"RADIOCHEMISTRY Volume I RADIOACTIVITY AND RADIATION Textbook Moscow Beckman I.N UDC 539.1 BBC 24.13 B Beckman Igor Nikolaevich - Doctor العلوم الكيميائيةأستاذ بقسم الكيمياء الإشعاعية ... »

-- [ صفحة 1 ] --

آي إن بيكمان

قسم الراديو

النشاط الإشعاعي والإشعاعي

الدورة التعليمية

بيكمان آي ن.

بيكمان إيغور نيكولايفيتش -

دكتور في العلوم الكيميائية ، أستاذ في قسم الكيمياء الإشعاعية ، كلية الكيمياء ، جامعة موسكو الحكومية يحمل اسم M.V. لومونوسوف.

أستاذ فخري بجامعة موسكو الحكومية.

المحررين Beckman E.M. و Polonskaya-Buslaeva O.A.

بيكمان آي.

النشاط الإشعاعي والإشعاعي B42. الكيمياء الإشعاعية.

المجلد 1: دليل الدراسة / آي إن بيكمان - منطقة موسكو ، شيولكوفو:

الناشر Markhotin P.Yu. 2011. - 398 ص.

ISBN 978-5-905722-05-9 "النشاط الإشعاعي والإشعاع" - الجزء الأول من الكتاب المدرسي "الكيمياء الإشعاعية". يحتوي الكتاب على معلومات منهجية عن النشاط الإشعاعي والنويدات المشعة والإشعاع المصاحب لها ، وحركية الاضمحلال وتراكم النظائر المشعة ، وبنية النواة والعمليات النووية ، ومصادر الإشعاع المشع ، وطرق الكشف عن الإشعاع المشع ، وتفاعل الإشعاع مع المادة. وطرق فصل النظائر وطرق المعالجة الإحصائية لنتائج القياسات الإشعاعية. تم تقديم معلومات حول التأثير البيولوجي للإشعاع ، وأخذ طرق قياس جرعات الإشعاع في الاعتبار ، وتناقش قواعد السلامة الخاصة بالعمل مع النويدات المشعة. تم وصف خصائص بعض النظائر المشعة.

يمكن أن يكون الدليل مفيدًا لطلاب الكيمياء الإشعاعية والطلاب وطلاب الدراسات العليا في الجامعات الكيميائية والفنون التطبيقية والباحثين العاملين مع المواد المشعة وأي شخص مهتم بالنظائر والإشعاع المشع وطرق استخدامها في العلوم والتكنولوجيا والطب الحديث.

BBC 23.1 ISBN 978-5-905722-05-9 © Beckman I.N.، 2011 النشاط الإشعاعي والإشعاع. الكيمياء الإشعاعية. المجلد 1

مقدمة

"النشاط الإشعاعي والإشعاع" - الجزء الأول من الكتاب المدرسي "الكيمياء الإشعاعية" ، ويتكون من سبعة مجلدات: 1. النشاط الإشعاعي والإشعاع (أساسيات الكيمياء الإشعاعية) ، 2. العناصر المشعة (الخصائص النووية - الفيزيائية والإشعاعية والكيميائية للعناصر المشعة ؛ الأساليب. لإنتاجها واستخدامها) ، 3. الكيمياء الإشعاعية الأساسية (كيمياء الذرات الساخنة ، حالة وانتشار النويدات المشعة في مختلف الوسائط ؛ طرق لفصل المواد المشعة) ، 4. الصناعة النووية والكيمياء الإشعاعية الصناعية (دورات الوقود النووي ؛ التقنيات الإشعاعية الكيميائية في المجال النووي الصناعة) ، 5. الكيمياء الإشعاعية التطبيقية (اقتفاء الأثر ، طرق التشخيص الفيزيائية النووية والنويدات المشعة) ، 6. الكيمياء الإشعاعية الإيكولوجية وعلم البيئة الإشعاعية (حالة وهجرة النويدات المشعة في البيئات الطبيعية) ، 7. الإشعاع والطب النووي: الجوانب الفيزيائية والكيميائية (توليف الأدوية الإشعاعية واستخدامها في التشخيص والعلاج).

من وجهة نظر العملية التعليمية بالجامعة ، يحتوي دليل "النشاط الإشعاعي والإشعاع" على المعلومات اللازمة لفهم المادة المعروضة في دورات المحاضرات الموازية:

"الكيمياء الإشعاعية الأساسية والتطبيقية" ، "الصناعة النووية" ، "الفيزياء النووية" ، "علم البيئة الإشعاعية" ، إلخ. ومع ذلك ، يمكن استخدام الكتاب دون أي صلة بأي عملية تعليمية ، ويمكن التوصية به لكل من يهتم بـ ظاهرة النشاط الإشعاعي والمشاكل الناشئة عن العمل بالنويدات المشعة والإشعاع المؤين المنبعث منها.

يركز هذا البرنامج التعليمي على أسس ماديةالكيمياء الإشعاعية ، على وجه الخصوص ، عناصر الفيزياء الذرية والنووية ، وكذلك كيمياء الإشعاع. جوانب مثل خصائص النوى ، وظاهرة النشاط الإشعاعي ، وحركية الاضمحلال وتراكم النويدات المشعة ، والعمليات النووية ، ومصادر الإشعاع المشع ، وخصائص أنواع مختلفة من الإشعاع ، وتفاعل الإشعاع مع المادة ، وطرق الحصول على النظائر المشعة وخصائص بعض النظائر المشعة للعناصر المستقرة وطرق الكشف عن الإشعاع المشع وطرق قياس النشاط الإشعاعي للمستحضرات الصلبة والسائلة والغازية. يتم تقديم معلومات عن التأثير البيولوجي للإشعاع ، وتناقش طرق قياس جرعات الإشعاع ، وقواعد السلامة للعمل مع النويدات المشعة. في الجزء الأخير من الدليل ، تم تقديم الطرق الرئيسية للمعالجة الإحصائية لنتائج القياسات الإشعاعية.

تمت كتابة الكتاب بناءً على مواد المحاضرات التي ألقيت لأكثر من عشرين عامًا في قسم الكيمياء الإشعاعية ، كلية الكيمياء ، جامعة موسكو الحكومية. ام في لومونوسوف.

بيكمان آي ن.

1. تاريخ اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي

والإشعاع المؤين

حدث اكتشاف النشاط الإشعاعي في نهاية القرن التاسع عشر ، وعن طريق الصدفة. ومع ذلك ، كان من الواضح أنه كان لا مفر منه ، كما يتضح من حقيقة أن انبعاث الإشعاع الغامض بواسطة أملاح اليورانيوم تم الإبلاغ عنه بشكل مستقل في منتصف القرن نفسه من قبل الفرنسيين نيبس (1858) وسان فيكتور (1867). لسوء الحظ ، لم تصبح ملاحظاتهم اكتشافًا وتم نسيانها. تم اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي من قبل A.

يناقش هذا الفصل مراحل تطور عقيدة النشاط الإشعاعي والتجارب التي أدت إلى اكتشاف النواة وقوانين الانحلال الإشعاعي والعمليات النووية وخصائص الإشعاع المؤين.

1.1 الجسيمات الأولية الأساسية الإلكترون.

لآلاف السنين ، سيطر العلم بفرضية عدم قابلية الذرة للتجزئة و "عدم هيكليتها". بدأ الابتعاد عن هذه الأفكار في نظرية الكهرباء. في عام 1749 ، اقترح ب. فرانكلين أن الكهرباء هي نوع من المواد المادية. في أعماله ، تظهر المصطلحات لأول مرة: الشحنة (الموجبة والسالبة) ، جزيئات الكهرباء. مصطلح "الإلكترون" كاسم لوحدة الشحنة الأساسية غير القابلة للتجزئة في الكيمياء الكهربية اقترحه ج. ج. ستوني في عام 1894. ينتمي اكتشاف الإلكترون كجسيم إلى جيه جيه طومسون ، الذي أثبت في عام 1897 أن نسبة الشحنة إلى الكتلة لأشعة الكاثود لا تعتمد على مصدر المواد. فاراداي في عام 1833 ، لشرح التجارب على التحليل الكهربائي ، أدخل مصطلح "أيون" لحاملات الكهرباء في الإلكتروليت واقترح أن الأيون له شحنة ثابتة.

يأتي اسم "الإلكترون" من كلمة اليونانيةالتي تعني "العنبر": مرة أخرى اليونان القديمةأجرى علماء الطبيعة تجارب - تم فرك قطع من الكهرمان بالصوف ، وبعد ذلك بدأوا في جذب الأشياء الصغيرة لأنفسهم.

يشهد اكتشاف الإلكترون - الناقل للشحنة الكهربية الأولية السالبة - والأيونات على التركيب المعقد للذرة وإمكانية تفككها إلى مكونات منفصلة.

في اكتشاف أول جسيم أولي - الإلكترون - أشعة الكاثود ، التي اكتشفها Yu. Plyukker عام 1859 ، لعبت دورًا مهمًا. تم إعطاء الاسم من قبل E.Goldstein ، الذي اعتقد أن أشعة الكاثود هي عملية موجية في الأثير. جادل V. Crooks بأن أشعة الكاثود هي تيارات من جسيمات المادة. في عام 1895 ، أثبت J.Perrin بشكل تجريبي أن أشعة الكاثود عبارة عن تيار من الجسيمات سالبة الشحنة تتحرك في خط مستقيم ، ولكن يمكن أن تنحرف عن طريق المجال المغناطيسي. لم يتفق جميع الفيزيائيين مع فرضية الكهرباء الذرية. لذا ، جيه ماكسويل ، الذي خلق النظرية الأساسيةالظواهر الكهربائية والمغناطيسية ، رفضها رفضا قاطعا.

أشعة الكاثود - شعاع إلكتروني في الفراغ يولد مجالًا مغناطيسيًا وينحرف في المجالات المغناطيسية والكهرومغناطيسية.

4 النشاط الإشعاعي والإشعاعي. الكيمياء الإشعاعية. المجلد 1 منذ عام 1895 ، بدأ ج. ج. طومسون في مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج دراسة كمية لانحراف أشعة الكاثود في المجالات الكهربائية والمغناطيسية. كان يعمل مع أنبوب جيسلر.

أثبت طومسون أن جميع الجسيمات التي تشكل أشعة الكاثود متطابقة مع بعضها البعض وتشكل جزءًا من المادة. أطلق طومسون على جسيمات أشعة الكاثود اسم "الجسيمات". وفقًا لفرضيته ، تتكون أشعة الكاثود من جسيمات لا تتجاوز شحنتها الشحنة الأولية للأيونات e ، ويجب أن تكون كتلة هذه الجسيمات أقل بآلاف المرات من كتلة الذرة. (في الواقع ، كما اتضح فيما بعد ، فإن كتلة الإلكترون تساوي 1/1837 من كتلة ذرة الهيدروجين). قدم طومسون فرضية وجود المادة في حالة تجزئة أدق من الذرات في اجتماع للجمعية الملكية في 29 أبريل 1897. ومع ذلك ، لم يتم قبول فكرة الإلكترون على الفور.

لذلك ، لم يؤمن إم بلانك بفرضية الإلكترون. استخدمت كلمة "إلكترون" في الأصل للإشارة إلى حجم شحنة "الجسيم". مع مرور الوقت فقط بدأوا يطلقون على الجسيم نفسه إلكترونًا. تم قياس الشحنة الكهربائية للإلكترون بواسطة R. Millikan في عام 1912 ، وعندها فقط حصل هذا الجسيم الأولي على الحق في الوجود. في عام 1923 ، اقترح لويس دي برولي أن للإلكترون خصائص موجية. في عام 1925 ، افترض J. Uhlenbeck و S.Goudsmit دوران الإلكترون. في عام 1927 أكد كل من K.Davisson و L. Germer و J. Thomson الطبيعة الموجية للإلكترون.

تم تقديم دليل تجريبي مباشر على وجود الفوتون من قبل R. نظرًا لأن الكتلة المتبقية للفوتون ، على عكس الجسيمات الأخرى (باستثناء النيوترينوات) ، تساوي صفرًا ، لم يتم اعتبار الفوتون على الفور جسيمًا: في البداية كان يُعتقد أن وجود كتلة سكون محدودة وغير صفرية هو السمة الإلزامية للجسيم الأولي. قدم بلانك مفهوم "كم الضوء" في عام 1901 لشرح قوانين إشعاع الجسم الأسود المطلق. ولكن بعد ذلك ، لم يُعتبر الفوتون جسيمًا ، ولكن فقط "الجزء" الأدنى الممكن من الطاقة الضوئية بتردد واحد أو لآخر. على الرغم من أن افتراض بلانك حول تحديد كمية طاقة الضوء كان مخالفًا تمامًا لجميع النظريات الكلاسيكية ، إلا أن بلانك نفسه لم يفهم ذلك على الفور. كتب: "... حاولت بطريقة ما إدخال قيمة h في إطار النظرية الكلاسيكية. ومع ذلك ، على الرغم من كل هذه المحاولات ، تبين أن هذه القيمة شديدة التعنت. بعد ذلك ، سميت هذه القيمة بثابت بلانك (ح = 6.626 10-34 J s).

تلقت الفوتونات حالة الجسيمات في إطار نظرية النسبية لأينشتاين ، الذي أظهر في عام 1905 أن الكميات لا تمتلك طاقة فحسب ، بل زخمًا أيضًا ، وأنها جسيمات (مع كتلة سكون تساوي صفرًا ، تتحرك في سرعة الضوء). الإشعاع الكهرومغناطيسي (الضوء) هو تيار من الكميات الفردية (الفوتونات) ، وهو ما يفسر جيدًا أنماط التأثير الكهروضوئي.

تم اكتشاف الجسيم الأولي الثاني ، البروتون ، بواسطة رذرفورد في عام 1919 ، على الرغم من أن أيون H + كان معروفًا منذ فترة طويلة في ذلك الوقت.

بيكمان آي ن.

