Сравнение энергетического выхода реакций горения органического топлива и реакций ядерного деления

Как мы уже выяснили, при одном акте деления ядра урана выделяется около 200 МэВ. Много это или мало? Возьмем 1 кг способного к расщеплению урана–235. Чтобы рассчитать содержащееся в нем число ядер (равное числу атомов), нужно массу всего вещества разделить на его молярную массу и умножить на число Авогадро N_A = 6.02•10²³ 1/моль:

N = = 2,56×10²⁴ ядер.

Учитывая, что 1МэВ = 1,6×10^-13 Дж = 4,45×10^-20 кВт-час, получаем полную выделяющуюся энергию

Е = 2,56´10²⁴´200´1,6´10^-13 Дж = 8,19×10¹³Дж = 2,28 ×10⁷ кВт-час.

При сгорании одного килограмма угля выделяется количество теплоты, равное 3×10⁷ Дж. Это означает что для получения энергии, равной энергии реакции распада 1 кг урана-235, нужно сжечь больше 2700 тонн угля.

c:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifc:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gifЯдерные реакции

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.

В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях.

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:

При ядерных реакциях выполняется законы сохранения: импульса, энергии, момента импульса, зарядового и массового числа.

Ядерные реакции могут протекать при бомбардировке атомов быстрыми заряженными частицами (протоны, нейтроны, α-частицы, ионы). Первая реакция такого рода была осуществлена с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе, в 1932 году:

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина

Q = (M_A + M_B – M_C – M_D)c² = ΔMc².

где M_A и M_B – массы исходных продуктов, M_C и M_D – массы конечных продуктов реакции. Величина ΔM называется дефектом масс ядерной реакции.

Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q < 0)

При ядерной реакции энергия выделяется (экзотермические Q > 0), если масса исходных ядер и частиц больше массы продуктов реакции.

При ядерной реакции энергия поглощается (эндотермические, Q < 0), если масса исходных ядер и частиц меньше массы продуктов реакции.

Дата добавления: 2014-01-06