Ядерная энергия и механизм тепловыделения реферат

Обновлено: 05.07.2024

Энергия – количественная оценка различных форм движения материи, которые могут превращаться друг в друга.

Энергоресурсы – материальные объекты в которых сосредоточена возможная для использования энергия.

Основные энергоресурсы: энергия рек, водопадов, органическое топливо, ядерное топливо

2.Возобновляемые и невозобновляемые энергоресурсы

Возобновляемые ресурсы - те, которые природа непрерывно восстанавливает (вода, ветер и т. д.)

Невозобновляемые - ранее накопленные в природе, но в новых геологических условиях практически не образующиеся (например, каменный уголь).

3.Первичная и вторичная энергия

Первичная энергия — форма энергии в природе, которая не была подвергнута процессу искусственного преобразования. Первичная энергия может быть получена из невозобновляемых или возобновляемых источников энергии.

В энергетике, источник первичной энергии относится к форме энергии, которая требуется энергетическому сектору для преобразования и совершения последующей поставки полученных энергоносителей в целях их использования человеческим обществом

Примеры: энергия топлива, воды, ветра, тепла Земли, ядерная

Вторичные источники энергии — в-ва, обладающие энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами деятельности человека. К ним относятся отработанные горючие органические в-ва, горные отходы, горячий отработанный теплоноситель (газ, вода, пар),нагретые вентиляционные выбросы, отходы сельскохозяйственного производства и др.

Примеры: энергия электрическая, пара, горячей воды и т.д

4.Органические топлива

Топливо-это любое вещество, способное при горении(окислении) выделять значительное количество теплоты

Органические топлива классифицируются:

1. По агрегатному состоянию - на твердые (уголь, торф, горючий сланец, растительное топливо), жидкие (нефть и продукты ее переработки: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.), газообразные (природный и искусственный газы);

2. По способу получения - на естественные (добываемые из земных недр) и искусственные (получаемые в результате физической или химической переработки естественных топлив и других природных веществ).

5.Элементарный состав органического топлива

Элементарный химический состав твердых и жидких топлив: углерод С, водород Н2, кислород 02, азот N2, сера S , минеральные соединения А и влага W. Сера S может присутствовать в топливе в трех видах: органическая Sо, колчеданная Sк и сульфатная Sc . Сумму Sо+Sк = Sл называют летучей серой.

6.Какие элементы входят в негорючую часть органического топлива

Зола – твердое негорючее в-во остающееся после сжигания топлива в атмосфере воздуха, а также

сульфатная сера, Азот, Кислород

Действительно горят только углерод, водород и летучая сера

8.Теплота сгорания топлива. Высшая и низшая теплота сгорания рабочей массы топлива

Теплота сгорания топлива – теплота, выделяемая при полном сгорании 1 кг топлива

Высшая теплота сгорания – теплота , выделяемая при сгорании 1 кг топлива, при условии что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются.

Низшая теплота сгорания - теплота , выделяемая при сгорании 1 кг топлива, за вычетом теплоты затраченной на испарение как влаги содержащей в топливе так и влаги образующейся от сгорания водорода.

9.Условное топливо

Условное топливо – топливо теплота сгорания 1 кг или 1 м3 которого равна 29330 кдж

Условное топливо — единица измерения, предназначенная для учета органического топлива, к которому относят нефть и ее производные, природный газ, торф и газ, получаемый при перегонке каменного угля и сланцев.

10.Теплота сгорания мазута 40000 КДж/кг. Определите тепловой эквивалент мазута

Э=Q/29330 – калорийный эквивалент, указывает какая часть теплоты сгорания условного топлива соотв-т теплоте сгорания рассматриваемого топлива

11.Ядерная энергия и механизм тепловыделения

Ядерная энергия освобождается в виде тепло-вой в процессе торможения продуктов ядерного деления или синтеза атомных ядер, движущихся с большими скоростями, и поглощения их кинетической энергии веществом теплоносителя.

12.Тепловая энергия недр земли

Поток тепла из недр Земли, источником которого являются радиоактивные процессы внутри Земли, постоянен, но его плотность очень мала. Так, с углублением на каждые 33м температура повышается на 1 °С.При глубине современного бурения скважин до 10—12 км и более можно получить перепад температур 300 °С и использовать его для превращения в электрическую и механическую энергии. Однако потери тепла в трубопроводах подачи рабочего тела и электропроводах термоэлектрогенераторов будут так велики, что получение полезной энергии на этом источнике энергии вряд ли окажется рентабельным в обозримом будущем. В ближайшем будущем, наверное, будет легче использовать разность температур между нагретым воздухом и холодными слоями воды (в тропических морях) или между холодным воздухом и относительно теплыми слоями воды (в арктических морях). Здесь расстояние между источниками тепла небольшое и даже при малом перепаде температур (30—40 °С) получается относительно рентабельная установка по генерации полезной энергии. На планете имеются значительные запасы энергии в виде тепла земных недр. Энергия глубинного тепла Земли практически неисчерпаема, и ее использование весьма перспективно. Земля непрерывно отдает в мировое пространство тепло, которое постоянно восполняется за счет распада радиоактивных элементов.Термальные воды широко применяются для отопления и горячего водоснабжения в ряде стран. Так, столица Исландии — Рейкьявик —почти полностью обогревается подземным теплом. Передача тепла от массы к поверхности происходит за счет теплопроводности покрывающих пород и конвекции выделяющихся из массы горячих газов и водяного пара. Горячие газы и пар, поднимаясь по трещинам к поверхности Земли, могут встретить воду, которую они нагревают. Нагретая вода выходит на поверхность в виде горячих источников. Эта вода может быть использована на геотермальныхэлектростанциях. Объем выходящей на поверхность воды с течением времени меняется