في عام 1913 ، طرح إي. رذرفورد فرضية أن أحد الجسيمات التي تشكل نواة ذرة أي عنصر كيميائي يجب أن تكون نواة ذرة الهيدروجين ، منذ ذلك الحين. كان من المعروف بالفعل أن كتل ذرات العناصر الكيميائية تتجاوز كتلة ذرة الهيدروجين بعدد صحيح من المرات. أقام رذرفورد تجربة لدراسة تفاعل الجسيمات مع نوى ذرة النيتروجين.

نتيجة للتفاعل ، طار جسيم من نواة ذرة النيتروجين ، والتي أطلق عليها رذرفورد في عام 1920 اسم البروتون (من الأبسط اليوناني ، الأساسي) واقترح أن هذه كانت نواة ذرة الهيدروجين.

التفاعل النووي للنيتروجين مع الهيليوم (-جسيمات) له الشكل:

7 N + 2 He 8 O +1 p (1) خلص رذرفورد إلى أن "نواة ذرة النيتروجين تتفكك نتيجة القوى الهائلة التي تتطور في تصادم مع جسيم سريع ، وأن ذرة الهيدروجين المحررة تشكل جزءًا لا يتجزأ من جزء من نواة النيتروجين ". في عام 1925 ، حصل ب. في عام 1933 ، قاس أو ستيرن العزم المغناطيسي للبروتون. في عام 1955 اكتشف O. Chamberlain و E. Segre و K. Wiegand و T. Ypsilantis البروتون المضاد. في عام 1956 ، قام R. Hofstadter بقياس نصف القطر الكهرومغناطيسي للبروتون لأول مرة.

في عام 1920 ، اقترح رذرفورد أنه يجب أن يكون هناك جسيم كتلته تساوي كتلة البروتون ، ولكن بدون شحنة كهربائية. ومع ذلك ، فشل رذرفورد في اكتشاف مثل هذا الجسيم.

في عام 1930 ، قام ف. بوث وج. بيكر بإشعاع الليثيوم والبريليوم

سجلت الجسيمات واستخدام عداد جيجر الأشعة المخترقة الناتجة. نظرًا لأن هذا الإشعاع لم يتأثر بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية ، وله قوة اختراق عالية ، توصل المؤلفون إلى استنتاج مفاده أن الإشعاع الصلب ينبعث. في عام 1932 ، جرب فريديريك وإيرين جوليو كوري أيضًا البريليوم عن طريق تمرير إشعاع اختراق جديد من خلال كتلة بارافين. اكتشفوا أن البروتونات عالية الطاقة تنبثق من البارافين وخلصوا إلى أنه أثناء مروره عبر البارافين ، فإن إشعاع جاما يتشتت لإنتاج البروتونات.

ج. تشادويك في عام 1932 كرر التجربة على تشعيع البريليوم

حبيبات. كما استخدم البارافين ، وباستخدام عداد تناسبي ، والذي يسمح بتحديد توزيع الطاقة بين الجسيمات المختلفة ، أظهر أن الإشعاع المخترق يتكون من جسيمات متعادلة ذات كتلة قريبة من البروتونات - نيوترونات. في حالة البريليوم ، على سبيل المثال ، تتشكل نتيجة تفاعل نووي:

4 كن + 2 هو = 6 ج + 0 ن. (2) عند المرور عبر المادة ، لا تفقد النيوترونات طاقتها لتأين ذرات المادة ، لذلك تمتلك قوة اختراق هائلة.

قدر تشادويك كتلة النيوترون بالتحليل توازن الطاقةالتفاعلات النووية التي تنطوي على نيوترون. الخصائص جسيم جديدتم التحقيق من قبل Joliot-Curies ، الذين أظهروا أنه غير مستقر مقارنة بالبروتون ؛ لكتلته وجدوا قيمة 1.0 (عند 16O = 16000). تم تقدير الطاقة الحركية للنيوترونات وانبعاث النشاط الإشعاعي والإشعاع. الكيمياء الإشعاعية. حجم 1 مصدره Ro + We. أدت هذه الأعمال إلى اكتشاف النشاط الإشعاعي الاصطناعي.

في عام 1951 ، قاس ج. روبسون نصف عمر النيوترون.

تم إجراء تحديد دقيق إلى حد ما لنصف عمر النيوترون الحر (11.7 دقيقة) في عام 1959 بواسطة P.E. Spivak. في 2005 A.P. صقل Serebrov هذه القيمة إلى T = 10.14 دقيقة ، وفي عام 2010 اقترح K.Nakamura قيمة نصف عمر للنيوترون T = 10.18 دقيقة.

بوزترون.

في الثلاثينيات - الخمسينيات من القرن العشرين ، تم اكتشاف جسيمات جديدة بشكل رئيسي في الأشعة الكونية. في عام 1932 ، اكتشف أ. أندرسون في تركيبها أول جسيم مضاد - البوزيترون (e +) - جسيم بكتلة الإلكترون ، ولكن بشحنة كهربائية موجبة. تبع وجود البوزيترون مباشرة من النظرية النسبية للإلكترون التي طورها P. Dirac (1928-1931) قبل وقت قصير من اكتشاف البوزيترون.

تم تأكيد وجود البوزيترون من خلال ملاحظات Blackett و Occhialini في غرفة السحاب. ثم اكتشف Joliot-Curies أن البوزيترونات تتشكل أثناء تحويل الرقائق ، وتنبعث أيضًا من النظائر المشعة الاصطناعية. منذ الفوتون

الإشعاع ، كونه محايدًا ، يشكل زوجًا: بوزيترون وإلكترونًا ، ثم من مبدأ الحفاظ على الشحنة الكهربائية يتبع ذلك وفقًا لـ قيمه مطلقهشحنة البوزيترون تساوي شحنة الإلكترون.

لأول مرة ، تم قياس كتلة البوزيترون بواسطة J. Thibault ، الذي وجد أن كتل البوزيترون والإلكترون تختلف بنسبة أقل من 15٪. أكدت التجارب اللاحقة أن البوزيترون والإلكترون لهما كتل متساوية.

في عام 1938 ، قدم E. Stückelberg مفهوم رقم الباريون لشرح استقرار البروتون.

نيوترينو.

بدأ اكتشاف النيوترينو ، وهو جسيم لا يتفاعل تقريبًا مع المادة ، بتخمين نظري من قبل دبليو باولي (1930) ، مما جعل من الممكن ، بافتراض ظهور مثل هذا الجسيم ، القضاء على صعوبات تطبيق قانون حفظ الطاقة لاضمحلال النوى المشعة. تم تأكيد وجود النيوترينوات تجريبياً فقط في عام 1953 (F. Reines and K. Cowen ، الولايات المتحدة الأمريكية).

في عام 1933 ، تم إنشاء نظرية التفكك مع الأخذ في الاعتبار النيوترينوات. تم تقديم مفهوم نوع جديد من التفاعل - ضعيف (E. Fermi). تستند نظرية فيرمي على نموذج النواة البروتوني والنيوتروني وتعتمد على مفهوم النيوترينو وقوانين الحفاظ على الدوران والطاقة.

في الثلاثينيات من القرن الماضي ، تم تعميم نظرية فيرمي على اضمحلال البوزيترون (Wick 1934) والانتقالات مع تغير الزخم الزاوي للنواة (Gamow and Teller 1937). في عام 1938 ، اقترح A. Alikhanov و A. Alikhanyan التحقيق في ارتداد النوى في عملية التقاط الإلكترون (الالتقاط الإلكتروني لـ 7Be) من أجل اكتشاف النيوترينوات. في عام 1943 ، قام JS Allen ، أثناء عملية التقاط الإلكترون على نواة 7Be ، بقياس زخم الارتداد للنواة النهائية (7Li) ، مما يؤكد فرضية وجود النيوترينوات. في عام 1946 ، اقترح ب. بونتيكورفو "طريقة الكلور" للكشف عن النيوترينوات.

في عام 1956 ، سجل كل من F. Reines و K. Cohen مضادات النترينو. في عام 1962 ، وجد أن هناك نوعين مختلفين من النيوترينوات: إلكترون بكمان آي إن.

نوح وميون. في عام 1964 ، تم اكتشاف عدم الحفاظ على التكافؤ المركب (الذي قدمه لي تسونغ داو ويانغ تشين نينغ وبشكل مستقل من قبل إل دي لانداو في عام 1956) في اضمحلال K-mesons المحايدة. في عام 1957 ، طرح ب. بونتيكورفو فكرة اهتزازات النيوترينو. في عام 1962 ، أظهر ليدرمان أن نيوترينو الإلكترون يختلف عن نيوترينو الميون. في عام 1998 ، تم الحصول على أول دليل على تذبذبات النيوترينو (أثناء تسجيل نيوترينوات الميون الجوي في منشأة سوبر كاميوكاندي ، اليابان).

1.2 أدت تجارب الأشعة السينية باستخدام أنبوب كروكس وتفريغ الغاز وأشعة الكاثود إلى اكتشاف الأشعة السينية (دبليو كروكس ، 1890).

عرفت أشعة الكاثود منذ منتصف القرن الثامن عشر. في وقت مبكر من عام 1748 ، لوحظ أنه في أنبوب زجاجي يتم إخلاء الهواء منه ، اندلعت الحرائق عند مرور شرارة كهربائية. بعد مائة عام ، لاحظ فاراداي ظاهرة مماثلة ، عندما أحضر تيارًا من آلة كهربائية إلى أنبوب زجاجي بهواء متخلخل. وأشار إلى أن وهجًا بنفسجيًا ينبعث من القطب الموجب (الأنود) ، ويمتد تقريبًا إلى القطب السالب نفسه ، والذي تومض أيضًا في الظلام. بعد عشرين عامًا ، لاحظ بلوكر ، الذي حقق خلخلة قوية في أنبوب زجاجي ، أن ليس فقط القطب السالب ، ولكن أيضًا الزجاج الموجود بالقرب منه ، متوهجًا. بعد عشر سنوات ، أدخل Gittorf جسمًا صلبًا بين الكاثود والزجاج الفسفوري ولاحظ أنه يلقي بظلاله. ومنه استنتج أن الكاثود يصدر أشعة غير مرئية.

اقترح دبليو كروكس ، الذي اخترع العديد من أنابيب أشعة الكاثود ذات الأشكال المختلفة ، أن أشعة الكاثود هي تيار من بعض الجسيمات سالبة الشحنة. في عام 1891 ، اكتشف جي هيرتز أن أشعة الكاثود تمر عبر طبقات رقيقة من المعدن. في عام 1894 ، أزال F. Lenard حزمة من أشعة الكاثود من أنبوب. قام بعمل ثقب في نهايته وغطاه بورق ألومنيوم رفيع حتى لا ينكسر الفراغ.

أرز. 1. الأشعة السينية ليد بيرثا رونتجن.

قام العالم الألماني ف.ك. رونتجن بدراسة أشعة الكاثود ، وتجربة أنبوب جيتورف. اكتشفت الأشعة السينية في 11/8/1895 وهج شاشة مطلية بمادة الباريوم البلاتينيوم السيانيد (الباريوم تتراسيانوبلاتينات ، با). نظرًا لأن الشاشة كانت على مسافة كبيرة من مصدر الإشعاع (لم تتمكن أشعة الكاثود من الوصول إليها) ، وكان الأنبوب مغطى بغلاف معتم ، فقد اقترح رونتجن أن توهج الشاشة ناتج عن أشعة غير مرئية عالية الطاقة. أطلق عليهم اسم الأشعة السينية (في بعض البلدان ، بما في ذلك روسيا ، يطلق عليهم الآن اسم الأشعة السينية). تم تسهيل التعرف على اكتشاف رونتجن على نطاق واسع من خلال حصوله على صور لأشياء مختلفة على لوحات التصوير بالأشعة السينية.

في 20 كانون الثاني (يناير) 1896 ، في اجتماع لأكاديمية باريس ، تحدث هنري بوانكاريه عن اكتشاف أشعة جديدة واقترح أن الأشعة السينية مرتبطة بالفلورة ، وربما ينشأ كل النشاط الإشعاعي والإشعاع. الكيمياء الإشعاعية. حجم 1 حيث في المواد الانارة وليس هناك حاجة لأنبوب الكاثود للحصول على الأشعة السينية.

في فبراير ومارس 1896 ، اختبر هنري بيكريل هذه الفرضية.

استخدم التصوير الفوتوغرافي من خلال ورق أسود من بلورات ملح اليورانيوم المنشط بالشمس.

تعليق. للتجربة ، اختار بيكريل ملحًا من مجموعة والده الواسعة التي تحتوي على كثافة عالية من اللمعان تحت تأثير أشعة الشمس (الفسفور الأصفر والأخضر) - اليورانيل المزدوج وكبريتات البوتاسيوم (UO2SO4 K2SO4 2H2O). اختيار الملح عشوائي - كان تحت تصرفه أملاحًا لها خصائص مماثلة ، لكنها لا تحتوي على اليورانيوم. إذا كان بيكريل قد تناول أي ملح آخر ، فلن يتم اكتشاف النشاط الإشعاعي. لذلك ، يتحدثون عن الاكتشاف العرضي للنشاط الإشعاعي. ومع ذلك ، سمحت دقة ودقة جميع العمليات لبيكريل باكتشاف عظيم.

في المرحلة الأولى ، أكدت التجارب فرضية بوانكاريه ، ولكن سرعان ما اكتشف بيكريل أن ملح اليورانيوم ، حتى بدون التعرض لأشعة الشمس ، له خاصية إصدار إشعاع يمر عبر الورق الأسود. كان التأكيد الواضح بشكل خاص على وجود إشعاع شديد الاختراق ، ولكن ليس بالأشعة السينية ، من المستحضر هو تجربة تم فيها وضع الحامل ، في فترات الاستراحة التي تم فيها صب ملح اليورانيوم ، بين لوحين فوتوغرافيين ملفوفين في ورق أسود. أعطت كلتا اللوحتين صورًا واضحة إلى حد ما (الشكل 2).

أرز. 2. بصمة من ملح اليورانيوم (كبريتات اليورانيل البوتاسيوم) موضوعة في تجاويف الحامل على لوحات فوتوغرافية موضوعة على جوانب مختلفة من الحامل.

أ. اكتشاف بيكريل لظاهرة النشاط الإشعاعي (1896/3/1).

