Ядзерныя рэакцыі Ядзерныя рэакцыі Дзяленне ядзер

Παρουσίαση με θέμα: "Ядзерныя рэакцыі Ядзерныя рэакцыі Дзяленне ядзер"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ядзерныя рэакцыі Ядзерныя рэакцыі Дзяленне ядзер
Ланцуговая ядзерная рэакцыя Ядзерныя рэактары Прымяненне радыеактыўных ізатопаў і ядзернай энергіі Элементы дазіметрыі Тэрмаядзерныя рэакцыі Кіруемы тэрмаядзерны сінтэз

2 Ядзерныя рэакцыі Працэс штучнага ператварэння атамных ядзер у выніку іх узаемадзеяння з рознымі часціцамі называецца ядзернай рэакцыяй. Эфектыўным сродкам уздзеяння на атамнае ядро з’яўляецца яго бамбардзіроўка хуткімі часціцамі. Каб ядзерная рэакцыя адбылася, часціца павінна валодаць адпаведнай энергіяй, якая дазваляе ёй зблізіцца з ядром на адлегласць ~10-15м.

3 Схема ядзернай рэакцыі
Часціцамі а і b могуць быць -часціцы, дэйтон (d), фатон (), нейтрон (n), пратон (р).

4 У 1936г. Н.Бор устанавіў, што ядзерныя рэакцыі, якія вызываюцца не вельмі хуткімі часціцамі, працякаюць у два этапа П – прамежкавае ядро (кампаунд-ядро), якое за кошт энергіі часціцы а знаходзіцца ў узбуджаным стане

5 Прамежак часу, які патрабуецца нуклону з энергіяй каля 1МэВ (скорасць ~107м/с), каб прайсці адлегласць, роўную дыяметру ядра (~10-15м), называецца ядзерным часам Сярэдні час жыцця прамежкавага ядра складае (10-14 – 10-12)с – гэта на шмат парадкаў больш, чым ядзерны час.

6 Таму распад прамежкавага ядра П не залежыць ад першага этапу рэакцыі – захопу бамбардзіруючай часціцы а Прамежкавае ядро як бы “забывае” спосаб свайго ўтварэння. Прамежкавае ядро можа распадацца рознымі шляхамі. Характар гэтых шляхоў і іх імавернасць не залежаць ад спосабу ўтварэння ядра П.

7 Энергетычны выхад ядзернай рэакцыі вызначаецца рознасцю мас ядзер і часціц, якія ўступаюць у ядзерную рэакцыю і ўтвараюцца ў выніку яе здзяйснення: - сума мас зыходнага ядра і часціцы, што бамбардыруе ядро. - сума мас ядра і часціцы – прадуктаў рэакцыі. с – скорасць святла ў вакууме.

8 Ядзерныя рэакцыі могуць працякаць з выпраменьваннем або паглынаннем энергіі Е.
Экзатэрмічныя рэакцыі – энергія выпраменьваецца (Е > 0). Эндатэрмічныя рэакцыі – энергія паглынаецца (Е < 0).

9 Рэальна ядзерныя рэакцыі працякаюць пры сутыкненні пучка бамбардыруючых часціц з мішэнямі.
Працэс сутыкнення пучкоў часціц з мішэнямі характарызуецца эфектыўным сячэннем . Эфектыўнае сячэнне вызначае імавернасць захопу часціцы ядром. Імавернасць узаемадзеяння часціцы з ядром роўная дзе n – канцэнтрацыя ядзер мішэні, d – таўшчыня мішэні.

10 Лік часціц, якія ўзаемадзейнічаюць з ядрамі мішэні за адзінку часу
N – колькасць бамбардзіруючых часціц, якія падаюць на мішэнь у адзінку часу. У выніку атрымліваем, што эфектыўнае сячэнне

11 Пад эфектыўнам сячэннем разумеюць уяўны круг, пры пападанні ў які бамбардзіруючай часціцы адбудзецца расшчапленне атамнага ядра. У цэнтры круга знаходзіцца ядро. За адзінку  прынімаецца метр у квадраце (м2), пазасістэмная адзінка 1барн = 10-28м2.

