Программа развития АЭС Развитие ядерной индустрии Ядерная энергетика Перспективы развития атомной энергетики Физические основы ядерной индустрии Радиация проникающая

Ядерная технология

Физические основы ядерной индустрии

Взаимодействие излучения с веществом

Фундаментальную основу для практического использования ядерной энергии составляет учение о радиоактивности. Именно знание законов радиоактивного распада и накопления радионуклидов (в том числе – деления), законов, управляющих термодинамикой и кинетикой ядерных реакций, позволило создать ядерное оружие, ядерные реакторы и установки термоядерного синтеза, изотопные источники тока, а также многочисленные способы использования радионуклидов и ионизирующих излучений. В данной лекции приводится информация по строению атома и атомного ядра, радиоактивному распаду, ядерным реакциям, взаимодействию ионизирующего излучения с веществом, необходимая для понимания принципов функционирования оборудования для получения и использования ядерной энергии.

Ядро атомное, положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома.

Ядерные силы, силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в атомном ядре

Рассмотрим теперь другой процесс. Пусть при некоторых условиях два ядра дейтерия 12H сливаются в одно ядро гелия 24He .

Радиоактивность, самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или электромагнитного излучения (гамма-квантов).

В зависимости от того, какое из двух веществ в цепочке из двух генетически связанных радионуклидов обладает большим периодом полураспада, различают три основных случая: случай отсутствия равновесия, подвижное и вековое равновесия.

Ядерными реакциями называют процессы, в которых атомные ядра претерпевают превращения в результате их взаимодействия с элементарными частицами и другими атомными ядрами

Вероятность ядерной реакции характеризуют эффективным поперечным сечением или просто сечением

Бомбардирующие частицы подразделяют на незаряженные (нейтроны) и заряженные (протоны, дейтоны, альфа-частицы, ускоренные ионы). Мы ограничимся рассмотрением ядерных реакций на нейтронах.

Холодные нейтроны

Деление атомных ядер под действием нейтронов впервые обнаружено О.Ганом и Ф.Штрассманом (1938)

Деление ядер происходит не симметрично: отношение масс легкого и тяжелого осколков(продуктов деления) равно примерно 2/3

Благодаря большой скорости процесса деления число делящихся ядер за короткое время может быть доведено до огромной величины, в результате чего выделится колоссальная внутриядерная энергия.

Коэффициент размножения определяется величиной вероятностями различных взаимодействий (приводящих и не приводящих к делению) нейтронов с ураном и примесями, а также конструкцией и размерами установки.

Ионизирующее излучение сопровождало Большой взрыв, с которого началось существование нашей Вселенной 20 миллиардов лет назад.

Различают корпускулярное излучение, состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное (фотонное) излучение.

1. ЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ

1.1 Атомное ядро.

Атом (неделимый), мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства

Нуклид - разновидность атома, характеризуемая числом протонов и нейтронов, а в некоторых

случаях энергетическим состоянием ядра.

Радионуклид - нуклид, испускающий ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение - поток заряженных или нейтральных частиц  и квантов

электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и

возбуждению атомов или молекул среды. По своей природе делится на фотонное (гамма-излучение,

тормозное излучение, рентгеновское излучение) и корпускулярное (альфа-излучение, электронное,

протонное, нейтронное, мезонное).

Атом можно рассматривать как шар, состоящий из расположенного в центре чрезвычайно малого ядра и электронной оболочки, подразделенной на слои. Для нейтрального атома число находящихся в атомном ядре протонов, которые являются носителями положительных зарядов, определяет заряд ядра или порядковый номер и равно числу электронов в оболочке. Атом имеет размер прядка 10-8 см. Массу атома обычно выражают в атомных единицах. Атомная единица массы (а.е.м.) – единица массы, применяемая для выражения масс микрочастиц. За 1 а.е.м. принята 1/12 часть массы атома углерода с массовым числом 12 (т.н. углеродная шкала). 1 а.е.м. = 1,6605655*10-27 кг. За атомную массу элемента, состоящего из смеси изотопов, принимают среднее значение атомной массы изотопов с учетом их процентного содержания. Атомная масса меньше суммы масс составляющих атом частиц (протонов, нейтронов, электронов) на величину, обусловленную энергией их взаимодействия (Дефект массы).


На главную