استمرارًا في البحث ، اكتشف بيكريل أن أملاح اليورانيوم فقط هي التي تصدر إشعاعات جديدة ، وأن المواد الإنارة أو الفسفورية الأخرى لا تصدر إشعاعات.

في حالة أملاح اليورانيوم ، يتم تحديد شدة الإشعاع فقط من خلال كمية اليورانيوم في التحضير ولا تعتمد على الإطلاق ليس فقط على درجة الحرارة وحالة التجمع ، ولكن أيضًا على المركبات التي يدخل فيها اليورانيوم. لا ينبعث الإشعاع بواسطة مركب ، ولكن بواسطة عنصر كيميائي - اليورانيوم. تم تأكيد ذلك أخيرًا عند العمل باليورانيوم المعدني ، والذي تبين أنه أكثر نشاطًا من أملاحه.

وهكذا تم اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي: خاصية بعض العناصر في الانحلال التلقائي وإصدار الإشعاع دون إدخال طاقة من الخارج. خلال السنوات القليلة التالية ، وجد أن الطاقة الإشعاعية لليورانيوم لا تنخفض بمرور الوقت.

في عام 1901 ، قدم M. Curie مفهوم النشاط الإشعاعي. في عام 1902 ، أظهر V. Ramsay بشكل تجريبي أن العملية المشعة تستمر كتفاعل تحلل جزيئي أحادي للمادة ، واقترح E.Rutherford و F. Soddy التفسير الأول لآلية العملية الإشعاعية كظاهرة تحلل تلقائي لعنصر كيميائي : ذرات العناصر المشعة تتعرض للانحلال التلقائي ، مصحوبًا بانبعاث - أو جزيئات وتشكيل ذرة عنصر جديد. في عام 1903 ، صاغوا أيضًا قانون Beckman I.N.

التحولات وأعطت تعبيرها الرياضي ، الشكل القانوني الذي يتم قبول Nt = N0.e-t منه بشكل عام في الوقت الحاضر. وفقًا للمخطط المقترح ، يؤدي التحلل الإشعاعي ، على سبيل المثال ، للراديوم إلى تحوله إلى الرادون والهيليوم. تم تأكيد تكوين الهليوم تجريبياً بواسطة W. Ramsay و F. Soddy.

أصبح التفسير الكمي للظواهر المشعة ممكنًا بعد أن أثبت E. Schweidler الطبيعة الإحصائية للتحولات الإشعاعية في عام 1905 وقدم مفاهيم "احتمالية الاضمحلال" و "نصف العمر". تم تقديم إثبات تجريبي لهذه الأفكار في عام 1906 بواسطة K. Kohlrausch. هذه هي الطريقة التي نشأ بها تفسير النشاط الإشعاعي كعملية احتمالية.

في عام 1934 ، اكتشف Joliot-Curies النشاط الإشعاعي الاصطناعي. لقد حصلوا ، عن طريق التحولات النووية ، على نظائر غير مستقرة للعناصر الخفيفة ، والتي ، اعتمادًا على عدد الكتلة النسبي ، لديها القدرة على الإشعاع. أصدرت النظائر ذات العدد الكتلي الكبير نسبيًا إلكترونات ، بحيث زادت شحنتها الذرية بمقدار واحد ، وشهدت تحولًا إلى اليمين بمقدار مكان واحد في الجدول الدوري. إذا تبين أن عدد الكتلة صغير نسبيًا ، فإن النظائر تتحرك مكانًا واحدًا إلى اليسار ، مما يؤدي إلى إطلاق البوزيترونات وبالتالي تقليل شحنتها النووية بمقدار واحد. نتيجة لهذه التفاعلات النووية ، تتشكل النظائر المشعة لعناصر ضوئية معروفة ، على سبيل المثال ، الأكسجين والكربون والنيتروجين والفلور وغيرها.

1.3 العناصر المشعة والنظائر المشعة في عام 1898 ، اكتشف M.Curie و G.Schmidt بشكل مستقل نشاطًا في الثوريوم.

في عام 1897 ، لجأ بيكريل إلى بي كوري وطلب منه معرفة ما إذا كان هناك أي شوائب في المواد المشعة يمكن أن تلعب دورًا خاصًا. أوصى P. Curie M. Sklodowska-Curie للعمل على هذا الموضوع. في عام 1896 ، اكتشف الكوريون أن النشاط الإشعاعي لمعادن اليورانيوم أكبر من النشاط الإشعاعي لليورانيوم الذي تحتويه. دفعتهم هذه الملاحظة إلى التكهن بأن معادن اليورانيوم تحتوي على عنصر إشعاعي أكثر بكثير من اليورانيوم.

بعد معالجة عدة أطنان من خام اليورانيوم من رواسب Jáchymov التشيكية ، حصلوا على رواسب مشعة للغاية: كبريتات الباريوم وهيدروكسيد البزموت. في رواسب هيدروكسيد البزموت في عام 1898 ، تم اكتشاف عنصر جديد هو البولونيوم (لم يكن من الممكن عزله في شكله النقي ؛

كلوريد البولونيوم أكثر نشاطًا من اليورانيوم 900 مرة. في عام 1902 ، تم عزل الراديوم من راسب كبريتات الباريوم (M. Curie و P. Curie و J. Bemont).

في هذه الأعمال ، تمت الإشارة إلى مادة حاملة معينة للظواهر المشعة (ذرات العناصر المشعة) وتم اكتشاف هذا الحامل (الراديوم) بالفعل ، حيث تستمر العملية قيد الدراسة بكثافة أكبر بكثير من اليورانيوم.

تسبب اكتشاف النشاط الإشعاعي الفائدة الكبيرةالعلماء. لسوء الحظ ، كان من المستحيل شراء الراديوم. تم إنقاذ الموقف من قبل الكيميائي الألماني البروفيسور F.Gisel ، المتخصص في الكينين. عزل المواد الفعالة من خامات اليورانيوم في نفس الوقت تقريبًا مع كوري. من خلال تحديث منهجية K.R. فريزينيوس ، يستخدم في النشاط الإشعاعي والإشعاعي المعتدل قليلاً. الكيمياء الإشعاعية. المجلد 1 من شكل كوري الرسمي ، تحول جيزل من الكلوريد إلى بروميد الراديوم وحصل على ملح راديوم نقي إلى حد ما. (في عام 1898 ، لم يكن لدى M. و P. Curie عينات نظيفة تمامًا لاثنين من بواعث الإشعاع الجديدة). قام بعزل تحضير الراديوم قبل M. Curie. في عام 1900 ، اكتشف جيزل عنصرًا مشعًا جديدًا ، على الرغم من أنه أصبح واضحًا على الفور أن A.Debjorn قد اكتشفه بالفعل (1899) وأطلق عليه اسم الأكتينيوم. منذ عام 1903 ، بدأ F. Gisel (Hininfabrik ، Braunschweig) في بيع مركبات الراديوم النقية بأسعار معتدلة نسبيًا (احتوت هيدرات بروميد الراديوم على 50٪ من العنصر). قبل ذلك ، كان على المرء أن يعمل مع مركبات تحتوي على 0.1٪ من الراديوم على الأكثر!

في عام 1900 اكتشف E. أثبت دورن في نفس العام أن أملاح الراديوم تنبعث منها أيضًا انبعاث (الرادون ، 222Rn) ، وفي عام 1903 أظهر ديبورن أن أملاح الأكتينيوم تنبعث منها أكتينون (An ، 219Rn). في عام 1902 ، أثبت E.Rutherford و F. Soddy أن الثورون غاز خامل. في نفس العام ، تم قياس معامل انتشار انبعاث الراديوم في الهواء (P.Curie، J.Dann). في عام 1903 تم اكتشاف إشعاع (228Th) (O.Khan). في عام 1906 ، اكتشف ن. كامبل وأ. وود النشاط الإشعاعي للبوتاسيوم والروبيديوم. وبالتالي ، فقد ثبت أن النشاط الإشعاعي ليس فقط خاصية للذرات الثقيلة ، ولكن يمكن أن يتجلى في أي عنصر من عناصر الجدول الدوري. تم اكتشاف البروتكتينيوم بواسطة O.Khan و L.Meitner في عام 1907. في عام 1909

لقد ثبت أن العديد من نظائر الرصاص هي المنتج النهائي لثلاث عائلات مشعة طبيعية (J. Gray). في عام 1910 ، تم الحصول على الراديوم المعدني النقي (M.Curie، A.Debiern). تم صنع أول معيار راديوم دولي (M.Curie، A.Debjorn) في عام 1911.

في عام 1912 ، تم اكتشاف نظائر - تم اكتشاف وجود ذرات نيون بكتلة 20 و 22 (J.J. Thomson).

في عام 1913 ، تم تقديم مفهوم النظير وتم عرض نظائر العناصر المشعة (F. Soddy) ، تمت صياغة قاعدة التحول (قانون الإزاحة) أثناء التحلل الإشعاعي - قاعدة إزاحة Soddy Faience (F. بشكل مستقل عن بعضهما البعض ، وكذلك A .S.Russell) ، مما جعل من الممكن التوصل إلى فكرة أن شحنة نواة الذرة تساوي الرقم التسلسلي للعنصر المقابل في النظام الدوري. في نفس العام ، تم إجراء فصل النظائر بطريقة الانتشار الغازي (F. Aston). في عام 1914 ، تم فصل العناصر المشعة غير القابلة للتجزئة كيميائيًا باستخدام طريقة الانتشار (G.Hevesy) ، وتم إثبات وجود نظائر مستقرة للرصاص (F. Soddy وآخرون). في عام 1915 ، تم تطوير طريقة الذرات المسمى (D. Hevesy ، F. Panet). في عام 1916 ، قدم F. Panet مفهوم العنصر الكيميائي. في عام 1917 ، تم اكتشاف نظائر عالية المستوى - أيزومرات نووية (F. Soddy) ، وفي عام 1918 تم إثبات وجود نظائر بين منتجات التحلل الإشعاعي (JJ Thomson).

في عام 1919 ، بنى ف.أستون مطيافًا عالي الدقة للكتلة واقترح طريقة كهرومغناطيسية لفصل النظائر (تم اقتراح مبدأ تشغيل مطياف الكتلة في عام 1907 بواسطة

J. J. Thomson) ، وبمساعدة النظائر التي تم اكتشافها في الكلور والزئبق ، وفي عام 1920 تم إنشاء ميزات التبادل النظيري (G.Hevesy). في عام 1918 ، تم التنبؤ بإمكانية وجود التماثل النووي (S. Meyer) ، وفي عام 1921 ، باستخدام مثال 234Pa ، تم اكتشاف ظاهرة تماثل النوى الذرية (O. Hahn). في عام 1923 ، طبق د.

المشكلات البيولوجية بإجراء دراسة عن امتصاص النباتات للرصاص من المحلول. بحلول عام 1925 ، تم إثبات ظاهرة النظائر لجميع العناصر المستقرة تقريبًا (ويرجع ذلك أساسًا إلى عمل F. Aston). لعب منحنى اعتماد معاملات التعبئة على أعداد الكتلة (منحنى أستون) دورًا مهمًا في توصيف النظائر.

عامل التعبئة هو قيمة مساوية لنسبة الخلل الكتلي للنواة الذرية إلى رقم الكتلة. إنه يميز قيمة الطاقة الرابطة المحددة (من حيث نواة واحدة) للنيوكليونات في النواة.

في المجموع ، بحلول العشرينات من القرن العشرين ، تم اكتشاف 40 عنصرًا طبيعيًا ونظيرًا ، وتم إنشاء علاقة وراثية بينهما.

في عام 1911 ، نشر F. Soddy كتاب "كيمياء العناصر المشعة" ، الذي وصف فيه بالتفصيل سلسلة من التحولات الإشعاعية المتتالية للراديوم من خلال الرادون إلى الرصاص.

تم إجراء أول تحويل اصطناعي للعناصر في عام 1918. عن طريق قصف ذرات النيتروجين في الهواء بالجسيمات ،

كان E.Rutherford أول من قام بالتحويل المصطنع للعناصر:

تحولت نواة النيتروجين تحت تأثير الجسيمات (نوى ذرة الهليوم) إلى نواة أكسجين مع إطلاق نواة الهيدروجين.

كان من الأحداث المهمة اكتشاف النيوترون (Chedwig ، 1932) والنشاط الإشعاعي الاصطناعي (I. and F. Joliot-Curie ، 1934).

تم اكتشاف أول نظائر مشعة أثناء قصف عناصر مختلفة - الجسيمات كانت 13N و 30P و 27Si. من خلال قصف لوح من الألومنيوم بجزيئات البولونيوم ، لاحظ I. و F. Joliot-Curie باستخدام عداد جيجر مولر أنه عند إزالة المصدر

الجسيمات أو عندما تنخفض طاقتها إلى ما دون عتبة معينة ، يتوقف انبعاث النيوترونات ، ومع ذلك ، يستمر انبعاث البوزيترونات بعمر نصف يبلغ 3 دقائق. اقترح المؤلفون أن التفاعل النووي يسير وفقًا للمخطط:

e + (مستقر) 13 Al + 2 He0 n + 15 P 14 Si (3) أكدوا افتراضهم عن طريق إذابة الألومنيوم المشع في حمض الهيدروكلوريك ، متبوعًا بإزالة المنتج المشع المتشكل (30P3) بواسطة تيار غاز. تم الحصول على نتائج مماثلة مع البورون الذي تم تحويله إلى نيتروجين مشع والمغنيسيوم الذي أعطى الألمنيوم المشع.