12 Пад ўздзеяннем часціцы вялікай энергіі (дзесяткі мегаэлектронвольт) ядзерная рэакцыя з’яўляецца прамой (аднаэтапнай). Прыклады: рэакцыя зрыву – нецэнтральнае ўзаемадзеянне дэйтона з ядром – адзін нуклон захопліваецца ядром, другі пралятае міма; рэакцыя захопу – нуклон адрывае ад ядра другі нуклон і ўтвараецца дэйтон.

13 Пры вельмі вялікіх энергіях часціц ( сотні мегаэлектронвольт) адбываюцца выбуховыя рэакцыі.
Ядры пры гэтым распадаюцца на шмат дробных асколкаў (фрагментаў). 1919г., Э.Рэзерфорд – першая штучная ядзерная рэакцыя пад ўздзеяннем -часціц: Пад уздзеяннем -часціц прыроднага радыеактыўнага выпраменьвання ядры азоту ператварыліся ў ядры кіслароду.

14 1932г., Дж.Чэдвік – рэакцыя па выяўленні нейтрона:
Пры бамбардыроўцы берылію альфа-часціцамі ўзнікала новае выпраменьванне (берыліевае). Выпраменьванне не астаўляла слядоў у камеры Вільсана, не вызывала сцынтыляцый, не адхілялася ў электрычных і магнітных палях. Выбівала з парафіну пратоны. У выніку навуковай дыскусіі з’явіўся нейтрон.

15 1932г., Дж.Кокрафт, Э.Уолтан – рэакцыя пад ўздзеяннем штучна паскораных пратонаў (~0,8 МэВ):
Выпраменьваецца каля 17,3 МэВ энергіі. Рэакцыя па ператварэнні фтору ў кісларод: Выпраменьваецца каля 8 МэВ энергіі.

16 Пад уздзеяннем зараджаных часціц энергетычны выхад рэакцыі невялікі.
Нейтроны не зведваюць кулонаўскага адштурхвання – лёгка пранікаюць у ядры – эфектыўнасць рэакцыі павышаецца. Характар узаемадзеяння нейтронаў з ядрамі залежыць ад іх энергіі. Энергія (0,150)МэВ – хуткія, не больш за 100кэВ – павольныя, з энергіямі (0,0250,5)эВ – цеплавыя. Эфектыўныя сячэнні рэакцыі σ звычайна павялічваюцца пры памяншэнні энергіі нейтронаў.

17 Пры памяншэнні энергіі нейтронаў эфектыўнае сячэнне рэакцыі, час знаходжання нейтрона ў полі ядра і імавернасць захопу нейтрона ядром павялічваюцца У гэтым плане цеплавыя нейтроны з энергіямі (0,0250,5)эВ з’яўляюцца найлепшымі ядзернымі снарадамі

18 Рэакцыя ператварэння азоту ў вуглярод пастаянна працякае ў атмасферы пад уздзеяннем касмічных нейтронаў Вуглярод β- - радыеактыўны, с перыядам паўраспаду 5730 гадоў. Гэты ізатоп вугляроду добра засвайваецца раслінамі ў працэсе фотасінтэзу.

19 Пад уздзеяннем -квантаў працякаюць фотаядзерныя рэакцыі
Нейтроны, што ўзнікаюць пры гэтых рэакцыях, валодаюць вялікай энергіяй ( некалькі мегаэлектронвольт). Нейтроны ўзаемадзейнічаюць з ядрамі асяроддзя і ўзбуджаюць іх. Ядры асяроддзя становяцца неўстолівымі. Такім чынам, нейтроннае выпраменьванне пры фотаядзерных рэакцыях прыводзіць да ўзнікнення наведзенай радыеактыўнасці асяроддзя.

20 Дзяленне ядзер 1938г., О.Ган, Л.Мейтнер, Ф.Штрасман (ням.фіз.) адкрылі дзяленне ядзер урану пад уздзеяннем нейтронаў. Пры дзяленні адбываецца перабудова ядзернай структуры, ядро распадаецца, як правіла, на два асколкі, утвараюцца нейтроны. Выпраменьваецца энергія (~200МэВ) – 80% - кінетычная энергія асколкаў, 20% - кінетычная энергія другасных нейтронаў. Мінімальная энергія, неабходная для дзялення ядра, называецца энергіяй актывацыі.