13.Солнечная энергия

Солнце обладает огромными запасами энергии. Рассеиваемаяв течение года энергия Солнца оценивается фантастической цифрой — 3,48·1030 кВт·ч. На поверхность Земли в течение года приходит 7,5·1017 кВт·ч.Электромагнитная энергия падающего перпендикулярно на верхний слой атмосферы солнечного излучения составляет примерно 1,35 кВт/м2. Из-за отражения и поглощения излучения в атмосфере в средних широтах Земли достигает не более 10% этой энергии. Но даже при плотности населения 200 человек/км2 энергия солнечного излучения составляет 700 кВт·ч на одного человека. Важнейшее достоинство солнечного излучения — безвредность для окружающей среды процесса превращения его энергии в полезные виды. Более того, если при интенсивном использовании термоядерной энергии существует опасность перегрева атмосферы (по некоторым подсчетам, термоядерное выделение на всей Земле не должно превышать 5% энергии солнечного излучения, достигающего земной 38 • Раздел первый. энергетические ресурсы и основы теплотехники поверхности), то при больших масштабах превращения солнечной энергии в электрическую это явление может даже несколько компенсироваться. Удобно также, что солнечная энергия не нуждается в специальных средствах доставки. В связи с малой плотностью потока энергии излучения и его неравномерностью из-за смены дня и ночи, перемен погоды необходимо решать две трудные задачи: по концентрации солнечной энергии и ее накоплению (аккумуляции).

14.Энергия движения воздуха в атмосфере

Ветер — один из первых источников энергии, освоенных человеком. Запасы ветра в 100 раз превышают запасы гидроэнергии рек, однако в настоящее время двигатели, использующие энергию ветра, имеют установленную мощность всего 1300 МВт и дают в год около 107 МВт·ч энергии, что составляет примерно 0,002 мировых потребностей. На Земле существуют постоянные воздушные течения к экватору со стороны Северного и Южного полушарий, которые образуют систему пассатов.Помимо постоянных движений воздушных слоев, существуют периодические движения воздуха с моря на сушу и обратно в течение суток (бризы) и года (муссоны). Происхождение бризов и муссонов обусловлено различными температурами нагрева воды в морях и поверхности суши вследствие их различной теплоемкости.При современных аэродинамически совершенных винтах и преобразующих устройствах 2,6·106 м2 фронта ветра могут дать мощность 150 МВт при любой скорости ветра, превышающей 6—8 км/ч. Неустойчивость ветра приводит к необходимости применения средств аккумуляции энергии. Это удорожает установку, и в целомстоимость получаемой энергии оказывается выше, чем на гидроэлектростанциях и на многих тепловых электростанциях.

15.Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы на Земле оцениваются величиной 33000 ТВт·ч в год, но по техническим и экономическим соображениям из всех запасов доступны от 4 до 25%. Общий гидропотенциал рек России исчисляется в 4000 млн МВт·ч (450 тыс. МВт среднегодовой установленной мощности), что составляет приблизительно 10—12% от мирового.

В отличие от невозобновляемой химической энергии, запасенной в органическом топливе, кинетическая энергия движущейся в реках воды возобновляема — на гидроэлектростанциях она превращается в электрическую энергию.Свойство возобновляемости гидроэнергии является важным преимуществом ГЭС. К их преимуществам относятся также:1) небольшая стоимость эксплуатации и отсюда низкая себестоимость энергии, вырабатываемой на ГЭС; 2) большая надежность работы, объясняемая отсутствием высоких температур и давлений в гидротурбинах и относительно невысокими скоростями вращения этих турбин и гидрогенераторов;3) высокая маневренность, определяемая небольшим временем,требующимся для включения в работу, набора нагрузки, а также останова ГЭС (это время составляет всего несколько минут).Строительство ГЭС во многих случаях решает также задачи снабжения водой городов, промышленности и сельского хозяйства(орошение).

16.Энергия приливов и отливов

К использованию этих видов энергии в последнее время проявляется значительный интерес.

Наибольшей высоты приливы достигают в некоторых заливах и окраинных морях Атлантического океана — 14—18 м. В Тихом океане у побережья России максимальные приливы бывают в Пенжинской губе Охотского моря — 12,9 м. У берегов Кольского полуострова в Баренцевом море они не превышают 7 м, но в Белом море, в Мезенской губе, достигают 10 м. В окраинных морях Северного Ледовитого океана приливы невелики — 0,2—0,3 м, редко 0,5 м. Во внутренних морях — Средиземном, Балтийском, Черном — приливы почти незаметны.Доступный для использования потенциал приливов в европейской части России оценивается в 40 млн МВт (16 тыс. МВт среднегодовой установленной мощности), а на Дальнем Востоке —в 170 млн МВт.