قبل الحرب العالمية الثانية ، تم إثبات إمكانية الإنتاج الاصطناعي للنظائر المشعة لجميع العناصر المستقرة المعروفة تقريبًا. تم اكتشاف التفاعلات النووية ، مما جعل من الممكن البدء في الحصول على النظائر المشعة وتوليف عناصر جديدة ، بما في ذلك عناصر ما بعد اليورانيوم. في عام 1937 ، قام C. Perrier ، E. Segre بتركيب أول عنصر اصطناعي - التكنيتيوم (عن طريق قصف نوى الموليبدينوم بالديوترونات) ، حصل E. Segre على الأستاتين (1940) ، اكتشف M.Perey الفرانسيوم (1939) ، في عام 1940 E. صنع P. Abelson 239Np (-emitter) ، و G. Seaborg ، E. Macmillan ، A. Wahl ، J. Kennedy ، E. Segre - البلوتونيوم (بما في ذلك 239 Pu.) في عام 1930 ، تم اكتشاف النظير 238U (F. Aston. ) ، وفي 1935 - 235U (A. Dempster). في عام 1947 ، تم اكتشاف عنصر جديد ، وهو البروميثيوم ، في نواتج انشطار اليورانيوم.

في عام 1940 ، تم تصنيع النبتونيوم (E. Macmillan ، P. Abelson) والبلوتونيوم (G. Seaborg ، A. Wahl ، J. Kennedy ، E. Segre) وتم عزل 235U النقي ، النشاط الإشعاعي والإشعاع. الكيمياء الإشعاعية. المجلد 1 (J. Dunning، A.

Nir) ، فقد ثبت أن 235U مقسومة على نيوترونات بطيئة (Yu. Booth ، J. كوفارسكي). في عام 1944 ، تم اقتراح نظرية الأكتينيد ، والتي تلعب دورًا مهمًا في علم اللاهوت النظامي والتنبؤ بخصائص العناصر الثقيلة عبر اليورانيوم (G. Seaborg). في عام 1946 ، تم توليف العنصرين 95 و 96 - الأميريسيوم والكوريوم (G. Seaborg ، R. James ، L. Morgan ، A. Giorso) ، وتم قياس ثوابت انشطار اليورانيوم (J. Scharf-Goldhaber ، جي كليبر).

في عام 1966 ، حصل L. Lederman على نوى مضاد للتيريوم ، وفي عام 1970 ، حصل Yu. Prokoshkin ، على نوى مضادة للهليوم.

في 1940-1953. سيبورج وغيرها من العناصر المركبة عبر اليورانيوم - البلوتونيوم ، النبتونيوم ، الأميريسيوم ، الكوريوم ، البركليوم ، الكاليفورنيوم ، الآينشتينيوم ، الفيرميوم.

بدءًا من النصف الثاني من القرن العشرين وحتى الوقت الحاضر ، تم توليف العناصر الثقيلة في العالم ويتم تنفيذه بواسطة ثلاثة مركز البحث: في دوبنا (روسيا) ، في بيركلي (الولايات المتحدة) ودارمشتات (ألمانيا). تم الحصول على جميع العناصر ، من 93 (النبتونيوم) إلى 117 المكتشف حديثًا ، في هذه المختبرات.

في عام 1987 ، أنشأ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) والفيزياء (IUPAP) لجنة دولية مشتركة نظرت في مسألة الأولوية في اكتشاف عناصر جديدة. في عام 2010 ، أعطت هذه اللجنة أسماء لعناصر جديدة: تم تسمية العنصر 104 rutherfordium (Rf) تكريما لـ E. Rutherford ؛ العنصر 105 - dubnium (Db) تكريما للمدينة في روسيا حيث تم اكتشاف هذا والعديد من العناصر الجديدة الأخرى ؛ العنصر 106 - seaborgium (Sg) تكريما للفيزيائي الأمريكي وعالم الكيمياء الإشعاعية G. Seaborg ، الذي شارك في عزل وتركيب العديد من العناصر الجديدة - من البلوتونيوم إلى مندليفيوم ؛ العنصر 107 - بوهروم (Bh) تكريما للفيزيائي الدنماركي الشهير ن. تم تسمية العنصر 108 باسم hassium (Hs) تكريما لهيس في ألمانيا ، حيث يوجد أكبر مركز أبحاث لتوليف ودراسة العناصر الجديدة ؛ العنصر 109 - مايتنيريوم (جبل) تكريما للباحثة النمساوية (الفيزيائية والكيمياء الإشعاعية) ليز مايتنر ، التي اكتشفت مع O. Hahn عنصر البروتكتينيوم وصنعت كثيرين آخرين أشغال كبرى، مما ساهم في إنشاء بنية الذرة ؛ العنصر 110 - دارمشتاتيوم (Ds) تكريما لمدينة دارمشتات في ألمانيا ، حيث تم اكتشاف العديد من العناصر الاصطناعية الجديدة ؛ العنصر 111 - رونتجينيوم (Rg) تكريما ل دبليو رونتجن ؛ عنصر - كوبرنيسيوم (Cp) تكريما لـ N. كوبرنيكوس. في 2004 - 2006 تم الاعتراف رسميًا بحقيقة التوليف الناجح للعناصر ذات الأرقام 113 و 114 و 116 ، وفي عام 2010 - العنصران 117 و 118. هذه العناصر ليس لها أسماء حتى الآن.

1.4 الإشعاع المشع بعد ظهور مصادر قوية للإشعاع في أيدي الباحثين ، أقوى بملايين المرات من اليورانيوم (عقاقير الراديوم والبولونيوم والأكتينيوم) ، بدأت الدراسات التفصيلية لخصائص الإشعاع المشع. بادئ ذي بدء ، تمت دراسة قوة اختراق الأشعة ، وكذلك تأثير المجال المغناطيسي على الإشعاع. اتضح أن الإشعاع ليس متجانسًا ، بل هو خليط من "الأشعة". كان جيزل أول من أظهر انحراف أشعة بيكريل في مجال مغناطيسي. اكتشف بي كوري أنه تحت تأثير مغناطيسي وكهربائي

- & nbsp– & nbsp–

النشاط الإشعاعي والإشعاعي. الكيمياء الإشعاعية. المجلد 1 يؤثر إشعاع الراديوم أيضًا على الأشياء البيولوجية. في عام 1900

أشار جيزل ووالهوف إلى التأثير الفسيولوجي للإشعاع الجديد. في عام 1911 ، احتاج بيكريل إلى مادة مشعة لإلقاء محاضرة ، فأخذها من كوري ، ووضع أنبوب الاختبار في جيب سترته. بعد إلقاء محاضرة ، أعاد المستحضر المشع إلى أصحابه ، وفي اليوم التالي اكتشف احمرار الجلد على الجسم. أخبر بيكريل P. Curie عن هذا الأمر ، وأجرى تجربة: لمدة عشر ساعات كان يرتدي أنبوب اختبار مع ربط الراديوم بساعده. بعد أيام قليلة ، أصيب باحمرار تحول إلى قرحة عانى منها لمدة شهرين. سرعان ما ذكر L. Matou (مساعد بيكريل) أن الإشعاع المشع يسرع إنبات البذور. ثم تم اكتشاف الخصائص العلاجية للإشعاع: ساعد الراديوم في علاج السرطان والذئبة وبعض الأمراض الجلدية الأخرى. وهكذا ، تم وضع أسس طريقة جديدة للعلاج - العلاج الإشعاعي.

في عام 1906 ، تم اكتشاف خاصية إشعاع الأشعة السينية (C. Varila) ، وفي عام 1908 تبين أنها خاصية أساسية للذرة (C. Barkla ، C. Sandler). في عام 1908 ، تم إنشاء جهاز لتسجيل الجسيمات المشحونة الفردية (H. Geiger-W. Muller counter). في عام 1934 ، طور والتر بوث طريقة المصادفة.

في عام 1910 ، تم إجراء أول تحديد لطاقة الجسيمات من خلال انحرافها في مجال مغناطيسي (O.Bayer ، O.Gan). في عام 1911 ، ابتكر إي. راذرفورد نظرية تشتت الجسيمات في المادة. في نفس العام ، تبين أن ثوابت الانحلال لـ -emitters مرتبطة بطول مسار الجسيمات (العلاقة بين العمر وطاقة الاضمحلال للنواة المشعة هي قانون جيجر-ناتال). في عام 1912 ، تم اكتشاف الأشعة الكونية (V.

Geis) واخترع جهازًا لرصد آثار الجسيمات المشحونة (غرفة Ch. Wilson). في عام 1913 ، تم اكتشاف طيف مستمر من الطاقة الإشعاعية (ج. رذرفورد ، إي أندرادي).

بالإضافة إلى التطورات التجريبية ، تم إحراز تقدم كبير في مجال الفيزياء النظرية في أوائل القرن العشرين. في عام 1900 ، ابتكر إم بلانك نظرية الكم. في عام 1903 ، قدم أينشتاين مفهوم كمية الضوء (الفوتون) وأنشأ نظرية النسبية الخاصة ، والتي تضمن فيها صيغة بوانكاريه: E = mc2 ، وربط الكتلة (م) بإجمالي الطاقة الداخلية (E). ) وسرعة الضوء (ج). اقترح أينشتاين التحقق من هذا القانون من خلال تحديد كمية الطاقة المنبعثة من المواد المشعة. تم الحصول على دليل تجريبي على وجود الفوتون في عام 1923.

في عام 1923 ، تم اكتشاف ظاهرة تشتت الإشعاع قصير الموجة بواسطة إلكترون حر أو ضعيف الارتباط (تأثير A. Compton) وتم تقديم تفسير نظري لهذه الظاهرة (A.Compton ، P.Debye) ؛ تم اكتشاف نوى الارتداد (P. Blackett) - تم الحصول على صورة لتتبع البروتون وتقسيم نواة النيتروجين بواسطة الجسيمات. تم تحديد بروتونات الارتداد بواسطة I. و F. Joliot-Curie في عام 1932. في عام 1929 ، تم إنشاء نظرية الكم لتأثير كومبتون وتم اقتراح معادلة تصف تشتت الإلكترونات في هذا التأثير (معادلة كلاين-نيشينا). في نفس العام ، اشتق O. Klein و I. Nishina صيغة لتشتت طاقة عالية من Beckman I.N.

الفوتونات على الإلكترونات ، و N.Mott - صيغة تشتت كولوم للإلكترونات النسبية.

في عام 1934 ، تم اكتشاف وهج السوائل الشفافة النقية تحت تأثير أشعة جاما (تأثير S.I. Vavilov - P.A. Cherenkov). تم تقديم نظرية هذا التأثير من قبل I.E. Tamm و IM Frank في عام 1937. في عام 1944 ، تم التنبؤ بإشعاع السنكروترون (D.D. Ivanenko ، I.Ya. Pomeranchuk) الذي اكتشفه Blueit في عام 1946.

1.5 أنواع الاضمحلال كما ذكرنا سابقًا ، تم اكتشاف نوعين من الاضمحلال في مطلع القرن:

الاضمحلال والتسوس ، والتي غالبًا ما تكون مصحوبة

إشعاع.

في عام 1911 ، أسس جي جيجر وجي نتول علاقة بين العمر والطاقة المتعفنة للنواة المشعة. في عام 1914 تم توقع حدوث تحول داخلي (إي. رذرفورد) ، وفي عام 1925 تم اكتشاف تأثير أوجيه (P. Auger). في عام 1928 ، تم تطوير نظرية الانحطاط كعملية حفر نفق (ج. جامو ، إي كوندون ، آر. جورني).

في عام 1930 ، اقترح و. باولي أنه ، أثناء الانحلال ، ينبعث جسيم له قدرة اختراق أكبر بما لا يقاس من الإلكترونات. لا تستطيع جدران المسعر إيقافه ، وتستهلك معه بعض الطاقة. هكذا وُلد مفهوم النيوترينو.

تم إنشاء نظرية الانحلال في عام 1934 من قبل إي. قدم ثابتًا ، والذي يلعب نفس الدور في الانحلال مثل شحنة العمليات الكهرومغناطيسية ، وحساب قيمته على أساس البيانات التجريبية.

جعلت نظرية فيرمي من الممكن حساب شكل الأطياف وربط طاقة الانحلال المحددة بعمر النواة المشعة. كانت شحنة النيوترينو في هذه النظرية تساوي صفرًا وكتلة صفرية. تتضمن النظرية الحديثة للتفاعلات الكهرومغناطيسية والضعيفة الموحدة نموذج فيرمي كأول تقدير تقريبي.

في عام 1934 ، تم اكتشاف البوزيترون (+ -decay) (I. و F. Joliot-Curie). في نفس العام ، توقع كل من H.Bethe و R. Peierls حدوث تدهور عكسي. في عام 1934

تم طرح فكرة أن الانحلال العكسي هو عملية ناتجة عن نيوترينو حر (H. Bethe و R. Bacher). في عام 1935 ، تم التنبؤ بالتحلل المزدوج وتم تطوير نظريته (M. ) ، الذي اكتشفه L. Alvarez في عام 1937. في عام 1938 ، تم اكتشاف إشعاع التحويل للأيزومرات النووية (L. ، ر.باشر). في عام 1935 ، تم التنبؤ بـ L-capture ، والذي تمت ملاحظته تجريبياً في عام 1949.

(بي ام بونتيكورفو). في عام 1936 ، تم شرح وجود حالات غير مستقرة للنواة (K. Weizsacker).

أحد الأحداث المركزية في تاريخ دراسة النشاط الإشعاعي هو اكتشاف الانشطار التلقائي والقسري لليورانيوم.

لاحظ E. Fermi ، الذي عرّض اليورانيوم لعمل النيوترونات البطيئة ، نشاطًا ضعيفًا ، وعزا ذلك إلى تكوين نوى عبر اليورانيوم. O.Khan و L.Meitner و F. Strassmann ، بعد إجراء نفس النشاط الإشعاعي والإشعاعي. الكيمياء الإشعاعية. أكدت تجارب المجلد الأول هذه الفرضية واقترحت العديد من سلاسل الاضمحلال التي تنتهي بـ ecagold. كانت إيرين كوري مهتمة أيضًا بالمنتجات الناتجة عن الإشعاع النيوتروني للثوريوم واليورانيوم. بالتعاون مع G. Halban و P. Preiswerk ، كشفت عن تكوين نواتين مشعتين جديدتين. بعد ذلك ، مع P. Savich ، من بين منتجات اليورانيوم ، اكتشف I. Curie باعثًا جديدًا بعمر نصف يبلغ 3.5 ساعات ، والذي تم فصله كيميائيًا عن العناصر التي تعتبر "عبر اليورانيوم" وعرض خصائص اللانثانيد. لم يكن من الممكن التعرف عليه بعد ذلك (اتضح لاحقًا أنه كان نظيرًا من اللانثانم ، وهو جزء من انشطار اليورانيوم).