21 Кропельная мадэль атамнага ядра дазваляе растлумачыць механізм дзялення ядра пад уздзеяннем бамбардыруючай часціцы. Ядро атама паглынае нейтрон. У выніку ўзбуджэння ядро дэфармуецца. Утвараецца перацяжка. Пры Еn≥Еакт ядзерныя сілы не могуць супрацьстаяць кулонаўскім адштурхвання, перацяжка разрываецца. Ядро распадаецца на асколкі, вылятаюць імгненных нейтрона.

22 Пры дзяленні атамных ядзер утвараюцца асколкі з рознымі масамі, найбольш імаверным (~7%) з’яўляецца дзяленне на два асколкі з масавымі лікамі і 140, што адпавядае стасунку 2:3. Энергетычная выгаднасць дзялення ядра вызначаецца параметрам Z2/A >18. Спантаннае дзяленне ядра адбываецца пры Z2/A > 49.

23 Прыкладам дзялення атамнага ядра з’яўляецца рэакцыя
Прыкладам дзялення атамнага ядра з’яўляецца рэакцыя Асколкі дзялення цезій і рубідзій з’яўляюцца радыеактыўнымі, зведваюць β-ператварэнні з выпраменьваннем γ-квантаў Канчатковыя прадукты распаду цэрый і цырконій з’яўляюцца стабільнымі. Цэзій – Барый – Лантан - Цэрый / Рубідзій – Стронцый – Ітрый – Цырконій

24 Пад уздзеяннем нейтронаў назіраецца дзяленне торыю (90-Th-232), пратактынію (91-Ра-231), плутонію (94-Рu-239) і інш. ізатопаў цяжкіх элементаў. Дзяленне цяжкіх ядраў можа быць вызвана не толькі нейтронамі, але і іншымі часціцамі – пратонамі, дейтонамі, α-часціцамі, γ-квантамі. Энергія нейтрона, які вызывае рэакцыю дзялення ~ (7 – 10)МэВ, а энергія рэакцыі вельмі вялікая.

25 Пры дзяленні ўсіх ядзер, якія ўтрымліваюцца ў 1кг урану-235, атрымліваецца каля 2,3.107кВт-гадз энергіі. Для гэтага трэба бало б спаліць 2.106кг бензіну ці 2,5.106кг каменнага вугалю. (Вагон – 70т – 7.104кг. 2,5.106/7.104 ~ 36 вагонаў вугалю, амаль цягнік)

26 Эфектыўнасць рэакцыі дзялення залежыць ад энергіі нейтронаў.
Правіла Бора-Уілера: ядры, якія складаюцца з няцотнага ліку нейтронаў дзеляцца пад уздзеяннем нейтронаў любой энергіі, а ядры, што складаюцца з цотнага ліку нейтронаў, - толькі пад уздзеяннем хуткіх нейтронаў. Напрыклад, 92-уран Nn=143 – назіраецца эфектыўнае дзяленне цеплавымі нейтронамі, пры чым ядры урану-235 і плутонію-239 могуць дзяліцца і пад ўздзеяннем нейтронаў высокіх энергій; 92-уран-238 – Nn=146 – дзяленне хуткімі нейтронамі, цеплавыя паглынаюцца.

27 Ланцуговая ядзерная рэакцыя
Прычынай ўзнікнення ланцуговай ядзернай рэакцыі з’яўляецца наяўнасць другасных нейтронаў, што выпраменьваюцца пры дзяленні, лік якіх большы, чым лік нейтронаў, што паглынаюцца радыеактыўным асяроддзем.

28 У ідэальным выпадку N нейтронаў выклікаюць дзяленне N ядзер, пры гэтым узнікне N2 новых нейтронаў, якія прывядуць да дзялення N2 ядзер і г.д. Працэс дзялення ідзе па геаметрычнай прагрэсіі.

29 Развіццё ланцуговай рэакцыі дзялення характарызуецца каэфіцыентам размнажэння нейтронаў К
Ni – лік нейтронаў, што выклікаюць дзяленне на адным з этапаў; Ni-1 – лік нейтронаў, што выклікаюць дзяленне на папярэднім этапе. Каэфіцыент размнажэння нейтронаў К залежыць ад прыроды і масы ядзернага рэчыва, формы яго аб’ёму.