Течения и волнения в Мировом океане велики и чрезвычайно разнообразны. Скорости течений достигают высоких значений, например у Гольфстрима 2,57 м/с (9,2 км/ч) при глубине 700 м и ширине 30 км. Правда, чаще они не превышают нескольких сантиметров в секунду. Максимальные параметры волнений: высота волн — 15 м, длина — 800 м, скорость — 38 м/с, период — 23 с.

17.Какие типы электрических станций Вы знаете?

1) Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Они делятся на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ)

2) Гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей воды

3) Атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада

4) Дизельные электростанции (ДЭС)

5) ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ)

6) Солнечные электростанции (СЭС)

7) Ветровые электростанции (ВЭС)

8 ) Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС)

9 ) Приливные электростанции (ПЭС)

18.Принципиальная технологическая схема ТЭС, работающей на органическом топливе

19.Компоновка парогенератора с естественной циркуляцией

Под компоновкой котлов подразумевается взаимное расположение газоходов и поверхностей нагрева. В СССР и за рубежом применяют компоновки котлов по схемам на рис. 7.2.

Наиболее распространена П-образная компоновка (рис. 7.2, а, б). Преимуществами ее являются подача топлива в нижнюю часть топки и вывод продуктов сгорания из нижней части конвективной шахты. Недостатки этой компоновки—неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное омывание продуктами сгорания поверхностей нагрева, расположенных в верхней части котла, а также неравномерная концентрация золы по сечению конвективной шахты.

Т-образная компоновка с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки, с подъемным движением газов в топке (рис. 7.2, в) позволяет уменьшить глубину конвективной шахты и высоту горизонтального газохода, но наличие двух конвективных шахт усложняет отвод газов.

Трехходовая компоновка с двумя конвективными шахтами (рис. 7.2, г) иногда применяется при верхнем расположении дымососов. Четырехходовая компоновка с двумя вертикальными переходными газоходами, заполнении-

ми разряженными поверхностями нагрева, применяется при работе котла на зольном топливе с легкоплавкой золой.

Башенная компоновка (рис. 7.2, е) используется для пиковых котлов, работающих на газе и мазуте, в целях использования самотяги газоходов. При этом возникают затруднения, связанные с осуществлением опорной конструкции для конвективных поверхностей нагрева.

U-образная компоновка с инверторной топкой с нисходящим в ней потоком продуктов сгорания и подъемным их движением в конвективной шахте (рис. 7.2,д) обеспечивает хорошее заполнение топки факелом, низкое расположение пароперегревателей и минимальное сопротивление воздушного тракта вследствие малой длины воздуховодов. Недостаток такой компоновки — ухудшенная аэродинамика переходного газохода, обусловленная расположением горелок, дымососов и вентиляторов на большой высоте. Такая компоновка может оказаться целесообразной при работе котла на газе и мазуте.

1. Ядерная энергия и механизм тепловыделения
1.1. Общие сведения о ядерной энергии
Ядерная энергия освобождается в виде тепловой в процессе торможения продуктов ядерного деления или синтеза атомных ядер, движущихся с большими скоростями, и поглощения их кинетической энергии веществом теплоносителя.
Полная энергия связи – энергия, необходимая для деления ядра на отдельные протоны и нейтроны, илиэнергия, выделяющаяся при синтезе ядра из отдельных протонов и нейтронов. Если известна массат ядра, состоящего изZ протонов и(А–Z)нейтронов, то его полную энергию связи определяют по формуле
Eсв=[mpZ +mn(A–Z)-m]c2,
(1)
где mp – масса протона; mn – масса нейтрона; А – массовое число, равное числу протонов и нейтронов в ядре; с – скорость света.
Так, для 238UEcв = 1780 МэВ, для кислорода Есв = 127,2МэВ, для дейтрона, состоящего из одного протона и одного нейтрона, Есв = 2,2 МэВ.
Удельная энергия связи ядра – энергия, приходящаяся на один нуклон (общее название протона и нейтрона), для большинства ядер (сА = 50. 90) примерно постоянна и составляет 8,5 МэВ.
В области тяжелых ядер она уменьшается, достигая значения 7,6 МэВ для урана. Таким образом, наиболее стабильными оказываются элементы смассовыми числами приблизительно от 20 до 200, поэтому энергетически выгодно производить деление тяжелых ядер и синтез легких. Чтобы освобождение ядерной энергии началось, надо подвести некоторую начальную энергию – энергию активации Еа.
1.2. Деление ядер нейтронами
Попытки освобождения энергии связи ядра путем бомбардировки его протонами и другими заряженными частицами оказались неудачными из-запротиводействия кулоновских сил. Освобождение ядерной энергии стало возможным после открытия английским ученым Чадвиком нейтрона в 1932 г., которое базировалось на основе экспериментов, проводившихся немецкими учеными Бете и Беккером в 1930 г. и французскими учеными Ирен и Фредериком Жолио-Кюрив 1932 г. Не обладая зарядом, нейтрон оказался идеальным снарядом для деления ядер, открытого немецкимиучеными Ганом и Штрассманом в 1939 г.
По скорости движения различают медленные (тепловые) нейтроны, энергия которых Еn = 0,03. 0,5 эВ (скорость несколько тысяч метров в секунду), промежуточные –Еn = 1. 1·103 эВ и быстрые – Еn = 1·105эВ и более. Энергия активации зависит от вида ядер и применяемых снарядов. Так,235U,233U и239Рu делятся под действием тепловых нейтронов, a 232Th и 238U – при бомбардировкебыстрыми нейтронами.
Не все нейтроны, направляемые на мишень, сталкиваются с ее ядрами, а из столкнувшихся не все вызывают соответствующую реакцию. Если нейтрон не поглощается ядром, а только сталкивается с ним, он теряет часть своей энергии, т.е. замедляется. При замедлении (упругом и неупругом рассеянии энергии) быстрый нейтрон может стать промежуточным, медленным (или тепловым).
Процесс деленияядра проще всего представить с помощью капельной модели. В ядре-капле действуют противоположные силы: электростатическое (кулоновское) отталкивание протонов стремится разорвать ядро-каплю на составные части, а поверхностные силы, обусловленные ядерным взаимодействием нуклонов, противодействуют распаду ядра. Ядро, поглотившее нейтрон, возбуждается и подобно жидкой капле начинает колебаться.
Еслинейтрон с кинетической энергией WK захватывается делящимся ядром, то образующееся промежуточное ядро приобретает энергию возбуждения Wвозб, равную сумме кинетической энергии и энергии связи поглощенного нейтрона в промежуточном ядре. Если Wвозб >Еа, то ядро делится, если, напротив ,Евозб