لتوضيح الموقف ، واصل O. Hahn و F. Strassman تجاربهم واكتشفوا تكوين منتج أرضي قلوي.

في البداية تم الخلط بينه وبين نظير الراديوم ، ولكن في النهاية ، كان من الممكن فصله عن الراديوم ، ولكن ليس من الباريوم. تم تقديم دليل كيميائي على أن الإشعاع النيوتروني لليورانيوم ينتج عنصرًا يقل عدد وحداته الذري عن اليورانيوم بمقدار 36 وحدة. وهكذا ، فإن الانتهاء من العمل على تشعيع اليورانيوم بالنيوترونات البطيئة ، والذي بدأ في عام 1934 من قبل E.Fermi ، كان اكتشاف O.Khan و F. Strassmann في عام 1938 للانشطار القسري لليورانيوم تحت تأثير النيوترونات.

تعليق. كتبت نوداك عن إمكانية الانشطار النووي في عام 1934 ، لكن معاصريها لم ينتبهوا لتنبؤاتها.

تم تفسير النتائج التي حصل عليها O. Hahn و F. Strassmann بواسطة L.Mitner و O. Frisch في عام 1939 على أنها تحلل نواة اليورانيوم إلى جزأين تقريبًا كتلة متساوية. قدم لام مايتنر مفهوم "الانشطار النووي". أثبت F. Joliot تقسيم اليورانيوم إلى جزأين. أظهر كل من A.Golstein و A.Rogozinsky و R.Valen أن الانشطار يترافق مع انبعاث نيوتروني. أكد O. Frisch و F. Joliot-Curie و G. Anderson و J. Dunning انقسام نواة اليورانيوم إلى جزأين وأجروا قياسًا مباشرًا لطاقة الانشطار. في نفس العام ، بناءً على نموذج الإسقاط ، طور ن. من اليورانيوم. تم اكتشاف الانشطار ، كنوع من الاضمحلال الإشعاعي ، تجريبياً بواسطة K.A. Petrzhak و GA Flerov.

في عام 1935 ، تم اكتشاف التماثل النووي في النظائر الطبيعية (O. Khan ، 1921) والاصطناعية (I.V. Kurchatov ، B. Kurchatov ، L.Mysovsky ، L. . VanVurgis). في عام 1934 ، تم اكتشاف التحويل الداخلي للحزم مع تكوين أزواج الإلكترون والبوزيترون (A.I. Alikhanov وآخرون). في عام 1939 ، اقترح دبليو فاري إمكانية حدوث تحلل مزدوج عديم النيوترونات.

في عام 1947 ، لاحظ ج. بالدوين وج. كلايبر صدى ضخم في التفاعلات النووية تحت تأثير الفوتونات. اكتشف عام 1948

اضمحلال النيوترون (A. Snell و L. Miller) ، وفي عام 1949 كان اعتماد معدل التقاط الإلكترون على الحالة الكيميائية(إي سيجري).

في عام 1951 ، تم التنبؤ بالنشاط الإشعاعي للبروتون (BS Dzhelepov). في عام 1952

تم تسجيل نوى الارتداد الناتجة عن التقاط الإلكترون في الأرجون (J. Rodebak ، J. Allen) ، وتم إثبات قانون الحفاظ على الزخم أثناء انبعاث النيوترينو. في عام 1957 ، تم اكتشاف Beckman I.N الطولي تجريبيًا.

استقطاب الجسيمات في التفكك: + - الجسيمات تتوافق مع المسمار الأيسر ،

- الجسيمات - صحيح.

في عام 1961 ، تم إثبات وجود نوعين من النيوترينوات - الإلكترون والميون (L. Lederman ، M. Schwartz ، J. Steinberger) ،

تم اكتشاف اضمحلال الرائد الإيجابي ، ظاهرة انبعاث البروتونات المتأخرة (V.A. Karnaukhov ، J. Cherny ، 1970 ، Z. Hoffman ، 1982). في عام 1967 ، تم اكتشاف إشعاع مزدوج ومزدوج. في عام 1970 ، تم اكتشاف النشاط الإشعاعي للبروتون (بواسطة J. Cherny) ، وفي عام 1984 ، تم اكتشاف الاضمحلال العنقودي.

نشأ الافتراض حول إمكانية انبعاث البروتون في الاضمحلال الإشعاعي في وقت مبكر من عام 1915 في مختبر E.Rutherford. في عام 1951

قام BS Dzhelepov بحساب إمكانية تحلل البروتون للنواة التي تعاني من نقص النيوترون ، وفي عام 1958 ، قدّر VA Karnaukhov حدود الاستقرار النووي فيما يتعلق بتحلل البروتون. في عام 1962 ، اكتشف فريق من علماء الفيزياء (V. A. Karnaukhov ، و G.M. Ter-Akopyan ، و V.G Subbotin و L.

انبعاث البروتونات المتأخرة. تم اكتشاف هذا النوع من النشاط الإشعاعي من خلال تحليل خصائص المنتجات المشعة التي تم الحصول عليها عن طريق تشعيع النيكل بشعاع من نوى النيون. انبعاث البروتونات المتأخرة هي عملية من خطوتين. في المرحلة الأولى من هذه العملية ، تتعرض النواة الغنية بالبروتونات لاضمحلال البروتون. تكون نواة الابنة الناتجة متحمسة وتتحلل وتنبعث منها بروتونًا. في عام 1963 ، حدد R. Burton و R. MacPherson باعثًا متأخرًا للبروتون باستخدام 25Si كمثال. في عام 1970 ، لاحظ J. Cherny (بيركلي ، الولايات المتحدة الأمريكية) نشاط البروتون - اضمحلال الحالة المثارة (isomeric) لنواة 53mCo.

تم اكتشاف باعث بروتون متأخر في JINR (Dubna) عن طريق تشعيع النيكل بشعاع من الأيونات المتسارعة 20Ne (1962). في وقت واحد تقريبًا ، تم اكتشاف نفس بواعث الضوء بين نوى الضوء. بحلول عام 1991 ، تم اكتشاف أكثر من 100 بواعث ، أخفها 9 درجات مئوية (T = 0.13 ثانية) ، أثقل l83Hg (T = 8.8 ثانية). لأول مرة ، لوحظ نشاط بروتون ضعيف عندما تم تشعيع 96Ru بحزمة 32S (JINR ، 1972). في عام 1981 ، اكتشف S. Hofmann (مركز أبحاث الأيونات الثقيلة ، ألمانيا) النشاط الإشعاعي للبروتون في الحالة الأرضية من 151Lu و 147Tm. اليوم ، من المعروف أن أكثر من 25 نظيرًا يتحلل من الحالة الأرضية (أو isomeric) عبر هذه القناة.

في عام 2002 ، لوحظت لأول مرة عملية الانبعاث المتزامن لبروتونين (اضمحلال بروتونين) ، والتي تم التنبؤ بها في عام 1991. تم اكتشافه في نظير 45Fe في تجارب على GSI و GANIL (كاين ، فرنسا).

في عام 2005 ، وجد أن 54Zn يخضع أيضًا لاضمحلال ثنائي البروتون.

إذا كان نشاط البروتون هو أحد أنواع التحولات الإشعاعية المتوقعة نظريًا ، فإن اكتشاف الأيزومرات الانشطارية تلقائيًا هو مثال على المفاجآت في تاريخ دراسة النشاط الإشعاعي. تم اكتشاف ظاهرة الانشطار التلقائي للنواة في الحالة المتزامنة في عام 1961 (S.M. Pelikanov ، V.A. Druin ، V.A. Karnaukhov) باستخدام ايزومر 242Am كمثال.

في عام 1984 ، اكتشفت مجموعات مستقلة من العلماء في إنجلترا (H. Rose ، G. الكيمياء الإشعاعية. نوى حجم 1 مع أوزان ذرية من 14 إلى 34. في الوقت الحاضر ، من المعروف أن 25 نواة من 114Ba إلى 241Am تصدر عناقيد من أنواع 14C ، 20О ، 24Ne ، 26Ne ، 28Mg ، 30Mg ، 32Si و 34Si من الحالات الأرضية. تختلف طاقات الحركة النسبية للمجموعة المنبعثة ونواة الابنة من 28 إلى 94 ميغا إلكترون فولت.

1.6 بنية النواة والتفاعلات النووية في عام 1911 تم اكتشاف النواة الذرية وتم اقتراح نموذج كوكبي لبنية الذرة (إي. رذرفورد). نشأ النموذج النووي من تجارب H. Geiger و E. يفترض النموذج أن الذرة تحتوي على نواة مركزية موجبة الشحنة ، حيث تتركز كتلة الذرة بأكملها تقريبًا ، وتدور الإلكترونات حول النواة على مسافة كبيرة. خدم هذا النموذج كشرط أساسي مهم للإثبات المادي لقانون الدورية.

في عام 1913 ، اقترح نيلز بور نموذجًا كميًا للذرة. في عام 1924 ، قام V.

أعمال مماثلة:

"27.03.05 الابتكار (222000.62 الابتكار) ملف التدريب إدارة الابتكار في صناعة الإعلام معلومات عن تزويد العملية التعليمية بالأدبيات التعليمية والمنهجية والدوريات حول البرنامج التعليمي ونوع وخصائص موارد المعلومات الأخرى Ivanova N.K. معجم اللغة الإنجليزية: كتاب إلكتروني / ولاية إيفانوفو .... "

"وزارة التعليم في الاتحاد الروسي ، جامعة تفير الحكومية التقنية ، قسم الخبرة البيئية لمنطقة تفير ، قسم الكيمياء ، يو. إم.بوتاشنيكوف ، استخدام نفايات الإنتاج والاستهلاك ، كتاب مدرسي لطلاب التخصص 32-07-00" حماية البيئة والعقلانية استخدام الموارد الطبيعية "Tver 2004 UDC 504 064. 47 Potashnikov Yu.M. استخدام مخلفات الإنتاج والاستهلاك. - تفير: دار نشر TSTU ، 2004. - 107 ص. موجز..."

"FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGH PROFESSIONAL EDUCATION" VORONEZH STATE UNIVERSITY "برنامج التدريب والممارسات الصناعية لطلاب قسم الكيمياء التحليلية دليل تعليمي ومنهجي. خوخلوفا ت. إليسيفا أ. مركز Zyablov للنشر والطباعة بجامعة فورونيج الحكومية المعتمدة من قبل المجلس العلمي والمنهجي لكلية الكيمياء في 25 سبتمبر 2008 ، البروتوكول رقم 1 ... "

"الخصائص العامة لبرنامج تدريب العاملين العلميين والتربويين في كلية الدراسات العليا في اتجاه التدريب 18.06.01" التقنيات الكيميائية "، ملف التدريب - تكنولوجيا العمليات الكيميائية والحماية من التآكل. هذا البرنامج التعليمي الرئيسي للتعليم العالي (المشار إليه فيما يلي باسم البرنامج التعليمي للدراسات العليا) في اتجاه تدريب العاملين العلميين والتربويين في كلية الدراسات العليا 18.06.01 "التقنيات الكيميائية" ، تكنولوجيا الملف الشخصي للعمليات الكهروكيميائية والحماية من ... "

"FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي ULYANOVSK STATE TECHNICAL UNIVERSKY ULYANOVSK STATE TECHNICAL UNIVERSKY العمل المخبريلطلاب التخصص " علم البيئة الهندسيبقلم: بيسمنكو ف. ، كاليوكوفا إي. Ulyanovsk 200 UDC 541.1 (075.8) مراجع بنك البحرين والكويت دكتوراه. I ل. تمت الموافقة على Dorofeev من قبل قسم المساعدات المنهجية للمجلس العلمي والمنهجي لجامعة Pismenko V.T. ، Kalyukova E.N .... "

"الوكالة الفيدرالية للتعليم مؤسسة التعليم الحكومية للتعليم المهني العالي جامعة ولاية إيركوتسك (GOU VPO IGU) قسم الفيزياء العامة G.A. كوزنتسوفا لتحليل الطور النوعي للأشعة السينية إرشادات إيركوتسك 2005 تم إنشاء ملف PDF باستخدام الإصدار التجريبي من FinePrint pdfFactory Pro http://www.fineprint.com مقدمة معلومات حول التكوين الأولي للكائنات المختلفة ( الصخور، والمعادن ، والمركبات الكيميائية ، والسبائك ، وما إلى ذلك) يمكنك ... "

"ملاحظة توضيحية: تم تطوير برنامج الأنشطة اللامنهجية" المحادثة حول التغذية السليمة "في الاتجاه الرياضي والصحي لتنمية الشخصية لطلاب الصف الأول بالمدرسة الثانوية ، وفقًا لمعيار الولاية الفيدرالية للتعليم العام الابتدائي للثاني توليد. يوفر هذا البرنامج للطلاب بانوراما واسعة للتغذية السليمة والصحية كعنصر من عناصر الحفاظ على الصحة وطول العمر. في المدرسة الابتدائية ، ستكون هذه المواد ... "

"الوكالة الفيدرالية للتعليم المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم العالي المهني" جامعة ولاية قازان التكنولوجية "R.A. خيرولين ، م. جزيزوف ، أ. ألكينا ، ل. طرق باغاوفا للحصول على المركبات العضوية دروس تعليمية Kazan 2008 BBK UDC 547 (075.8) طرق الحصول على المركبات العضوية: البرنامج التعليمي / R.A.Khairullin، M.B.Gazizov، A.I.Alekhina، L.R Baagauva؛ قازان. حالة تكنول. un-t. قازان ، 2008. - 309 ص. يعتبر..."

«وزارة التعليم والعلوم من الاتحاد الروسي جامعة ولاية نيجني نوفغورود سميت على اسم ف. ن. Lobachevsky S.K. مهام Ignatov في الكيمياء الكمية المساعدة التعليمية التي أوصت بها اللجنة المنهجية لكلية الكيمياء لطلاب UNN الذين يدرسون في اتجاه الإعداد 04.03.01 "الكيمياء" والتخصص 04.05.01 "الكيمياء الأساسية والتطبيقية" Nizhny Novgorod UDC 544.18 LBC 24.511 .2 I 26 I 26 Ignatov S.K. مشاكل في الكيمياء الكمية. مساعدة تعليمية. "أدنى..."