30 Страты нейтронаў (іх вылет з актыўнай зоны) прапарцыйны паверхні аб’ёму S  R2.
Памнажэнне нейтронаў у актыўнай зоне прапарцыйна масе (аб’ёму) рэчыва V  R3. Стасунак S/V1/R – гэта значыць, што з памяншэннем R доля нейтронаў, што вышлі з шарападобнай зоны рэакцыі расце. З павелічэннем масы ядзернага рэчыва адносная доля нейтронаў, якія пакідаюць актыўную зону, памяншаецца.

31 Маса ядзернага рэчыва, пры якой ланцуговая рэакцыя працякае з каэфіцыентам К = 1, называецца крытычнай масай (mкр). Для чыстага урану-235 (суцэльная маса, шарападобная форма) крытычная маса складае ~ 40 кг. Калі m < mкр, то К < 1 – рэакцыя дзялення не будзе развівацца. Пры m = mкр і К = 1 – рэакцыя ідзе з пастаяннай хуткасцю. Калі m > mкр, то К > 1 – рэакцыя становіцца некіруемай, можа адбыцца выбух.

32 І так, калі m > mкр, то К > 1 – рэакцыя становіцца некіруемай.
На гэтым заснавана дзеянне атамнай бомбы. Ядзерны зарад (1) – два ці больш кавалкаў амаль чыстага урану-235 ці плутонію-239. Маса кожнага кавалка меншая крытычнай – ланцуговая рэакцыя не ўзнікае. Запал (2) злучае зарады, маса становіцца крытычнай – выбух. Для шчыльнага злучэння зарадаў запал адной часткай зарада страляе ў другую.

33 Абалонка (3) вырабляецца з металу вялікай шчыльнасці.
Яна з’яўляецца адбівальнікам нейтронаў і ўтрымлівае ядзерны зарад ад распылення да той пары, пакуль не адбудзецца распад максімальнай колькасці ядзер. Ланцуговая рэакцыя ў атамнай бомбе ідзе на хуткіх нейтронах. Пры выбуху паспявае прарэагаваць толькі частка ядзернага зараду. на месцы ўзрыву і ў атмасферы застаецца шмат радыеактыўных рэчываў.

34 Ядзерныя рэактары Практычнае ажыццяўленне ланцуговай ядзернай рэакцыі абмяжоўваецца дзвюма прычынамі: 1. Прыродны уран – сумесь ізатопаў урану-238 (99,27%), урану-235 (0,72%) і урану-234 (0,01%). На кожнае ядро урану-235, што дзеліцца пад уздзеяннем цеплавых нейтронаў, прыходзіцца каля 140 ядзер урану-238, якія паглынаюць нейтроны без дзялення (99,27/0,72  140). Вынік – у прыродным уране ланцуговая ядзерная рэакцыя дзялення не ўзнікае.

35 2. Дзяленне ядзер урану-235 адбываецца за кошт цеплавых нейтронаў (0,025  0,5)эВ.
У актыўнай зоне ўзнікаюць хуткія нейтроны, якія могуць выляцець з зоны ці паглынуцца уранам-238. Такім чынам, каб ажыццявіць ланцуговую рэакцыю дзялення трэба ўзбагаціць прыродны уран ізатопамі урану-235 і правесці штучнае запавольванне нейтронаў. Устаноўкі, у якіх ажыццяўляецца ланцуговая ядзерная рэакцыя дзялення, называюцца ядзернымі рэактарамі.

36 Схема ядзернага рэактара
1 – ядзернае паліва, 2 – запавольнік нейтронаў, 3 – кіроўныя стрыжні, 4 – цепланосьбіт, 5 – адбівальнік нейтронаў, 6 – ахоўная абалонка, 7 – актыўная зона.

37 Характарыстыкі асноўных элементаў рэактара:
Ядзернае паліва – прыродны уран; узбагачаны уран (да 5% урану-235 замест 0,72%); плутоній-239; торый-232. Запавольнік – ядры рэчыва запавольніка павінны валодаць вялікім сячэннем пругкага рассейвання і малым сячэннем захвату – графіт, цяжкая вада, берылій. Кіроўныя стрыжні – падтрымліваюць стацыянарны рэжым рэактара К=1. Вырабляюцца з матэрыялаў, якія моцна паглынаюць цеплавыя нейтроны – бор ці кадмій. У рэактары ажыццяўляецца аўтаматычная рэгуліроўка глыбіні апускання стрыжняў у актыўную зону. Пры гэтым змяняецца каэфіцыент размнажэння нейтронаў.