. использовалась бы энергия атома. И только потом человек узнал, как пользоваться.

10 Стр. 136 Просмотры

ядерной энергией

. важного ресурса, как энергии. Человечество с древних времен искало новые источники.

применение ядерной энергии

. Применение ядерной энергии в ядерных взрывах.

призентация по физике 9 класс ядерная энергия

. АТОМНАЯ( ЯДЕРНАЯ) ЭНЕГЕТИКА Атомная энергетика— это отрасль энергетики, занимающаяся.

Внутригосударственный механизм имплементации Кон

. Внутригосударственный механизм имплементации Конвенции о борьбе с актами.

Характеристика и описание основных элементов ядерной физики, таких как: ядерные реакторы, атом и атомное ядро. Рассмотрение и сущность энергетических ресурсов, которые охватывают выработку, преобразование, передачу и использование разных видов энергии.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	10.10.2012
Размер файла	29,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.Туполева

Кафедра ОБЩЕЙ ФИЗИКИ (ОФ)

Реферат по дисциплине физика на тему:

Ядерная энергия

Выполнил студент группы 3145

Гайсин Динар Ильшатович

Казань, 2012 год.

Введение

Энергетика - важнейшая отрасль народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Это основа экономики государства.

Развитие человеческого общества неразрывно связано с использованием природных ресурсов нашей планеты, с потреблением энергии во всевозрастающих масштабах. Но большинство ресурсов не возобновляется, по крайней мере, в заметных количествах. Это повышает ответственность людей перед грядущими поколениями за бережное и рациональное использование ресурсов планеты, возможно меньшее загрязнение ее всевозможными отходами.

Развитие атомной энергетики зависит от уровня общемировых энергетических потребностей. Доля общего производства энергии, которую можно обеспечить за счет атомной энергетики, зависит от приемлемых для промышленного использования природных запасов традиционных основных источников энергии (угля, нефти, газа) и эффективности использования возобновляемых источников энергии, в особенности солнечной энергии.

Элементы ядерной физики. Атом и атомное ядро

Все в мире состоит из молекул, которые представляют собой сложные комплексы взаимодействующих атомов. Молекулы - это наименьшие частицы вещества, сохраняющие его свойства. В состав молекул входят атомы различных химических элементов.

Химические элементы состоят из атомов одного типа. Атом, мельчайшая частица химического элемента, состоит из "тяжелого" ядра и вращающихся вокруг электронов.

Ядра атомов образованы совокупностью положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Эти частицы, называемые нуклонами, удерживаются в ядрах короткодействующими силами притяжения, возникающими за счет обменов мезонами, частицами меньшей массы.

Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, массой М, спином J, магнитным и электрическим квадрупольным моментом Q, определенным радиусом R, изотопическим спином Т и состоит из нуклонов - протонов и нейтронов.

Число нуклонов А в ядре называется массовым числом. Число Z называют зарядовым числом ядра или атомным номером. Поскольку Z определяет число протонов, а А - число нуклонов в ядре, то число нейронов в атомном ядре N=A-Z. Атомные ядра с одинаковыми Z, но различными А называются изотопами. В среднем на каждое значение Z приходится около трех стабильных изотопов. Например, 28Si, 29Si, 30Si являются стабильными изотопами ядра Si. Кроме стабильных изотопов, большинство элементов имеют и нестабильные изотопы, для которых характерно ограниченное время жизни. энергия ядро атом

Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами, а с одинаковым числом нейтронов - изотонами.

