Презентация на тему: Цепная реакция деления ядер урана

Презентация по физике. Тема: Цепная реакция деления ядер урана . Класс: 9 «б»

Цепная реакция деления ядер урана . В 1938 г. О. Ган и Ф. Штрассман открыли: ядра урана при бомбардировке его нейтронами образуют другие элементы. А объяснение этому явлению было дано в 1939 г. австрийским физиком Л. Мейтнер и  физиком О. Фришем: при попадании нейтрона ядро урана как бы разваливается на части. Этим и объясняется неожиданное появление новых химических элементов - лантана и бария - элементов с атомным весом, примерно вдвое меньшим, чем у урана. 

Позже оказалось, что в результате деления ядра, инициированного нейтроном, возникают новые нейтроны, способные вызвать реакции деления других ядер. Продуктами деления ядер урана-235 могут быть и другие изотопы бария, ксенона, стронция, рубидия и т. д.

Этот процесс происходит с выделением энергии 200 МэВ =3,2.10-11 Дж. Энергия выделяется в виде:1. Ек осколков  »2,6-10-11  Дж.2. Ек  нейтронов  »0,1-10-11 Дж.3. g - Излучения  »0,5.10-11 Дж.4. b - Излучения.  При полном делении  всех ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти.

Механизм деления Н. Бор, Я.И Френкель  предложил капельную модель ядра атома. Она дает представление о ядре как о положительно заряженной капле жидкости. Ядро, поглотившее нейтрон, находится в возбужден ном состоянии и подобно капле ртути при толчке начинает коле баться, изменяя свою форму. Когда энергия возбуждения станет больше энергии связи, то за счет кулоновских сил ядро разорвет ся на две части, которые разлетятся в противоположные сторо ны. Таким образом, кинетическая энергия новых ядер обуслов ливается кулоновскими силами.

Цепная реакция деления ядер урана — это реакция, в которой частицы (нейтроны), вызывающие эту реакцию, образуются в процессе деления ядра. Для осуществления ценной реакции пригодны лишь ядра U-235. Естественный уран состоит из U-235 (0,7%), U-238 (99,3%). 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.

Цепнную реакцию чистого изотопа U-238 осуществить медленными нейтронами невозможно. Для ее течения необходимо, чтобы коэффициент размножения нейтронов был k ³ 1. В этом случае число нейтронов  увеличивается или остается постоянным и цепнная реакция протекает. При k

Коэффициент размножения увеличивается при захвате медленных нейтронов ядром U-235  или быстрых нейтронов ядрами   U-238 и  U-235 с последующим делением, уменьшается при захвате нейтрона ядром без последующего деления, при вылете нейтрона из делящегося вещества, при захвате нейтрона продуктами деления, замедлителями и конструктивными элементами установки.

С целью уменьшения вылета нейтронов с куска урана увеличивают массу урана. Количество распавшихся ядер пропорционально массе урана, которая растет быстрее, чем площадь его поверхности, если форма урана с критической массой шарообразна. Минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция, называется критической массой. В зависимости от устройства установок и типа горючего критическая масса изменяется от 250г до сотен килограммов. Существуют два вида ядерных реакций: неуправляемая ценная реакция и управляемая цепная реакция. Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором.   Неуправляемая ядерная реакция возникает в атомных бомбах

КОНЕЦ