38 Цепланосьбіт – адводзіць цяпло з актыўнай зоны, тэмпература ў якой (800900)К, па замкнутаму цыклу.
Выкарыстоўваюцца газы і вадкасці, якія не паглынаюць нейтронаў, - звычайная вада, вадкі металічны натрый або яго сумесь з каліем, гелій, вуглякіслы газ.

39 Адбівальнік нейтронаў – памяншае ўцечку нейтронаў з актыўнай зоны.
Вырабляюць з матэрыялу запавольніка ці металу вялікай шчыльнасці. Ахоўная абалонка – затрымлівае нейтронныя патокі і гама-выпраменьванне. Яе вырабляюць з бетону з вадзяным ці жалезным напаўняльнікам. Актыўная зона – вобласць рэактара, у якой працякае ланцуговая ядзерная рэакцыя. Запоўнена цепланосьбітам.

40 Стварэнне ядзернага рэактара і даследаванне працэсаў, што адбываюцца пры яго рабоце, прывялі да адкрыцця шэрага штучных трансуранавых элементаў. У прыродзе існуюць элементы з атамнымі нумарамі Z ад 1 да 92 акрамя тэхнецыю (Tc, Z=43) і праметыю (Pm, Z=61). Усе астатнія хімічныя элементы атрыманы штучным шляхам.

41 Даследчыкі г.г. – першыя эксперыменты па штучнаму атрыманню трансуранавых элементаў. Мэйтнер Лізэ Ган Ото Штрасман Фрыц ( ) (1879 – 1968) (1902 – 1980)

42 Рэактар на хуткіх нейтронах
Рэактары з запавольнікам працуюць на цеплавых нейтронах. У рэактарах на хуткіх нейтронах разам з выпраменьваннем энергіі адбываецца ўтварэнне і назапашванне ядзернага паліва. Частка нейтронаў у такіх рэактарах выкарыстоўваецца для ператварэння урану-238 у плутоній-239 ці торыю-232 у уран-233. Пры гэтым колькасць створаных ядраў, здольных дзяліцца пад уздзеяннем цеплавых нейтронаў, большая, чым колькасць неабходная для работы рэактара.

43 Такія рэактары называюцца брыдзернымі або рэактарамі-размнажальнікамі.
Працэс дзялення: ядро урану-238 паглынае хуткі нейтрон і ператвараецца ў радыенуклід урану-239 (Т=23 мін) з выпраменьваннем гама-кванта; уран-239 зведвае бэта-распад і ператвараецца ў радыенуклід нептунію-239 (Т=2,3 сутак); нептуній-239 ў выніку бэта-распаду ператвараецца ў радыенуклід плутонію-239 (Т=24100 год).

44 Старонка гісторыі ФЕРМІ ЭНРЫКО Курчатаў Ігар Васільевіч (1901 – 1954)
ФЕРМІ ЭНРЫКО (1901 – 1954) Чыкагскі універсітэт, 1942г., першы уран-графітавы ядзерны рэактар. Курчатаў Ігар Васільевіч (1903 – 1960) Масква, 1946г., першы уран-графітавы ядзерны рэактар.

45 Прымяненне радыеактыўных ізатопаў і ядзернай энергіі
Асновы практычнага прымянення радыеактыўных ізатопаў: Пастаянства хімічных уласцівасцей радыеактыўнага і стабільнага ізатопаў дадзенага элемента; Наяўнасць спадарожнага выпраменьвання, якое не залежыць ад вонкавых умоў; Неаднолькавая пранікальная здольнасць розных тыпаў радыеактыўнага выпраменьвання; Мачымасць фіксацыі вельмі малых колькасцей радыенуклідаў, дзякуючы вялікай энергіі іх выпраменьвання.

46 Метад мечаных атамаў Да нерадыеактыўных ізатопаў дабаўляецца невялікая колькасць радыеактыўных ізатопаў гэтага элемента. Ва ўсіх працэсах мечаныя атама рухаюцца разам з нямечанымі, што дазваляе сачыць за імі па іх выпраменьванню. Прымяненне: 1. Радыенуклід натрыю выкарыстоўваюць для даследавання перамяшчэння рэчыва скрозь клетачныя мембраны, хуткасці яго пранікнення з крыві ў спіннамазгавую вадкасць, касцявыя тканкі і іншыя органы.