Все атомные ядра разделяются на стабильные и нестабильные. Свойства стабильных ядер остаются неизменными неограниченно долго. Нестабильные же ядра испытывают различного рода превращения.

Энергия связи атомных ядер

Экспериментальные измерения масс атомных ядер, выполненные с большой точностью, показывают, что масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов.

Энергия связи - это энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны.

Энергия связи, отнесенная к массовому числу А, называется средней энергией связи нуклона в атомном ядре (энергия связи на один нуклон).

Энергия связи приблизительно постоянна для всех стабильных ядер и примерно равна 8 МэВ. Исключением является область легких ядер, где средняя энергия связи растет от нуля (А=1) до 8 МэВ для ядра 12С.

Аналогично энергия связи на один нуклон можно ввести энергию связи ядра относительно других составных его частей.

В отличие от средней энергии связи нуклонов количество энергии связи нейрона и протона изменяется от ядра к ядру.

Часто вместо энергии связи используют величину, называемую дефектом массы и равную разности масс и массового числа атомного ядра.

Радиоактивность

Явление радиоактивности, или спонтанного распада ядер, было открыто французским физиком А. Беккерелем в 1896 г. Он обнаружил, что уран и его соединения испускают лучи или частицы, проникающие сквозь непрозрачные тела и способные засвечивать фотопластинку. Беккерель установил, что интенсивность излучения пропорциональна только концентрации урана и не зависит от внешних условий (температуры, давления) и от того, находится ли уран в каких-либо химических соединениях.

Английскими физиками Э. Резерфордом и Ф. Содди было доказано, что во всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения атомных ядер химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется на (-частицы (ядра гелия), (-частицы (электроны) и (- лучи (электромагнитное излучение с очень малой длиной волны).

Атомное ядро, испускающее (-кванты, (-, (- или другие частицы, называется радиоактивным ядром. В природе существует 272 стабильных атомных ядра. Все остальные ядра радиоактивны и называются радиоизотопами. Радиоактивность определяется состоянием атомного ядра. Для данного состояния ядра вероятность его распада в единицу времени является постоянной величиной.

Альфа-распад. Энергия связи ядра характеризует его устойчивость к распаду на составные части. Если энергия связи ядра меньше энергии связи продуктов его распада, то это означает, что ядро может самопроизвольно (спонтанно) распадаться. При альфа-распаде альфа-частицы уносят почти всю энергию и только 2 % ее приходится на вторичное ядро. При альфа-распаде массовое число изменяется на 4 единицы, а атомный номер на две единицы.

Начальная энергия альфа-частицы составляет 4-10 МэВ. Поскольку альфа- частицы имеют большую массу и заряд, длина их свободного пробега в воздухе невелика. Так, например, длина свободного пробега в воздухе альфа-частиц, испускаемых ядром урана, равна 2,7 см, а испускаемых радием, - 3,3 см.

Бета-распад. Это процесс превращения атомного ядра в другое ядро с изменение порядкового номера без изменения массового числа. Различают три типа (- распада: электронный, позитронный и захват орбитального электрона атомным ядром. Последний тип распада принято также называть К-захватом, поскольку при этом наиболее вероятно поглощение электрона с ближайшей к ядру К-оболочки. Поглощение электронов с L- и М-оболочек также возможно, но менее вероятно. Период полураспада (-активных ядер изменяется в очень широких пределах.

Число бета-активных ядер, известных в настоящее время, составляет около полутора тысяч, но только 20 из них являются естественными бета- радиоактивными изотопами. Все остальные получены искусственным путем.

Непрерывное распределение по кинетической энергии испускаемых при распаде электронов объясняется тем обстоятельством, что наряду с электроном испускается и антинейтрино. Если бы не было антинейтрино, то электроны имели бы строго определенный импульс, равный импульсу остаточного ядра.

Резкий обрыв спектра наблюдается при значении кинетической энергии, равной энергии бета-распада. При этом кинетическая энергия ядра и антинейтрино равна нулю, и электрон уносит всю энергию, выделяющуюся при реакции.

При электронном распаде остаточное ядро имеет порядковый номер на единицу больше исходного при сохранении массового числа. Это означает, что в остаточном ядре число протонов увеличилось на единицу, а число нейтронов, наоборот, стало меньше: N=A-(Z+1).

К электронному захвату относится процесс поглощения атомом одного из орбитальных электронов своего атома. Поскольку наиболее вероятен захват электрона с орбиты, наиболее близко расположенной к ядру, то с наибольшей вероятностью поглощаются электроны К-оболочки. Поэтому этот процесс называется также К-захватом.

С гораздо меньшей вероятностью происходит захват электронов с L-, M- оболочек. После захвата электрона с К-оболочки происходит ряд переходов электронов с орбиты на орбиту, образуется новое атомное состояние испускается рентгеновский квант.