"المؤسسة التعليمية الحكومية" المدرسة رقم 237 سميت بعد. V.F.Orlova "القسم الهيكلي رقم 242" متفق عليه "أوافق على" برنامج العمل في _الكيمياء _ الصف التاسع _ 2 ساعة في الأسبوع ، 68 ساعة في السنة عدد الساعات في الأسبوع ، في السنة المعلم: Shvedova Galina Ivanovna ، أعلى فئة F. التمثيل مدرس ، فئة برنامج العمل الذي تم تطويره لمدة عام واحد (سنوات الدراسة) Textbook GE Rudzitis، FG Feldman. كيمياء. الصف 8. التنوير ، 2007. (المؤلف ، العنوان ، الناشر ، سنة النشر) ... »

"على الانضباط الأكاديمي OP.04 علم وظائف الأعضاء مع أساسيات الكيمياء الحيوية في التخصص: برامج تدريبية للمتخصصين من المستوى المتوسط ​​(PPSSZ) 49.02.01" الثقافة البدنية "Derbent 2015 Organization-developer: مؤسسة تعليمية خاصة للتعليم العالي" اجتماعي و المعهد التربوي "(ChOO VO SPI). المطور: Tsakhueva F.P .... "

"المحتويات الصفحة 1. المركز العام. 2 2. قائمة الملامح الموصى بها لإعداد البكالوريوس في اتجاه 020100-كيمياء. 3 3. متطلبات نتائج إتقان البرنامج التعليمي الرئيسي ؛ .. 3 4. منهج نموذجي لإعداد البكالوريوس ..3 5. برامج نموذجية للتخصصات. 12 6. متطلبات الحصول على شهادة الحالة النهائية لخريجي البكالوريوس. 73 7. قائمة بالمطورين والخبراء من PEP. 1. توفير عام برنامج التعليم الأساسي التقريبي للعليا ... "

«مركز Lomonosov Moscow State العلمي والتربوي لتقنية النانو قسم الكيمياء قسم التكنولوجيا الكيميائية والمواد الجديدة I.M. أفاناسوف ، ب. Lazoryak HIGH-TEMPERATURE CERAMIC FIBERS كتاب مدرسي للطلاب المتخصصين في "المواد النانوية المركبة" موسكو 2010 1 هيئة التحرير: أ. في. أفديف ، أ. أ. ألينتيف ، أ. B.I. Lazoryak Assoc. هو. دليل Shornikova المنهجي مخصص للمستمعين ... "

"المحتويات 1. أحكام عامة 1.1. الوثائق المعيارية لتطوير الماجستير OPOP في اتجاه إعداد الكيمياء 020100.1.3. الخصائص العامة لبرنامج التعليم الجامعي الأساسي للتعليم المهني العالي (درجة الماجستير) في اتجاه إعداد 020100 كيمياء. مشاركة أرباب العمل في تطوير وتنفيذ برنامج OBEP HPE 2. خصائص النشاط المهني لخريج OBEP ... "

سميت الأكاديمية الطبية الحكومية في نيجني نوفغورود قسم الكيمياء الحيوية على اسم الأستاذ ج. يا جوروديسكايا القسم ، البروفيسور E. I. Erlykina ، الأساتذة المساعدون S. P. شلاباكوفا ، فن. المعلمين T. S. Semenova ، L. I. Yakobson ، المساعدون O. V. Barinova ، O. I. Alexandrova

"ملاحظة توضيحية برنامج العمل لموضوع" الكيمياء "، الصف 11 أ يتم تجميعه وفقًا لمتطلبات المكون الفيدرالي لمعيار الولاية للتعليم العام ، وهو برنامج نموذجي للتعليم العام الثانوي (الكامل) في الكيمياء ، الصف 10 ، م: "Prosveshchenie" ، 2008 ، برنامج المؤلف لـ G.E. Rudzitis و F.G. Feldman "برنامج دورة الكيمياء للصفوف 8-11 من مؤسسات التعليم العام" ، المعتمد من إدارة التعليم الثانوي العام بوزارة التربية والتعليم ... "

"وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي مؤسسة موازنة الدولة الفيدرالية التعليمية للتعليم المهني العالي" جامعة ولاية تيومين "معهد الكيمياء قسم الكيمياء غير العضوية والفيزيائية N.V. Nesterova قضايا نظرية للإعجاب مجمع منهجي تربوي. برنامج عمل لطلاب الاتجاه 04.03.01 ملف تدريب الكيمياء "الكيمياء الفيزيائية" التعليم بدوام كامل Tyumen State University Nesterov ... "

"وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي مؤسسة تعليمية حكومية للتعليم المهني العالي" جامعة ولاية إيفانوفو للتكنولوجيا الكيميائية "تمت الموافقة عليها من قبل: Rector _ O.I. Koifman «» 2011 رقم التسجيل داخل الجامعة البرنامج التعليمي الرئيسي للتعليم المهني العالي 240100 التكنولوجيا الكيميائية اتجاه الدراسة الاسم برنامج الماجستيرالمؤهل الرئيسي في كيمياء وتكنولوجيا طلاء البوليمر ... »

"الموازنة البلدية للمؤسسة التعليمية للألعاب الرياضية" Perspektiva "التابعة لمنطقة مدينة سامارا التابعة لمدرسة اليونسكو التابعة لليونسكو المعتمدة بموجب الأمر رقم" "_2014. وعن. مدير صالة MBOU للألعاب الرياضية "Perspektiva" Samara L.P. برنامج Pokrovskaya والدعم المنهجي 2014-2015 كيمياء العام الدراسي. الصف 11. المستوى الأساسي (ساعتان في الأسبوع ، 68 ساعة في السنة) الموضوع ، الدورة Anisimova Elena Alexandrovna Teacher Gabrielyan O.S. برنامج مقرر الكيمياء للصفوف 8-11 مجمعة في التعليم العام ... "
تم نشر مواد هذا الموقع للمراجعة ، وجميع الحقوق ملك لمؤلفيها.
إذا كنت لا توافق على نشر المواد الخاصة بك على هذا الموقع ، فيرجى الكتابة إلينا ، وسنزيلها في غضون يوم إلى يومي عمل.

آي إن بيكمان بلوتونيوم تعليمي

المقدمة

البلوتونيوم هو أول عنصر حصل عليه الإنسان صناعياً. كافية
سرعان ما أثبت أنه أحد أهم مكونات الصناعة النووية. على ال
كل الأسلحة الذرية الحديثة مبنية عليه ، ونظائره منتشرة على نطاق واسع
تستخدم في مصادر الطاقة الكهربائية والحرارة والضوء والمؤينة
إشعاع. يرتبط البلوتونيوم بآفاق تطوير نووي كبير
طاقة. وجد مكانه في الطب. ولكن أيضا اسمها ، في اشارة
كما يبررنا للعالم السفلي والجحيم. وليس فقط مع شؤونهم الخاصة
إلى ناغازاكي ... يريد الكثير التخلص منه في أسرع وقت ممكن ، و-
لأبد الآبدين.
94
بو
البلوتونيوم

5f67s2

2
8 24
32 18
82

البلوتونيوم (البلوتونيوم اللاتيني) ، البلوتونيوم ، عنصر كيميائي مشع ،
المجموعة الثالثة من النظام الدوري ، العدد الذري 94 ، الوزن الذري 244 ؛
ينتمي إلى الأكتينيدات ، وليس له نظائر مستقرة. الأول
عنصر اصطناعي تم الحصول عليه متاحًا للوزن
كميات (1942). تم العثور على البلوتونيوم في الطبيعة بعد ذلك
توليفها بشكل مصطنع. ينتمي حاليا إلى المجموعة
الأكتينيدات من الجدول الدوري للعناصر.

النظام الدوري للعناصر
ح
هو
لي بي
B C N O F Ne
NaMg
Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd في Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds RgUubUuqUupUuhUus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** AcTh Pa U Np Pu AmCmBk Cf Es Fm Md No Lr
علم العالم باكتشاف البلوتونيوم بعد القصف الذري لمدينة St.
ناغازاكي في عام 1945. لم يعرف أي عنصر آخر بمثل هذه المفاجأة و
في ظل هذه الظروف المأساوية. علاوة على ذلك ، لا يوجد أي عنصر من العناصر
هذه الخصائص الاستثنائية. يكفي القول بأن لديه ستة
تعديلات متآصلة في نطاق درجة حرارة صغير نسبيًا - من
درجة حرارة الغرفة حتى درجة انصهار 640 درجة. المعدن أيضا
خاصية فريدة للتقلص بشكل ملحوظ مع زيادة درجة الحرارة في
نطاق درجة حرارة واسع نسبيًا. البلوتونيوم شديد السمية. له
العديد من النظائر وتقريبا كلها انشطارية.
تتشكل نظائر البلوتونيوم في التفجيرات النووية ، ولكن بالطرق الرئيسية
التوليف مجموعتان من التقنيات: استخدام الجسيمات المشحونة كبير
تسارع الطاقات ، مثل الديوترونات وأيونات الهيليوم في السيكلوترون ، و
استخدام التفاعلات النووية في سلسلة نووية ذاتية الاستدامة
المفاعلات.
في هذا الاستعراض (المواد التعليمية لطلاب الكيمياء الإشعاعية في جامعة موسكو الحكومية ول
جميع المشاركين في نظام التعليم عبر الإنترنت في NUCLEAR SPHERE) ، سننظر فيه
الخصائص النووية والفيزيائية والكيميائية والميكانيكية والسامة للنظائر
البلوتونيوم وإسهاب لفترة وجيزة في طرق إنتاجها وتطبيقها في
الصناعة والطاقة والعلوم والطب ، وكذلك مناقشة طرق لها
التحليل النوعي والكمي في بيئات مختلفة. اهتمام رئيسي
سنركز على دورة اليورانيوم والبلوتونيوم وآفاق تطويرها.
سيكون التركيز على النقاط التالية:
- ثلث الطاقة التي تنتجها محطات الطاقة النووية في العالم تأتي من البلوتونيوم الذي يتكون في المفاعلات النووية مثل
منتج ثانوي للتفاعلات النووية.
- كان البلوتونيوم موجودًا في قشرة الأرض ، لكنه ذهب الآن عمليًا.

في المحيط الحيوي الآن
تقع
العديد من
البلوتونيوم
نتيجة تجارب الأسلحة النووية في
أنا بيكمان
البلوتونيوم
أطنان تدريب
مخصص
http://profbeckman.narod.ru/Pluton.htm
الخمسينيات والستينيات.
- البلوتونيوم خطر إشعاعيًا ، خاصة عند استنشاقه ، يجب التعامل معه بحذر شديد.
حذر.
- يمكن أن يصبح البلوتونيوم المستخرج من الأسلحة والوقود المستهلك من المفاعلات النووية
مصدر قوي للطاقة ، إذا كان من الممكن تضمينه في دورة الوقود النووي.
البلوتونيوم عنصر فريد نووي وفيزيائي وكيميائي وإشعاعي
الخصائص. سنحاول في هذا البرنامج التعليمي توضيح كيفية استخدام هذه الخصائص.
في تركيب هذا العنصر ومركباته وسبائكه ، في التطبيقات في الأسلحة والطاقة والطب ، وفي
التخلص منها. سنناقش أيضًا التناقض الحالي بين المفهوم
التنمية المستدامة ، التي تتطلب التوسع في إنتاج جميع أنواع الطاقة ، بما في ذلك الطاقة النووية ، و
وبالتالي ، فإن إنتاج البلوتونيوم (استخدام البلوتونيوم كوقود في الطاقة النووية
المفاعلات تزيد احتياطيات العالم من الطاقة من حرق اليورانيوم بأكثر من 100 مرة) والمفهوم
الأمن الدولي ، الذي ينص على إزالة البلوتونيوم من دورة الوقود وإكمالها
دمار.

1. تاريخ الاكتشاف

في عام 1940 ، أجرى إي ماكميلان وبي. أبيلسون تجارب على السيكلوترون في مختبر الإشعاع
لورنز (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) ، اكتشف تكوين النبتونيوم في اليورانيوم المشع
يتم تسريع النيوترونات المتولدة في البريليوم بواسطة أيونات الديوتيريوم إلى طاقات عالية. (للمزيد انظر
الكتاب المدرسي NEPTUNIUS). اتضح أن 239Np ، التي تشكلت خلال β-decay of 239U ، في
تخضع قائمة الانتظار β - الاضمحلال ، أي ينتقل إلى العنصر خلية واحدة إلى اليمين (نحن الآن
نسميه البلوتونيوم). ومع ذلك ، لم يتمكنوا من تحديد العنصر الجديد بسبب مدته الطويلة.
نصف العمر ونشاط محدد منخفض. تم ذلك من قبل الكيميائيين الإشعاعيين من نفس الجامعة تحت
من إخراج جلين سيبورج.
تم تحديد النظير الأول للبلوتونيوم الذي يبلغ عدد كتلته 238 أثناء الدراسة
مجموعة سيبورج للخواص الكيميائية لمؤشر كميات النبتونيوم.
في خريف عام 1940 ، شغل جلين سيبورج منصب رئيس قسم الكيمياء
كلفت جامعة كاليفورنيا (بيركلي) أحد خريجي جامعة كاليفورنيا حديثًا آرثر واهل (Arthur Wahl - in
في الأدب الروسي ، يكتب أحيانًا باسم فال ، ثم ووك ، ثم فولش ، لا تتفاجأ!)
تعمل الأطروحة على النظر في إمكانية دراسة الخواص الكيميائية لآثار العنصر 93
(النبتونيوم) ، ابحث عن عنصر 94 وحدده (البلوتونيوم). العمل مع جون
كينيدي ، الذي كان أيضًا أحد قادة قسم الكيمياء. أثناء التجربة ، تم تشعيع أكسيد اليورانيوم مباشرة في سيكلوترون بيركلي باستخدام الديوتيرونات المتسارعة.
الاكتشاف الرسمي لنظير البلوتونيوم 238Pu ، بعمر نصف ~ 90 عامًا (86.4 جم) ،
ينسب إلى جلين سيبورج ، إدوين ماكميلان ، جون إف كينيدي
(كينيدي) وآرثر وال (آرثر وال). بعد عام ، تم اكتشاف نظير آخر - 239Pu مع T = ~ 24000 سنة. في عام 1951
حصل سيبورج وإدوين ماكميلان على جائزة نوبل في الكيمياء "لاكتشافاتهما في مجال
كيمياء عناصر عبر اليورانيوم. (بالمناسبة ، سيبورج هو الكيميائي الوحيد
الحصول على براءة اختراع لاكتشاف عنصر ، حتى عنصرين: الأميريسيوم والكوريوم).
صورة. جلين ت.
رئيس فريق أبحاث البلوتونيوم بجامعة بيركلي.
جائزة نوبل في الكيمياء (1951).
تعليق. عندما أعلنت الأكاديمية السويدية للعلوم عام 1951 عن الجائزة
جائزة نوبل في الكيمياء ل E. McMillan و G. Seaborg لاكتشافات في هذا المجال
كيمياء عناصر عبر اليورانيوم ، قرر الكثير أن اثنين من الأساتذة من ولاية كاليفورنيا
عملوا مع بعض. ومع ذلك ، لم يكن سيبورج وماكميلان موظفين بدوام كامل.
معنى هذه الكلمة. علاوة على ذلك ، ينتمي ماكميلان إلى مجد المكتشف ، و
Seaborg - بدأ وريث العمل.

