Ядерные реакции. Ценные ядерные реакции. Ядерный реактор

Билет № 25

Электрический ток в полупроводниках.

Билет № 24

К полупроводникам относят вещества, занимающие промежуточное положение по электропроводности между проводниками и диэлектриками. Это 12 элементов таблицы Менделеева: бор, кремний, фтор, сера, индий, германий, мышьяк, селен, олово, сурьма, теллурий, йод.

Полупроводники обладают собственной проводимостью. Электронная проводимость обусловлена перемещением свободных электронов между узлами кристаллической решетки, а дырочная обусловлена перемещением связанных электронов на свободные места парных электронных связей.

дырка

-Si (кремний);

e

Для увеличения электропроводности к полупроводникам добавляют примеси. Если к полупроводнику добавить атом полупроводника, у которого валентность меньше, то образуются дополнительные дырки. Такая примесь называется акцепторной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником P – типа. В нем основные носители заряда дырки, а не основные электроны.

Если к полупроводнику добавить атомы полупроводника, валентность которого больше, то образуются дополнительные свободные электроны. Такая примесь называется донорной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником n – типа. В них основные носители заряда - электроны, а не основные дырки.

Электрона – дырочный переход (p,n - переход) – это область, образованная при контакте двух полупроводников p – типа и n – типа за счет явления диффузии.

Основное свойство p, n – перехода – односторонняя проводимость.

n p

A

V

R

- +

I

Прямой переход

U

Обратный переход

Полупроводниковый диод – это устройство, предназначенное для выпрямления и преобразования переменных токов, состоящих из p, n – переходов.

Преимущества полупроводникового диода: малогабаритен и компактен; устойчив к механическим повреждениям; большой срок службы; высокий КПД; работает при температурах от -70^оС до +125^оС.

Транзистор – устройство, служащее для усиления и генерации электрических колебаний. Состоит из двух p, n – переходов. Бывают биполярные (два типа проводимости) и полевые (ток образуется электронами или дырками).

К полупроводниковым приборам также относят:

1. Терморезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от температуры.

2. Фоторезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от света.

3. Тензорезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от нагрузки.

4. Светодиоды – полупроводниковые источники света.

Ядерная реакция – реакция превращения ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Ядерные реакции классифицируются по:

1. Роду участвующих в них частиц (на нейтронах, на заряженных частицах, на гамма - квантах).

2. Массе участвующих в них ядер (на легких ядрах – А<50, на средних ядрах – 50< А<200, на тяжелых ядрах).

3. Энергии вызывающих частиц:

ü На малых энергиях – W =1эВ;

ü На средних энергиях – W = 1МэВ;

ü На высоких энергиях – W = 1ГэВ;

4. Характеру происходящих ядерных превращений (с испусканием нейтронов, заряженных частиц, реакции захвата).

Ядерная реакция характеризуется энергетическим выходом – это разность энергий покоя ядер до реакции и после нее.

ΔW =Δm c²;

Если ΔW<0, то реакция идет с поглощением энергии (называется эндотермической).

Если ΔW>0, то реакция идет с выделением энергии и называется изотермической.

В 1938г. Ганн и Штрасман установили, что при бомбардировке урана нейтронами, возникают элементы средней части таблицы Менделеева. Это объяснили Майтнер и Фриш: при бомбардировке урана нейтронами, ядро урана захватывает нейтрон и переходит в возбужденное состояние, меняет свою форму, деформируется, образуя перетяжку, и ядро раскалывается на два осколка, вылетает 2 – 3 нейтрона:

+ +

+

+

Цепная реакция – это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие эту реакцию образуются как продукты этой реакции.

;

Для протекания цепной реакции необходимо:

1. Чтобы коэффициент размножения нейтронов лежал в пределах 1≤K≤1.01;

2. Масса делящегося вещества должна быть выше критической;

Неуправляемые цепные реакции протекают в атомной бомбе, а управляемые – в ядерных реакторах.

Ядерные реакторы могут быть:

1. исследовательские;

2. энергетические;

3. воспроизводящие;

4. транспортные;

Основные элементы ядерного реактора:

1. делящиеся вещества (уран – 235, 238, 239, торий – 232, плутоний – 239,240,241);

2. управляющие стержни из кадмия или бора;

3. теплоноситель;

4. поглотитель нейтронов;

5. Замедлитель нейтронов (вода, тяжелая вода, графит);

6. Система биологической защиты и дозиметрического контроля;

Синтез легких ядер:

Термоядерная реакция – это реакция слияния ядер легких элементов, протекающая при сверхвысоких температурах при сближении ядер до расстояния 2*10^-15м.

Термоядерная реакция протекает в недрах звезд. Неуправляемая термоядерная реакция протекает в водородной бомбе, а управляемый термоядерный синтез пытаются получить с помощью установок «Токмак», с помощью ядерного синтеза.

Дата добавления: 2014-01-04