Стабильные ядра находятся в состоянии, отвечающем наименьшей энергии. Это состояние называется основным. Однако путем облучения атомных ядер различными частицами или высокоэнергетическими протонами им можно передать определенную энергию и, следовательно, перевести в состояния, отвечающие большей энергии. Переходя через некоторое время из возбужденного состояния в основное, атомное ядро может испустить или частицу, если энергия возбуждения достаточно высока, или высокоэнергетическое электромагнитное излучение - гамма-квант.

Поскольку возбужденное ядро находится в дискретных энергетических состояниях, то и гамма-излучение характеризуется линейчатым спектром.

Деление атомных ядер

Явление деления тяжелых атомных ядер на два осколка было открыто Ганом и Штрассманом в 1939 г. при изучении взаимодействия нейтронов различных энергий и ядер урана. Несколько позже, в 1940г. советские физики К.А.Петржак и Г.И. Флеров обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана. При спонтанном делении и делении, вызванном нейтронами, как правило, образуется асимметричные осколки, отношение масс которых примерно равно 3:2.

При реакции деления выделяется очень большая энергия. Энергия деления высвобождается в виде кинетической энергии ядер-осколков, кинетической энергии испускаемых ядрами-осколками электронов, гамма-квантов, нейтрино, нейтронов.

Основная часть энергии деления приходится на энергию ядер-осколков, поскольку под действием кулоновских сил отталкивания они приобретают большую кинетическую энергию. Основная часть энергии деления выделяется в виде кинетической энергии ядер-осколков.

Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько нейтронов. Это обстоятельство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции деления ядер. Действительно, если в среде, содержащей делящиеся ядра, один нейтрон вызывают реакцию деления, то образующиеся в результате реакции нейтроны могут с определенной вероятностью вызвать деление ядер, что может привести при соответствующих условиях к развитию неконтролируемого процесса деления. Число вторичных нейтронов не постоянно для всех тяжелых ядер и зависит как от энергии вызвавшего деление нейтрона, так и от свойств ядра-мишени. Среди нейтронов деления, кроме так называемых мгновенных нейтронов, испускаемых за 10-15 с после процесса деления, есть также и запаздывающие нейтроны. Они испускаются в течение нескольких минут с постепенно убывающей интенсивностью. Мгновенные нейтроны составляют более 99% полного числа нейтронов деления, а их энергия заключена в широком диапазоне: от тепловой энергии и до энергии приблизительно равной 10 МэВ.

Запаздывающие нейтроны испускаются возбужденными ядрами образующихся после бета-распада продуктов деления - ядер-предшественников. Поскольку испускание нуклонов возбужденным ядром происходит мгновенно, то во время испускания запаздывающего нейтрона после акта деления будет определяться постоянной распада ядра-предшественника.

Кинетическая энергия запаздывающих нейтронов значительно меньше энергии мгновенных нейтронов и составляет 0,25-0,1 МэВ. Хотя доля запаздывающих нейтронов относительно невелика, они играют очень важную роль в управлении ядерными реакторами.

В результате деления тяжелых ядер образуются, как правило, два ядра- осколка с различной массой. В среднем отношение масс легких и тяжелых осколков равно 2:3. Как правило, ядра-осколки имеют большой избыток нейтронов и поэтому неустойчивы относительно бета-распада. Массовые числа А продуктов деления меняются от 72 до 161, а атомные номера от 30 до 65. Вероятность симметричного деления на два осколка с приблизительно равными массами составляет всего 0,04%. Доля симметричного деления возрастает по мере увеличения энергии первичного нейтрона, вызывающего деление атомного ядра.

Взаимодействие нейтронов с атомными ядрами.

Различные частицы (нейтроны, протоны, электроны, гамма-кванты и т.д.) могут взаимодействовать с атомными ядрами. Характер взаимодействия зависит от энергии частиц, их типа и свойств атомного ядра. Для оценки вероятности взаимодействия вводится величина, называемая микроскопическим сечением взаимодействия. Физический смысл ее состоит в следующем. Пусть пучок нейтронов интенсивностью No падает на мишень, состоящую из одного слоя ядер. Число ядер на единице поверхности равно М. Предположим, что при прохождении пучка через такой слой часть нейтронов поглотиться в нем и через слой прошло N`.

В процессе экспериментальных исследований энергетической зависимости сечения взаимодействующих частиц и различных атомных ядер было обнаружено, что при определенных энергиях значения сечений резко возрастают, а при дальнейшем увеличении энергии снова уменьшаются. Это явление называется резонансом.

В практике реакторостроения нейтроны по энергии принято делить на следующие группы: быстрые нейтроны с энергией 0,10-10 МэВ, тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с ядрами среды и имеющие энергию 0,005-0,2 эВ, и промежуточные. Промежуточные подразделяются на резонансные (2-102 эВ) и надтепловые (0,2-2 эВ).

При взаимодействии нейтрона и ядер могут протекать следующие реакции: упругое рассеяние, неупругое рассеяние, радиационный захват, деление. Вероятность протекания определенной реакции характеризуется микроскопическими сечениями. В зависимости от энергии нейтрона сечения могут изменяться. Так, в области быстрых нейтронов сечение радиационного захвата примерно в 100 раз меньше сечения захвата тепловых нейтронов. Сечение упругого рассеяния, как правило, почти постоянное для энергии выше 1 эВ.