تم اقتراح اسم العنصر في عام 1948: دعا McMillan
أول عنصر ما بعد اليورانيوم هو النبتونيوم بسبب حقيقة أن كوكب نبتون هو الأول بعد أورانوس. بواسطة
على سبيل القياس ، قرروا تسمية العنصر 94 بلوتونيوم ، لأن كوكب بلوتو هو الكوكب الثاني بعد أورانوس. بلوتو
افتتح في عام 1930 ، حصل على اسمه من الإله بلوتو (المعروف أيضًا باسم Hades) - حاكم العالم السفلي
الموتى في الأساطير اليونانية.
في بداية القرن التاسع عشر ، اقترح أستاذ من كامبريدج ، كلارك ، إعادة تسمية الباريوم إلى البلوتونيوم ،
بحجة أن الباريوم ليس ثقيلًا على الإطلاق ، كما يعلن اسمه اليوناني ، وعلاوة على ذلك ، هو
تم الحصول عليها عن طريق التحليل الكهربائي ، مما يعني أن الاسم يجب أن يحتوي على نار ، الضبع الناري الحقيقي ،
أولئك. الجحيم ورئيسها - الإله بلوتو. ومع ذلك ، لم يتم قبول هذا الاقتراح. بالمناسبة ، رمز العنصر
خطأ - يجب أن يكون Pl ، لكن Seaborg اختار Pu ، متذكرًا تعجب طفل يشم رائحة شيء ما
المقابل: "سكران!" ("بي يو!"). توقع سيبورج أن تُقابل مبادرته بالعداء ، لكن
وافقت لجنة تسمية العناصر دون أي تعليق. خلال مانهاتن
مشروع البلوتونيوم في وثائق سرية كان يسمى "العنصر 49": 4 - الأخير
رقم رقم العنصر في الجدول الدوري(94) ، 9 - الرقم الأخير
الوزن الذري للبلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة - 239.
أرز. 1. أول 520 ملليغرام من البلوتونيوم المعدني في العالم ،
من إنتاج تيد ماجل ونيك دالاس في
لوس الاموس 1944/03/23.
لأول مرة قصف أكسيد 238U (U3O8) بواسطة الديوترونات المتسارعة
في سيكلوترون 60 بوصة حتى طاقة 22 ميجا فولت تم تنفيذه في 14 ديسمبر 1940. قبل
بدلاً من الوصول إلى هدف من اليورانيوم ، مرت الديوتيرونات عبر رقائق ألمنيوم بحجم 0.002 بوصة.
يحتوي جزء معزول بعناية من العنصر 93 (النبتونيوم) على نشاط ألفا ، منحنى الامتصاص

أنا بيكمان دليل دراسة البلوتونيوم الفصل الأول http://profbeckman.narod.ru/Pluton.htm

والتي تختلف في الألمنيوم بشكل ملحوظ عن منحنى الامتصاص لعينة النظير 2.3 يوم 93238 ،
تم الحصول عليها في ظل ظروف مماثلة. ثم تم العثور على زيادة في عدد جسيمات ألفا ، والتي يمكن أن تكون ناجمة عن
العنصر 94 (البلوتونيوم) ، وهو منتج ابنة لعنصر يومين 93. المادي و
استمرت الأبحاث الكيميائية لمدة شهرين ، وفي 24 فبراير 1941 ، أجريت تجارب حاسمة
أكسدة العنصر المفترض 94 مع أيونات ثنائي كبريتات البيروكسيد وأيونات الفضة مثل
عامل حفاز.
أظهر تحديد النظير أنه التفاعل 92 U 238 (d، 2n) 93 Np 239:

U + 12H → 239
93 Np + 2n
مع الاضمحلال اللاحق لنظير النبتونيوم 239:
β - 2 .1 يوم
α ، 86 ، 4 سنوات
239
⎯→238
93 Np ⎯⎯ ⎯
94 Pu ⎯⎯ ⎯⎯ →
في مايو 1940 ، تنبأ لويس تورنر بخصائص البلوتونيوم.
في عام 1941 وأوائل عام 1942 ، ظهرت الخصائص الكيميائية لـ
البلوتونيوم مع مقادير المؤشر. وجد أن أعلى حالة أكسدة يمكن أن تكون
تم الحصول عليها عن طريق معالجة أدنى حالة أكسدة بعوامل مؤكسدة مثل بيرسلفات في وجود
أيونات الفضة أو ثنائي كرومات أو برمنجنات البوتاسيوم. يتم الحصول على أدنى حالة تكافؤ للبلوتونيوم
الاختزال بثاني أكسيد الكبريت أو أيون البروميد. البلوتونيوم في المحاليل المائية ليس كذلك
يتحول إلى معدن بالزنك ولا يشكل البلوتونيوم رباعي أكسيد متطاير.
أدنى حالة مستقرة من البلوتونيوم هي رباعي التكافؤ ، لأنها تتفاعل مع Th (JO3) 4. إلى عن على
تم استخدام الاستخراج الأثيري لفصل كميات كبيرة من نترات اليورانيل عن البلوتونيوم.
اتضح أن البلوتونيوم في أعلى درجة تكافؤ له يشبه اليورانيوم سداسي التكافؤ ، وفي أدنى درجة له ​​رباعي التكافؤ اليورانيوم والثوريوم.
في عام 1941 ، عن طريق تشعيع كميات كبيرة من ملح اليورانيوم بالنيوترونات السريعة الناتجة عن
في السيكلوترون ، تم إنتاج النظير الأكثر أهمية للبلوتونيوم ، 239Pu ، بعمر نصف يبلغ 24000 سنة.
وجد Kennedy و Seaborg و Wahl و Segre 239Pu كمنتج اضمحلال لـ 239Np. للحصول على 239 نيوتن ، أخذنا 1.2 كجم
نترات اليورانيل ، موزعة في كتلة بارافين كبيرة موضوعة خلف هدف البريليوم من سيكلوترون 60 بوصة ، وتعريضها للإشعاع لمدة يومين بالنيوترونات التي تم الحصول عليها باستخدام حزمة ديوترون.
تمت معالجة نترات اليورانيل المشعّة بالنيوترون في مصنع زجاج استخلاص ، باستخدام
باستخدام ثنائي إيثيل الأثير كمستخلص. تم عزل 239Np باستخدام دورة الأكسدة والاختزال. تم استخدام اللانثانم وفلوريد السيريوم كناقلات ؛ للإزالة
بقايا اليورانيوم ، تكررت عملية إعادة الترسيب ست مرات. 03/28/1941 ثبت أن 239Pu
يخضع للانشطار بواسطة نيوترونات بطيئة مع مقطع عرضي يتجاوز المقطع العرضي لـ 235U ، و
النيوترونات التي تم الحصول عليها في عملية الانشطار مناسبة للحصول على أحداث الانشطار التالية ، أي
السماح بالاعتماد على تنفيذ تفاعل نووي متسلسل. بدأ العمل على الفور
بناء القنبلة الذرية البلوتونيوم.
جعلت الأبحاث التي أجريت في جامعة كاليفورنيا في 1941-1942 من الممكن التراكم
بيانات مهمة عن الخصائص الكيميائية للبلوتونيوم ، وفي عام 1942 تم الحصول على مركب نقي
البلوتونيوم.
ترتبط المرحلة التالية في تاريخ البلوتونيوم بإنتاجه بكميات كبيرة ، والتي أصبحت
ممكن بعد بناء وبدء تشغيل مفاعل اليورانيوم والجرافيت الذري في 2 ديسمبر 1942 بواسطة Fermi و Szilard ،
والتي تبين أنها مصدر قوي للنيوترونات الحرارية. لتركيب النظير 239Pu ، اثنان
التفاعلات النووية:
235

238
U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu
يتكون المفاعل من كتل من اليورانيوم المعدني وأكسيد اليورانيوم (كلها ذات تركيبة نظيرية طبيعية)
والجرافيت. تم بناء المفاعل من قبل موظفين في مختبر المعادن في ملعب تنس أسفله
يقف في ملعب جامعة شيكاغو. منذ التبريد والحماية ضد
الإشعاع ، اقتصرت الطاقة على 0.5 واط (في بعض الأحيان - مئات واط). هذه القوة كافية
لإنتاج كميات كبيرة من البلوتونيوم مقارنة بما يمكن الحصول عليه
قصف على السيكلوترون. تم تفكيك وإعادة تجميع هذا المفاعل في أرجونسكايا
مختبر المعادن ، حيث عمل في وضع أكثر كثافة ، ولكن لتطوير سلاح
البلوتونيوم ، لم يتم استخدامه من قبل.
238
92

أنا بيكمان دليل دراسة البلوتونيوم الفصل الأول http://profbeckman.narod.ru/Pluton.htm

أرز. 2. أول مفاعل صناعي يورانيوم - جرافيت في هانفورد (واشنطن ، الولايات المتحدة الأمريكية).
أول مركبات كيميائية نقية من البلوتونيوم خالية من المواد الحاملة وغيرها
التلوث الأجنبي ، حصل عليه كننغهام و ر. ويرنر في 18 أغسطس 1942 عن طريق معالجة البلوتونيوم
التركيز في 10 ملغ من العناصر الأرضية النادرة (Се4 +، La3 +). كان من الممكن تصنيع هيدروكسيد Pu (OH) 4 بكمية 5
ميكروغرام ، فلوريد مزدوج 239Pu ويودات 239Pu. تم إجراء أول وزن لمركب بلوتونيوم نقي
09/10/1942 ، عندما تم وزن 2.77 ميكروغرام من أكسيد البلوتونيوم بواسطة Kanningen و Werner. أولاً
عمليات واسعة النطاق لفصل البلوتونيوم من عدة مئات من أرطال اليورانيوم المشع إلى
تم تنفيذ السيكلوترونات في جامعة كاليفورنيا وواشنطن في صيف عام 1942 من قبل كومن و
جافي. تم فصل البلوتونيوم عن اليورانيوم ونواتج الانشطار عن طريق الاستخلاص باستخدام ثنائي إيثيل إيثر.
تم إجراء التنقية النهائية للبلوتونيوم بواسطة طريقة اللانثانم-فلوريد.
نتيجة لهذه العمليات ، تم الحصول على عدة مئات من ميكروغرامات البلوتونيوم. حتى خريف عام 1943
كان قصف السيكلوترون هو المصدر الوحيد للبلوتونيوم ، وطوال فترة البحث من
في بداية اكتشاف البلوتونيوم ، تم الحصول على حوالي 2000 ميكروغرام أو 2 ملغ من البلوتونيوم. البحث من قبل الكيميائيين الإشعاعيين
خلق الأساس ل مزيد من التطويرالعملية المستخدمة لفصل البلوتونيوم عن اليورانيوم و
منتجات الانشطار في ظل الظروف الصناعية.
عندما أصبحت كميات الجرام من البلوتونيوم متوفرة ، تم نقل البحث الرئيسي إلى لوس ألاموس.
كان أول مفاعل لإنتاج البلوتونيوم هو مفاعل أوك ريدج (تينيسي) ،
تحتوي على أطنان من معدن اليورانيوم. يمكن إزالة اليورانيوم واستبداله بآخر جديد. تم تبريد المفاعل
انفجار هوائي. تم إطلاقه في أكتوبر 1943 ، في يناير 1944 أنتج كميات ملليغرام
البلوتونيوم ، وفي فبراير 1944 تم تسليمه بالفعل بالجرام.
مبردة
مفاعلات اليورانيوم والجرافيت المائي. بدأ هذا المصنع بإنتاج البلوتونيوم في أوائل عام 1945. الاختلاف في الحجم
بين الاختبارات المعملية وأول مصنع في هانفورد تم تقييمه بمعامل 109.
مكّن الإنتاج الذي تم إنشاؤه من الحصول على البلوتونيوم في 2 فبراير 1945 بكميات كافية
صنع عدة قنابل ذرية.
في بلدنا ، بدأ تاريخ البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة في ديسمبر 1946 ، عندما كان في موسكو على الأراضي
المختبر رقم 2 (الآن المركز العلمي الحكومي "معهد كورشاتوف") في بوكروفسكي-ستريشنيفو ، تم إنشاؤه في إطار
قيادة IV. كورتشاتوف مفاعل نووي صغير F-1. المعالجة الكيميائية للإشعاع
مفاعل من كتل اليورانيوم - قضبان بطول 100 مم وقطر 32 أو 35 مم في غلاف من الألومنيوم -
تم اختباره لأول مرة على وحدة U-5 في NII-9 القريبة (الآن المعهد الفيدرالي لبحوث المؤسسة الموحدة للولاية غير العضوية
المواد لهم. AA Bochvara). ثم ، بالقرب من مدينة كيشتيم بالقرب من تشيليابينسك ، تم إطلاق المجموعة رقم 817
(الآن PA "Mayak") ، والتي تضمنت ثلاثة مصانع: "A" - مفاعل نووي ، "B" - كيميائي إشعاعي
مصنع و "ب" - نبات معدني. بدأ أول مفاعل نووي صناعي في العمل بكامل طاقته
السلطة 06/22/1948 ، بدأ تفكيك البلوكات المشععة في المصنع "ب" في 12/22/1948 ، وأول سبيكة.
تم الحصول على معدن البلوتونيوم - وزنه 8.7 جم فقط - عن طريق اختزال كلوريد البلوتونيوم في المصنع
"ب" 14/04/1949. يتكون البلوتونيوم لصنع القنبلة الذرية RDS-1 من نصفي الكرة الأرضية المشترك
يزن 6 كجم ، مغطاة بطبقة رقيقة من النيكل. في منتصف عام 1949 تم إرسالهم إلى Arzamas-16 (KB-11 ،
الآن معهد أبحاث عموم روسيا للفيزياء التجريبية) ، ثم إلى موقع اختبار سيميبالاتينسك. فقط في ملعب التدريب
التجميع النهائي للقنبلة: تم تركيب مصدر بولونيوم-بريليوم في الجزء المركزي منه
النيوترونات. تم إجراء أول اختبار تفجير في 29 أغسطس 1949.