47 2.З дапамогай радыеізатопу вывучаюць працэс засваення раслінамі фосфару з угнаенняў.
3. Радыеізатоп выкарыстоўваюць для даследавання абмену рэчыва ў арганізмах. 4. Калі пазначыць радыеізатопамі насякомых і іх лічынкі, то можна атрымаць звесткі аб іх міграцыі. 5. Мечаныя атамы дазваляюць вывучаць механізм і скорасць працякання хімічных рэакцый.

48 6. З дапамогай наведзенай радыеактыўнасці вызначаюць знаходжанне даследуемага элемента ва ўзоры па яго выпраменьванні. 7. Калі ўвесці мечаныя атамы ў дэталі машын, то па ўзроўні радыеактыўнасці змазачнага масла вызначаюць ступень іх ізносу. 8. Мечаныя атамы ў друкарскай фарбе дазваляюць кантраляваць якасць друку. 9. З дапамогай мечаных атамаў вызначаюць хуткасць дыфузіі ў цвёрдых целах; растварэнне слабарастваральных рэчываў; характар руху грунтовых вод; працечку трубапровадаў і іншае.

49 10. Пранікальнае выпраменьванне цэзію і кобальту
дазваляе выявіць дэфекты ў металічных дэталях, праверыць якасць літых прадметаў і зварачнае шво, вызначыць узровень вадкасці ў закрытых ёмістасцях, кантраляваць ташчыню пракату, ставіць дыягназ хваробы і лячыць ракавыя захворванні. 11. З дапамогай радыеізатопаў атрымліваюць новыя сарты раслін, павялічваюць усходжасць насення, вядуць барацьбу са шкоднымі насякомымі.

50 12. З дапамогай выпраменьвання радыеізатопаў можна стымуляваць працэсы працякання хімічнай рэакцыі, разлажэння малекул і сінтэз новых злучэнняў. 13. Радыеактыўны ізатоп вугляроду прымяняецца ў археалогіі для вызначэння ўзросту прадметаў арганічнага паходжання.

51 Ядзерная энергетыка 27 чэрвеня 1954г., г.Обнінск – першая ў свеце атамная электрастанцыя (N = 5000кВт). 1980г., Белаярская АЭС – пуск першага ў свеце рэактара на хуткіх нейтронах (N = 600МВт). Санкт-Пецярбургская АЭС самая магутная ў Еўропе (N = 4000 МВт). 1959г., Санкт-Пецярбург – першы ў свеце атамны ледакол. 1975г, ледакол “Арктыка” першы ў свеце дасягнуў Паўночнага полюса.

52 Беларусь – АЭС – два рэактара па 1000МВт кожны.
Галоўная праблема атамнай энергетыкі у цяперашні час – бяспека атамнага рэактара ў аварыйнай сітуацыі. Вядзецца распрацоўка рэактара чацвёртага пакалення – інтэгральнага рэактара ВПБЭР-600, які будзе самым бяспечным у свеце. Беларусь – АЭС – два рэактара па 1000МВт кожны. Пляцоўкі – Краснапольская, Кукшынаўская, Астравецкая, Верхнядзвінская. Водна-плутоній-берыліевы-энергетычны-рэактар

53 Чарнобыльская АЭС Устаноўлены рэактар РВМК-1000 – рэактар вялікай магутнасці канальны, цяплавая магутнасць – 3200 МВт, электрычная МВт. У рэактар такога тыпу загружаецца ад 180 да 192 тон урану, абагачанага па урану-235 на 1,8% (колькасць урану-235 складае 3,4т). Было ўстаноўлена 4 такіх рэактара. Рэактар размешчаны ў бетоннай шахце памерамі 21,6х21,6м і глыбінёй 25,5м. Вышыня актыўнай зоны 7м, а дыяметр – 11,8м.

54 Рэактар выдае за гадзіну 5800т пары пры ціску 6,7 МПа і тэмператруры 2800С.
Аварыя адбылася 26 красавіка 1986г. на 4-м блоку, які быў запушчаны 31 снежня 1983г. У 4-м блоку заставалася (301,35)т ядзернага паліва (каля 60%). Асноўная прычына аварыі – няправільнае вяртанне рэактара у рабочы рэжым пасля рэзкага зніжэння магутнасці.

55 Аварыя вызвана наступнымі абставінамі:
памылкамі персаналу, пры правядзенні эксперыменту; слабым наглядам з боку кіраўніцтва за эксплуатацыяй рэактара і правядзеннем эксперыменту; недастатковай кваліфікацыяй персаналу; недахопамі канструкцыі рэактара; складанасцю сістэмы бяспекі.

56 Элементы дазіметрыі Паражэнне арганізма іанізуючым радыеактыўным выпраменьваннем праяўляецца як на ўзроўні малекул і клетак, так і на ўзроўні асобных органаў і арганізма ў цэлым. Пры гэтым разбураюцца элементы клетачных структур. Найбольш адчувальным да выпраменьвання з’яўляецца ядро клеткі. Пашкоджанне тонкай структуры храмасом вядзе да мутацый, якія могуць праявіцца праз некалькі пакаленняў. Ступень паражэння залежыць ад велічыні паглынаемай энергіі выпраменьвання.

57 Мерай уздзеяння любога выпраменьвання на рэчыва з’яўляецца паглынутая доза.
Паглынутая доза вызначаецца энергіяй выпраменьвання, якая паглынаецца адзінкай масы апрамененага рэчыва: Адзінка вымярэння – грэй (Гр). 1Грэй роўны паглынутай дозе, пры якой апрамененаму рэчыву масай 1 кг перадаецца энергія выпраменьвання 1 Дж. 1 Гр = 1 Дж/кг. Пазасістэмная адзінка - рад. (1 рад = 10-2 Гр).

58 Экспазіцыйная доза (доза апраменьвання) вызначаецца эфектам іанізацыі сухога паветра.
Экспазіцыйная доза ёсць велічыня роўная стасунку сумы электрычных зарадаў Q усіх іонаў аднаго знака, утвораных R- або -выпраменьваннем у аб’ёме паветра масай m, да масы гэтага паветра: Адзінка вымярэння – 1 Кл/кг. 1 Кл/кг роўны экспазіцыйнай дозе, пры якой сума электрычных зарадаў усіх іонаў аднаго знака, утвораных у апрамененым паветры масай 1 кг, роўная 1 Кл. Пазасістэмная адзінка – рэнтген. (1 Р = 2, Кл/кг). Крытычная доза – (12,5  25)мКл/кг, летальная доза – 150 мКл/кг.

59 Біялагічны эфект радыеактыўнага апраменьвання залежыць ад тыпу выпраменьвання і шчыльнасці іанізацыі. Паглынутая доза, якая не залежыць ад тыпу выпраменьвання і вызначае біялагічны эфект, называецца эквівалентнай дозай: k – каэфіцыент якасці выпраменьвання, які паказвае ў колькі разоў радыеактыўная небяспека пры апраменьванні чалавека для дадзенага тыпу выпраменьвання большая, чым у выпадку рэнтгенаўскага пры аднолькавай паглынутай дозе D.

60 Для -часціц k = 20, для нейтронаў з энергіяй 0,5 МэВ k = 10.
Адзінка вымярэння эквівалентнай дозы – зіверт (Зв). 1Зв – гэта такая эквівалентная доза любога выпраменьвання, якое паглынаецца 1кг біялагічнай тканкі і стварае такі ж біялагічны эфект, як і паглынутая доза ў 1Гр фатоннага ці рэнтгенаўскага выпраменьвання. Пазасістэмная адзінка – бэр. (1 бэр = 10-2Зв). У сярэднім за год чалавек атрымлівае каля 180 мкЗв.

61 Для характарыстыкі часовай залежнасці ўздзеяння дозы ўводзіцца паняцце магутнасці дозы:
Дазіметрычныя прыборы: індыкатары, рэнтгенаметры, радыеметры, дазіметры – заснаваны на з’яве іанізацыі. Натуральны фон радыяцыі ў Мінску і на тэрыторыі Рэспублікі Беларусь (касмічныя прамяні, радыеактыўнасць асяроддзя і цела чалавека) складае (12)мЗв/год. Уздзеянне малых доз апраменьвання не з’яўляецца зусім бяшкодным.

62 Тэрмаядзерныя рэакцыі
Пры рэакцыях ядзернага сінтэзу выпраменьваецца большая колькасць энергіі, чым пры дзяленні цяжкіх ядзер. Пры сінтэзу дейтэрыю і трытыю выпраменьваецца каля 3,5 МэВ на адзін нуклон (17,7/5), а пры дзяленні урану - ~ 0,85 МэВ (200/235), амаль у 4 разы больш (3,5/0,85).

63 Для ўзнікнення рэакцыі сінтэзу трэба, каб ядры пераадолелі кулонаўскія сілы адштурхвання і зблізіліся на адлегласць r~10-15м. Умовай сінтэзу з’яўляецца наяўнасць у ядзер кінетычнай энергіі, якая вызначаецца вышынёй патэнцыяльнага бар’еру электрычнага ўзаемадзеяння r – радыус дзеяння ядзерных сіл.

64 Разлік паказвае, што пры рэакцыі сінтэзу дэйтоны і трытоны павінны валодаць кінетычнай энергіяй каля 0,35 МэВ на кожнае ядро. Сінтэз – вынік абстрэлу трытонаў дэйтонамі. Памеры ядраў малыя – імавернасць сутыкнення малая – эфект амаль нулявы (больш затрачваецца энергіі на разгон дэйтонаў, чым выпраменьваецца пры рэакцыі). Эканамічна выгадны шлях – гэта награванне сумесі лёгкіх ядзер да такой тэмпературы, пры якой Гэта адпавядае Т 2.109К. Такім чынам, рэакцыі ядзернага сінтэзу магчымы пры вельмі вялікіх тэмпературах, таму іх называюць тэрмаядзернымі.

65 Тэмпература ядзернага сінтэзу (Т  2
Тэмпература ядзернага сінтэзу (Т  2.109К) характэрна для цэнтральнай часткі Сонца (80% вадароду і 20% гелію). У зонах з высокай тэмпературай працякае вугляродна-азотны цыкл (Х.Бётэ (нем.фіз.), гг.): У выніку вугляродна-азотнага цыклу знікае чатыры пратона, утвараецца альфа-часціца, а колькасць ядраў вугляроду застаецца пастаяннай (каталізатар).

66 Пры больш нізкіх тэмпературах мае месца пратонна-пратонны цыкл:
Тэрмаядзерныя рэакцыі, якія адбываюцца на Сонцы і зорках, з’яўляюцца крыніцай энергіі, якая забяспечвае іх выпраменьванне.

67 Кіруемы тэрмаядзерны сінтэз
Першая некіруемая тэрмаядзерная рэакцыя была здзейснена 12 жніўня 1953г. у Расіі ў выглядзе выбуху вадароднай бомбы. Асноўнай умовай для ажыццяўлення кіруемага тэрмаядзернага сінтэзу (КТС) з’яўляецца стварэнне і падтрыманне ў некаторым аб’ёме тэмпературы ~108К, пры якой рэчыва ператвараецца ў цалкам іанізаваную плазму.

68 Каб стварыць тэрмаядзерны рэактар трэба рашыць дзве галоўныя задачы:
1. Нагрэць сумесь да высокай тэмпературы (~108К); 2. Забяспечыць цеплаізаляцыю гарачай плазмы ад сценак рэактара (выключыць страты энергіі і разбурэнне самога рэактара).

69 Метад А.Д.Сахарава і І.Я.Тама – пры прапусканні магутнага току праз плазму можна атрымаць высокую тэмпературу, а з дапамогай моцнага магнітнага поля можна ізаляваць гарачую плазму ад сценак рэактара. Ток I разаграе плазму, магнітныя сілы сціскаюць яе ў шнур, а каб яна не датыкалася да сценак трэба выкарыстаць тароідную шпулю.

70 Найбольшых поспехаў у даследаваннях па стварэнню КТС дасягнулі рускія вучоныя з дапамогай установак “Такамак”. “Такамак” - устаноўка “Т-10”: тэмпература ~ 4,5.107К, час утрымання плазмы ~ 0,01с. Пры гэтым трэба ведаць, што дэйтэрыю шмат у водах Сусветнага акіяна, а трытый можна атрымаць на тэрмаядзерных станцыях з літыю

71 Устаноўка “Такамак”

72 Праблемы: 1. Стварэнне тэрмаядзерных электрастанцый;
2. Лазерны тэрмаядзерны сінтэз (нагрэў плазмы за кошт энергіі лазера).

73 Распрацоўшчыкі ідэі КТС
Сахараў Андрэй Дзмітрыевіч ( ) Там Ігар Яўгеньевіч (1895 – 1971)