Наряду с микроскопическими сечениями на практике используются также макроскопические сечения, под которыми понимают вероятность взаимодействия частицы в единице объема вещества. Если в единице объема число ядер определенного типа есть N, то макроскопическое сечение = микроскопическое сечение (=(N. Как и микроскопическое, макроскопическое сечение также характеризует определенный тип ядерной реакции.

Цепная ядерная реакция

При делении тяжелых ядер образуется несколько свободных нейтронов. Это позволяет организовать так называемую цепную реакцию деления, когда нейтроны, распространяясь в среде, содержащей тяжелые элементы, могут вызвать их деление с испусканием новых свободных нейтронов. Если среда такова, что число вновь рождающихся нейтронов увеличивается, то процесс деления лавинообразно нарастает. В случае, когда число нейтронов при последующих делениях уменьшается, цепная ядерная реакция затухает.

Для получения стационарной цепной ядерной реакции, очевидно, необходимо создать такие условия, чтобы каждое ядро, поглотившее нейтрон, при делении выделяло в среднем один нейтрон, идущий на деление второго тяжелого ядра.

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Цепная ядерная реакция в реакторе может осуществляться только при определенном количестве делящихся ядер, которые могут делиться при любой энергии нейтронов. Из делящихся материалов важнейшим является изотоп U235, доля которого в естественном уране составляет всего 0,714 %.

Хотя U238 и делится нейтронами, энергия которых превышает 1,2 МэВ, однако самоподдерживающаяся цепная реакция на быстрых нейтронах в естественном уране не возможна из-за высокой вероятности неупругого взаимодействия ядер U238 с быстрыми нейтронами. При этом энергия нейтронов становится ниже пороговой энергии деления ядер U238.

Использование замедлителя приводит к уменьшению резонансного поглощения в U238, так как нейтрон может пройти область резонансных энергий в результате столкновения с ядрами замедлителя и поглотиться ядрами U235, Pu239, U233, сечение деления которых существенно увеличивается с уменьшением энергии нейтронов. В качестве замедлителей используют материалы с малым массовым числом и небольшим сечением поглощения (вода, графит, бериллий и др.).

Для характеристики цепной реакции деления используется величина, называемая коэффициентом размножения К. Это отношение числа нейтронов определенного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения. Для стационарной цепной реакции деления К=1. Размножающаяся система (реактор), в которой К=1, называется критической. Если К>1, число нейтронов в системе увеличивается, и она в этом случае называется надкритической. При К

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Титульный лист.
Содержание.
Введение.
Основная часть, состоящая не менее из 2-х разделов.
Заключение.
Список использованной литературы, который должен содержать не только использованный печатный материал, но и активные ссылки на интернет-ресурсы.

Реферат распечатывается на листах А4, подшивается и сдается не позже чем за неделю до зачета в ауд. 370 первого здания. Вместе с распечатанной версией сдается и электронная версия (либо на диске, либо с флешкой, либо по электронному адресу AZGumerov @ kpfu . ru ).

Темы для реферата выбираются согласно порядкового номера студента из списка группы (сначала группа 2123, группа 2124 продолжает после последнего студента группы 2123).

Энергересурсы. Общие сведения.
Невозобновляемые источники энергии: органические топлива.
Невозобновляемые источники энергии: ядерная энергия и механизм тепловыделения.
Возобновляемые источники энергии: тепло недр земли и толщи вод морей.
Возобновляемые источники энергии: солнечная энергия.
Возобновляемые источники энергии: энергия движения воздуха в атмосфере.
Возобновляемые источники энергии: гидроэнергетические ресурсы.
Современное состояние солнечной энергетики в мире.
Солнечные электрические станции на фотоэлектрических модулях.
Солнечные электрические станции башенного типа.
Солнечные электрические станции тарельчатого типа.
Солнечные электрические станции, использующие параболические концентраторы.
Перспективы развития солнечной энергетики в России.
Основные проблемы, задерживающие развитие солнечной энергетики в мире.
Крыльчатые ветроэнергетические установки.
Карусельные (роторные) ветроэнергетические установки.
Современное состояние ветроэнергетики в мире.
Перспективы развития ветроэнергетики в России.
Основные проблемы, задерживающие развитие ветроэнергетики в мире.
Геотермальная энергетика.
Приливные электрические станции.
Паротурбинные электрические станции.
Газотурбинные электрические станции.
Парогазовые установки тепловых электрических станций.
Основное оборудование ТЭЦ.
Основное оборудование КЭС.
Перспективы применения ТЭЦ в России.
Перспективы применения КЭС в России.
Экологические аспекты тепловых электрических станций.
Плотинные гидроэлектростанции.
Бесплотинные гидроэлектростанции.
Основное оборудование гидроэлектростанций.
Гидротурбины гидроэлектростанций.
Экологические аспекты гидроэлектростанций.
Атомные электрические станции, их циклы и эффективность.
Паротурбинные атомные электрические станции.
Основное оборудование атомных электрических станций.
Экологические аспекты атомных электрических станций.
Роль атомных электрических станций в электроэнергетике завтрашнего дня.
Сравнительные технико-экономические показатели тепловых, гидравлических и атомных электрических станций.
Способы передачи электрической энергии: виды и типы передачи электрической энергии на частоте 50 и 60 Гц.
Способы передачи электрической энергии: способ Николы Тесла беспроводной передачи.
Способы передачи электрической энергии: электроакустические преобразователи.
Способы передачи электрической энергии: лазерная передача электрической энергии.
Способы передачи электрической энергии: передача магнитной энергии.
Способы передачи электрической энергии: оптико-волоконный способ передачи энергии.
Способы передачи электрической энергии: СВЧ преобразователи.
Химические источники тока: свинцовые (кислотные) аккумуляторы.
Химические источники тока: щелочные никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы.
Химические источники тока: марганцево-цинковые элементы.
Химические источники тока: щелочные источники тока с цинковым анодом.
Химические источники тока с твердыми электролитами.
Термоэлектрические генераторы.
Дизель-генераторные станции.

