырьмя фактами

3 захватом нейтронов продуктами деления, замедлителем, конструктивными элементами установки

1 захватом медленных нейтронов U-235с последующим делением и захватом быстрых нейтронов U-235 и U-238 с последующим делением

2 захватом нейтронов ядрами урана без деления

4 вылетом нейтронов из делящегося вещества


Цепная ядерная реакция нейтронов

Ядерное горючее

k> 1

критическая масса делящегося вещества

U-235

U-238

Pu-239

Минимальное значение массы делящегося вещества, при которой возможна цепная реакция, называется критической массой. В зависимости от устройства установок и типа горючего критическая масса изменяется от 250г до сотен килограммов.


Два варианта развития цепной реакции

неуправляемая

управляемая


Линейная (управляемая реакция) реакции

Если цепную реакцию держать под контролем, управлять её развитием, не давать ускоряться и постоянно отводить выделяющуюся энергию (тепло), то эту энергию ("атомную энергию") можно использовать либо для отопления, либо для получения электроэнергии.

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором.


АЭС


Взрыв (неуправляемая реакция) реакции

Если же позволить цепной реакции развиваться бесконтрольно, то произойдёт атомный (ядерный) взрыв. Неуправляемая ядерная реакция возникает в атомных бомбах.

Это уже - ядерное оружие.



деления ядра урана реакции

Цепная ядерная реакция

итоги

Ядерное горючее

k > 1

критическая масса делящегося вещества

U-235

U-238

Pu-239

Два варианта развития цепной реакции

неуправляемая

(ядерная бомба)

управляемая

(в ядерном реакторе)


Задание на дом реакции

  • § 108,109- учить

  • на ? после §§ - отвечать

  • записать реакции, приводящие к образованию плутония-239


ad