Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Ядерная энергетика

Большое значение в ядерной энергетике приобретает не только осуществление цепной реакции деления, но и управление ею. Устройства, в которых осуществляется и поддер­живается управляемая цепная реакция деления, называются ядерными реакторами. Пуск первого реактора в мире осуществлен в Чикагском университете (1942) под руководством Э. Ферми, в России в Москве (1946) под руководством И. В. Курчатова.

Рис.20.2

Для пояснения работы реактора рассмотрим принцип действия реактора на тепло­вых нейтронах (рис. 20.2). В активной зоне реактора расположены тепловыделяющие элементы 1 и замедлитель 2, в котором нейтроны замедляются до тепловых скоростей. Тепловыделяющие элементы (твэлы) представляют собой блоки из делящегося матери­ала, заключенные в герметичную оболочку, слабо поглощающую нейтроны. За счет энергии, выделяющейся при делении ядер, твэлы разогреваются, а поэтому для охла­ждения они помещаются в поток теплоносителя (3 – канал для протока теплоноси­теля). Активная зона окружается отражателем 4, уменьшающим утечку нейтронов.

Управление цепной реакцией осуществляется специальными управляющими стерж­нями 5 из материалов, сильно поглощающих нейтроны (например, бор В, кадмий Cd). Параметры реактора рассчитываются так, что при полностью вставленных стержнях реакция заведомо не идет, при постепенном вынимании стержней коэффициент размножения нейтронов растет и при некотором их положении принимает значение, равное единице. В этот момент реактор начинает работать. По мере его работы количество делящегося материала в активной зоне уменьшается и происходит ее загрязнение осколками деления, среди которых могут быть сильные поглотители нейтронов. Чтобы реакция не прекратилась, из активной зоны с помощью автоматического устройства постепенно извлекаются управляющие стержни. Когда ядерное топливо выгорает, реакция прекращается. До нового запуска реактора выгоревшее ядерное топливо извлекают и загружают новое.

Ядерный реактор является мощным источником проникающей радиации (нейтро­ны, g-излучение), примерно в 1011 раз превышающей санитарные нормы. Поэтому любой реактор имеет биологическую защиту – систему экранов из защитных матери­алов (например, бетон, свинец, вода), располагающуюся за его отражателем, и пульт дистанционного управления.

 

 

Создание ядерных реакторов привело к промышленному применению ядерной энергии. Энергетические запасы ядерного горючего в рудах примерно на два порядка превышает запасы химических видов топлива. Поэтому, если, как предполагается, основная доля электроэнергии будет вырабатываться на АЭС, то это, с одной стороны, снизит стоимость электроэнергии, которая сейчас сравнима с вырабатываемой на тепловых электростанциях, а с другой – решат энергетическую проблему на несколько столетий и позволит использовать сжигаемые сейчас нефть и газ в качестве ценного сырья для химической промышленности.

Огромные возможности для развития атомной энергетики открываются с созданием реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, в которых выработка энергии происходит в реакции деления , а производство вторичного горючего – плутония происходит в реакции (20,8).Такие реакторы позволяют кардинально решить проблему обеспечения ядерным горючим. Как показывают оценки, 1 т гранита содержит пример­но 3 г 12 г (именно они используются в качестве сырья в реакторах-размножителях), т. е. при потреблении энергии 5×108 МВт (на два порядка выше, чем сейчас) запасов урана и тория в граните хватит на 109 лет.

[2]. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: «Просвещение», 2009 и др. Глава 13.

 

Тема 21. (2 часа)

Элементарные частицы. Античастицы. Классификация элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия. Кварки.

Представление о том, что окружающий нас материальный мир состоит из отдельных структурных элементов, является вполне естественным. Дом строится из кирпичей, пироги выпекаются из муки, воды и дрожжей в горячей печи, крупинки сахара исчезают в воде и она становится сладкой – все это знакомо нам с детства. Смешивай и воздействуй – получишь новое. Все многообразие видов и свойств вещества, процессов, происходящих в веществах, ученые пытались объяснить наличием определенного по виду количества элементарных неделимых частиц материи. История развития представлений об элементарности очень интересна. Отметим только отдельные этапы этой истории.

· 6-5 века до н.э. Древнегреческие философы-материалисты (Фалес, Гераклит, Эмпедокл) основными структурными элементами считали 4 элемента: земля, вода, воздух, огонь.

· Демокрит (ок.460-370 гг. до н.э.) – древнегреческий ученый, философ-материалист, главный представитель древней атомистики. Согласно Демокриту материя состоит из бесчисленного множества мельчайших неделимых частиц – атомов, которые, соединяясь и разъединяясь, образуют все многообразие вещей в природе. Атомы вечны и неизменны, отличаются по форме и величине.

· 19век. Атомно-молекулярное строение вещества. Молекула - мельчайшая частица данного вещества, обладающая химическими свойствами этого вещества. Состоит из атомов. Всего в природе около 100 видов атомов. Атом – неделимая частица.

· Конец 19 века. Открытие катодных лучей (электронов), рентгеновских лучей, α и β радиоактивности, g-излучения, наблюдение дискретного спектра излучения отдельных атомов. Все эти открытия указывали на сложное строение атомов, в состав которых входят электроны. Результаты эксперимента Резерфорда по рассеянию a-частиц привели к ядерной модели атома (1913 г.)

· 20 век. Открытие элементарных частиц. Развитие физики элементарных частиц. Были открыты фундаментальные частицы. Сформулирована и получила экспериментальное подтверждение кварковая модель строения элементарных частиц.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Синтез ядер | Й этап. Элементарные частицы. Античастицы
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 262; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.