1. Общие сведения об энергоресурсах. Первичная и вторичная энергия.

2. Невозобновляемые источники энергии: органические (горючие) топлива.

3. Невозобновляемые источники энергии: ядерная энергия и механизм тепловыделения.

4. Возобновляемые источники энергии: тепло недр Земли и толщи вод морей.

5. Возобновляемые источники энергии: солнечная энергия.

6. Возобновляемые источники энергии: энергия движения воздуха в атмосфере.

7. Возобновляемые источники энергии: гидроэнергетические ресурсы.

8. Гидроэлектрические станции: основные типы гидроэнергетических установок, их отличия.

9. Виды сооружаемых плотин ГЭС. Местоположение генератора и распределительного устройства генераторного напряжения.

10. Схемы концентрации напора, водохранилища и характеристики бьефов ГЭС.

11. Энергетическая система, графики нагрузки, роль гидроэнергетических установок в формировании и функционировании ЕЭС России.

12. Регулирование речного стока водохранилищами ГЭС.

13. Основное энергетическое оборудование гидроэнергетических установок: гидравлические турбины и гидрогенераторы. Управление агрегатами ГЭС.

14. Типы тепловых и атомных электростанций.

15. Теоретические основы преобразования энергии в тепловых двигателях.

16. Паровые котлы и их схемы.

17. Ядерные энергетические установки, типы ядерных реакторов.

18. Паровые турбины: классификация, устройство и принцип действия.

19. Тепловые схемы ТЭС и АЭС.

20. Вспомогательные установки и сооружения тепловых и атомных электростанций.

21. Отличительные параметры КЭС и ТЭЦ. Мероприятия, увеличивающие КПД турбины КЭС. Назначение ГРЭС.

22. Малая гидроэнергетика, солнечная, ветровая, волновая, приливная и геотермальная энергетика, биоэнергетика.

23. Основные типы энергоустановок на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии и их основные энергетические, экономические и экологические характеристики.

24. Накопители энергии: аккумуляторы, химические источники, конденсаторы.

25. Использование низкопотенциальных источников энергии.

26. Энергосберегающие технологии.

27. Перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

28. Устройство теплопункта теплоснабжения жилого комплекса.

29. Назначение и классификация котельных агрегатов ТЭС.

30. Основные виды котельных агрегатов: энергетические котельные агрегаты, паровые котлы производственных котельных, водогрейные котлы.

31. Основные элементы котельного агрегата: испарительные поверхности котла, пароперегреватели, водяные экономайзеры.

32. Основные элементы котельного агрегата: воздухоподогреватели, тягодутьевые устройства котельного агрегата.

33. Тепловой баланс котельного агрегата.

34. Преобразование энергии в соплах и на рабочих лопатках паровой турбины ТЭС.

35. Классификация и основные конструкции паровых турбин ТЭС.

36. Потери энергии и КПД паровой турбины ТЭС.

37. Конденсационные установки паровых турбин ТЭС.

38. Классификация систем теплоснабжения. Схемы источников теплоты.

39. Районные и промышленные отопительные котельные.

40. Основное теплофикационное оборудование.

41. Виды и классификации нагнетателей электрических станций.

42. Основные рабочие характеристики нагнетательных машин.

43. Работа центробежного насоса в системе: регулирование работы насоса, совместная работа насосов на общую сеть.

44.Основные энергетические насосы ТЭС: питательные, конденсатные, сетевые.

45. Центробежные вентиляторы: основные понятия и параметры.

46. Центробежные вентиляторы: характеристики и регулирование подачи.

47. Центробежные вентиляторы: конструктивное выполнение.

48. Поршневые компрессоры: устройство и работа поршневого компрессора, мощность и КПД компрессора.

49. Поршневые компрессоры: характеристики и регулирование подачи.

50. Многоступенчатые компрессоры и их мощность.

Образец титульного листа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Набережночелнинский институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Выполнил: студент гр. ______

Проверил: к.т.н., доцент

Узнать стоимость написания работы -->

Читайте также: