урок

Процесите на взаимодействие на ядра с частици, в резултат на които възникват нови ядра и частици.

a + A b + B Първата ядрена реакция е осъществена през 1919

г. от Ръдърфорд.

24He + 714N 1

1p + 817O

ЯР днес са основен метод за изучаване на структурата и свойствата на ядрата.

В зависимост от това каква частица a причинява реакцията и каква частица b се излъчва след реакцията съществуват следните реакции:

a. Ядрени реакции, предизвикани от заредени частици - протони, алфа- частици и тежки йони (ядра на други атоми).

b. Ядрени реакции, предизвиквани от неутрони. Това са така наречените (n,p), (n,гама), (n,алфа) и т.н. реакции, при които поглъщането на неутрона предизвиква излъчването на протон, гама-квант, алфа-частица и т.н.

c. Преобразуване на атомните ядра могат да предизвикат и гама- кванти с достатъчно голяма енергия. Това са така наречените фото-ядрени реакции.

През 1938 г. Хан и Щрасман случайно се натъкнали на един странен факт. С химични методи те успели да докажат, че при облъчване на уран с неутрони се получават малки количества от един елемент от средата на периодичната система - барий, с атомен номер Z=56.

а)

Обяснението на ЯР е , че при поглъщането на неутрона от урановото ядро, то се оказва във възбудено състояние, започва да ''вибрира'' и ядрото се ''разцепва'' на две приблизително еднакви части.

б) Важни особености на реакциите на делене (и на урана) са: отделяне на огромно количество енергия - около 200MeV. при всеки акт на делене се отделят 2 или 3 неутрона.

http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Nuclear_fission.svg

Делене на ядрата на тежки Делене на ядрата на тежки елементиелементи

топлинен неутрон

ядро на уран - 235

n +1

0 U

235

92 X + Y + 2,5 ( n)

1

0

X

Y

вторични

неутрони

X

Y

Y

X

Верижна реакция, чиято скорост може да се контролира се нарича управляема..

Постепенното отделяне на енергията води до нагряването на ядреното ''гориво'' до определена температура. Топлинната енергия се отвежда чрез подходящ топлоносител. Tака ядреното ''гориво'' играе ролята на ''въглища'', а топлинната енергия, която се отделя може да се превърне в електрическа както при топлоелектрическите централи.

Устройствата, в които се осъществява управляема верижна реакция се наричат ядрени реактори, а централите, в които енергията, получена от ядрените реактори се превръща в електрическа се наричат атомни електроцентрали (АЕЦ). (Правилно би било да се каже ядрени електроцентрали.)

а) ядрено гориво(уран) и забавител(вода или графит); б) кадмиеви регулиращи пръти;(или бор) в) топлообоменник(вода, втечнен СО2); г) към турбината

Активна зона на малък ядрен реактор използван за изследвания.

а) кадмиеви регулиращи прътиб) екран от стомано-бетонв) двойна стена, която издържа на земетресения и остава здрава и да падне самолет върху нея г) филтри

Използването на уран, обогатен с 23592U (или пък на

плутоний 23994Pu) позволява по принцип да се

осъществи верижна реакция на делене. Но дори и при наличието на чист 235

92U за реализирането на верижна реакция трябва да бъдат изпълнени и някои други условия.

Ако масата на урановия блок е достатъчно малка или, както се казва още е подкритична, реакцията е невъзможна. Но ако два уранови блока с подкритична маса се съберат изведнъж, блокът може да достигне до критична маса и започва взривна реакция.

Именно това се използва при конструкцията на атомната бомба .

a - обикновен експлозив  б - източник на неутрони в - уранови блокове

Руската термоядрена бомба, тествана на 12 Август 1953 в Семипалатинск. Над 400 килотона

Най-мощната експериментална бомба в света. Взривена е на 30 ноември 1961 година на остров Нова Земя в Русия. Енергиен еквивалент над 100 мегатона. Тествана е на половината от мощността й.

Българско държавно акционерно дружество. Изградена 1974 с мощност 220 MW; от 1991 общата инсталирана мощност на 6-те енергоблока е 3760 MW. През 1999 брутното производство на електроенергия на АЕЦ е 15,8 млрд. kWh (ок. 46 % от общото електропроизводство на България). Работи с обогатен уранов диоксид. В последните години обновява технологичния процес и спазва международните изисквания за ядрена безопасност и опазване на околната среда.

Първи контур служи за отвеждане на топлината, получена в активната зона, и за предаването й на втори контур.

По-важни компоненти на първи контур са: реактор, главни циркулационни кръгове, компенсатор на обема (КО), барботажен бак (ББ) и предпазни клапани на КО.

В активната зона на реактора е разположено ядреното гориво във вид на касети. В пространството между касетите циркулира водата от първи контур, отнемаща получената при ядрената реакция топлинна енергия.

Втори контур е нерадиоактивен и е предназначен да поеме топлинната енергия от първи контур и да я преобразува в кинетична енергия на въртене на парната турбина. В генератора тази енергия се преобразува в електрическа при осигуряване на висока ефективност на процеса. Посредством открита разпределителна уредба (ОРУ) електрическата енергия се предава в електроенергийната система към консуматорите.

Втори контур включва: парогенератори (паропроизводителната част), главни паропроводи, турбогенератори (два по 220 MW за всеки блок ВВЕР-440 и един за блоковете с реактори ВВЕР-1000), кондензатори и системи за подгряване на кондензата. За охлаждане на кондензаторите се използва вода от р. Дунав, която тече по трети циркулационен контур и няма допир с водата от първи контур. От бреговата помпена станция на АЕЦ, по канали, водата се изпраща до атомната централа, откъдето помпите на циркулационна помпена станция подават водата в кондензаторите на турбините.