أنا بيكمان دليل دراسة البلوتونيوم الفصل الأول http://profbeckman.narod.ru/Pluton.htm

المعالجة الكيميائية لكتل ​​اليورانيوم المشع (الموضوعة في حاويات من الألومنيوم)
تتمثل في إذابتها وفصل اليورانيوم والبلوتونيوم عن معظم المنتجات المشعة
الانشطار وفصل اليورانيوم والبلوتونيوم وعزل مركباتهما في شكل نقي. محتوى البلوتونيوم في
كانت القطع المشععة 100-200 جرام لكل طن من اليورانيوم. كانت الكتل شديدة الإشعاع وتم احتواؤها
عدد كبير من بواعث بيتا (السطح الداخلي لبعض الأجهزة الإشعاعية الكيميائية
يمتص النبات الكثير من المواد المشعة لدرجة أنه ينبعث منه توهج خافت ولكن ملحوظ في الظلام).
تم حل الكتل في حامض النيتريك. ترافقت العملية مع إطلاق أبخرة بنية سامة
أكاسيد النيتروجين والنظائر المشعة لليود والكريبتون والزينون. لتقليل حجم الحلول
أولاً ، تمت إذابة الألومنيوم في حمض ضعيف ، ثم تمت زيادة التركيز ونقله إلى محلول
أورانوس. تم استخلاص البلوتونيوم من محاليل النترات بطرق الترسيب. بوسكول

"1 دورة خاصة في الصناعة النووية آي إن بيكمان. محاضرة 20. جزء المفاعل المسبق من محتويات دورة وقود اليورانيوم. 1. تعدين خام اليورانيوم 1 1.1 اليورانيوم ... »

أنا بيكمان

الصناعة النووية

دورة خاصة.

المحاضرة 20. الجزء الأولي من دورة وقود اليورانيوم

1. تعدين خام اليورانيوم 1

1.1 مناجم اليورانيوم واحتياطيات اليورانيوم 1

1.2 معالجة خام اليورانيوم. 6

2. إنتاج معدن اليورانيوم 9

3. إثراء اليورانيوم. عشرة

3.1 سادس فلوريد اليورانيوم 10

2.3 طرق فصل النظائر 11 3.2.1 فصل النظائر 11 3.2.2 تأثيرات النظائر 13 3.3.3 الانتشار الغازي. 14 3.2.4 الانتشار في تيار بخار (الانتشار الشامل للتيار المعاكس) 16 3.2.5 الانتشار الحراري 16 3.2.6 الطرد المركزي للغاز 17 3.2.7 الفصل الكهرومغناطيسي. 17 3.2.8 الإثراء الكيميائي 18 3.2.9 الفصل الأيروديناميكي 18 3.2.10 AVLIS (التبخر باستخدام الليزر). 18 3.2.11 التقطير 19 3.2.12 التحليل الكهربائي 19 3.2.13 تبادل النظائر 19

3.3 فصل نظائر اليورانيوم 21 دورة وقود اليورانيوم هي الدورة الرئيسية لهندسة الطاقة النووية الحديثة. إنها تتكون من ثلاثة أجزاء: ما قبل المفاعل والمفاعل وما بعد المفاعل.

سنتناول في هذه المحاضرة الجزء السابق للمفاعل من وقود اليورانيوم ودورة الطاقة ، والذي يتضمن مراحل مثل استخراج وتخصيب خام اليورانيوم ، وإنتاج اليورانيوم المعدني وأكاسيده ، وتخصيب اليورانيوم باليورانيوم. -235 نظير (الشكل 1). دعونا نتناول بإيجاز مشكلة فصل النظائر (ليس فقط اليورانيوم (الوقود) ، ولكن أيضًا نظائر الهيدروجين (كما هو مطبق على الوسطاء النيوترونيين) والبورون (كما هو مطبق على ماصات النيوترونات). جميع القضايا المتعلقة بعلم مواد المفاعل (تصنيع الوقود) العناصر ، تجميعات الوقود ، الوسطاء ، قضبان التحكم ، إلخ) في المحاضرة التاسعة والعشرين.

1. تعدين خام اليورانيوم المرحلة الأولى من دورة الوقود النووي (NFC) هي استخراج خام وإنتاج اليورانيوم المركز. المراحل الرئيسية للمرحلة: الاستخراج الفعلي للخام المحتوي على اليورانيوم ؛ تخصيبها الميكانيكي عن طريق إزالة النفايات الصخرية ؛ طحن كتلة الخام الناتجة ؛ ترشيح اليورانيوم منه بحمض الكبريتيك أو كربونات الصوديوم ؛ الحصول على مركزات اليورانيوم باستخراج محاليل اليورانيوم (الاستخلاص أو الامتصاص أو الترسيب الانتقائي) ؛ تجفيف مركزات اليورانيوم وتعبئتها محكمة الإغلاق.

1.1 مناجم اليورانيوم واحتياطيات اليورانيوم اليورانيوم معدن ، تقريبًا مثل القصدير أو الزنك ، يوجد في معظم الصخور وحتى في مياه البحر. ويرد في الجدول بعض التركيزات النموذجية لليورانيوم في بيئات مختلفة (جزء في المليون - جزء في المليون ، جزء في المليون).

الجدول 1 تركيز اليورانيوم في مختلف الوسائط الطبيعية مصادر عالية الجودة 2٪ من اليورانيوم أو 20000 جزء في المليون U مصادر منخفضة الدرجة 0.1٪ من اليورانيوم أو 1000 جزء في المليون U الجرانيت 4 جزء في المليون من الصخور 2 جزء في المليون U متوسط ​​الكمية في القشرة الأرضية 1.4 جزء في المليون U ماء البحر 0.003 جزء في المليون U حتى الحرب العالمية الثانية ، كان اليورانيوم يعتبر معدنًا نادرًا. من المعروف الآن أن اليورانيوم أكثر شيوعًا من الزئبق والكادميوم والفضة ويوجد في الخامات الصناعية تقريبًا بنفس تركيزات الزرنيخ أو الموليبدينوم. يبلغ متوسط ​​تركيزه في قشرة الأرض حوالي 2 إلى 1 مليون ، والتي تُترجم إلى لغة وحدات الوزن ، أي ما يعادل مليارات الأطنان! تحتل المرتبة 48 من حيث المحتوى في الصخور البلورية. في الغلاف الصخري ، يكون اليورانيوم أكثر وفرة من المواد الرخيصة مثل الزنك والبورون ، والتي تحدث بتركيزات 4 جم / طن. محتوى اليورانيوم في صخور الجرانيت كافٍ تمامًا لغاز الرادون المشع ، وهو منتج اضمحلال ، ليشكل خطرًا بيولوجيًا خطيرًا في الأماكن التي يظهر فيها الجرانيت على السطح. يوجد اليورانيوم أيضًا في مياه البحر بتركيز 150 ميكروجرام / م 3.

لا يوجد اليورانيوم في شكل رواسب قوية ، ولكن من المعروف أن عددًا كبيرًا من المعادن المحتوية على اليورانيوم:

carnotite ، التهاب الأذن ، uraninite ، torbernite ، tyuyamunite. يوجد اليورانيوم بتركيز كافٍ في 150 نوعًا مختلفًا من المعادن ، وبكميات صغيرة في 50 نوعًا آخر. وُجد في الأصل في الأوردة الحرارية المائية البركانية والبيجماتيت ، بما في ذلك اليورانيت والبيتشبلند. تحتوي هذه الخامات على اليورانيوم على شكل ثاني أكسيد ، والذي ، اعتمادًا على درجة الأكسدة ، له تركيبة متوسطة من ثاني أكسيد اليورانيوم إلى 2.67 أكسيد اليورانيوم. الخامات الأخرى ذات الأهمية الاقتصادية: الأوتانيت ، هيدرات الكالسيوم ، فوسفات اليورانيل ؛ التوبرنيت ، فوسفات اليورانيل النحاسي المائي ؛ تابوت ، سيليكات اليورانيوم المميَّه ؛ كارنيتيت ، هيدرات اليورانيل هيدرات البوتاسيوم. تم العثور على خامات اليورانيوم في جميع أنحاء العالم. يتم التعبير عن المخزونات والمعاملات التجارية بمصانع لثاني أكسيد اليورانيوم مكافئ الكتلة. توجد رواسب مزيج القطران ، وهي عناصر الوقود لأغنى خام اليورانيوم ، بشكل أساسي في كندا والكونغو والولايات المتحدة الأمريكية.

- & nbsp– & nbsp–

الشكل 2 موقع رواسب اليورانيوم على أراضي روسيا موازنة الودائع. منطقة خام اليورانيوم Streltsovsky: Streltsovskoye ، Luchistoye ، Shirondukuevskoye ، Tulukuevskoye ، Oktyabrskoye ، Dalneye ، New Year's ، Yubileynoye ، خمس سنوات ، Spring ، Antey ، Argunskoye ، Martovskoye ، Malotulukuevskoye ،.

منطقة خام اليورانيوم Zauralsky:

Dalmatovskoe. الودائع خارج الرصيد. منطقة خام اليورانيوم في Ergeninsky: 1- Stepnoe.

منطقة خام اليورانيوم Zauralsky: 3 - Dobrovolnoe. جمهورية خاكاسيا؛ 5 - بريمورسكوي. جمهورية بورياتيا ، منطقة خام اليورانيوم فيتيم: 6 - خياجدة ؛ 7 - راديونوفسكوي ؛ 8 - فيتلاوسكو ؛ 9 - Kolichikan ؛ 10 - Dzhilindinskoe ؛ 11 - Tetrakhskoye ؛ 12 - فيرتكس ؛ 13 - غير دقيق ؛ 14 - كوريتكوندينسكي ؛

15 - نامارو ؛ 16 - ديبرين. خارج منطقة فيتيمسكي: 17 - إمسكوي ؛ 18 - بويانوفسكوي. منطقة تشيتا: 19 - Gornoe ؛ 20 - بيرش ؛ 22 - Durulguevskoe. منطقة خام اليورانيوم Streltsovsky: 23 - Tsagan-Toron ؛ 24 - الجنوب الغربي ؛ 25 - شيروندوكويفسكي ؛ 26 - نهر. جمهورية سخا - ياقوتيا ، منطقة إلكون لخام اليورانيوم: 27 - يوجنوي ؛ 28 - الشمال ؛ 29 - المنطقة المركزية ؛ 30 - منطقة الربيع ؛

31 - منطقة أجدا ؛ 32 - منطقة مسطحة 33 - منطقة نيفا ؛ 34 لاستخراج اليورانيوم ومعالجته ، تم بناء مؤسسات التعدين والمعالجة بالقرب من الرواسب المكتشفة: بريارغونسكي للتعدين والإنتاج الكيميائي (كراسنوكامينسك ، منطقة تشيتا ، روسيا) ، مصنع فوستوشني للتعدين والمعالجة (Zhovtiye Vody ، أوكرانيا) ، وتعدين بحر قزوين والصناعات الكيماوية. مصنع الصهر (أكتاو ، كازاخستان) ، مصنع تسليني للتعدين والمعالجة (ستيبنوغورسك ، كازاخستان) ، اتحاد يوجنوليمال للإنتاج (بيشكيك ، قيرغيزستان) ، مصنع نافوي للتعدين والصهر (نافوي ، أوزبكستان) ومصنع فوستوشني للمعادن النادرة (تشكالوفسك ، طاجيكستان). بالإضافة إلى Priargunsky PCU في روسيا ، تم إجراء تعدين ومعالجة خامات اليورانيوم والثوريوم سابقًا من قبل جمعية إنتاج Lermontov Production Almaz (إقليم ستافروبول) وإدارة التعدين في Novotroitsky.

اعتبارًا من 01.01.1999 ، تضمن رصيد الدولة لاحتياطيات اليورانيوم في روسيا احتياطيات 16 رواسبًا ، يتركز 15 منها في منطقة واحدة - Streltsovsky في Transbaikalia (منطقة Chita) وهي مناسبة للتعدين. رواسب Dolmatovskoye التي تحتوي على نسبة من اليورانيوم بنسبة 0.06٪ في الركاز ، وتقع في منطقة Trans-Urals (منطقة كورغان) ، مناسبة للاستخراج بطريقة الترشيح من البئر تحت الأرض. في عام 1999 ، تم هنا تشغيل مصنع تجريبي للغسيل في الموقع بطاقة 50 طنًا من اليورانيوم سنويًا. تم عمليا العمل على واحدة من أفضل الرواسب (Tulukuevskoye) مع احتياطيات من الخامات الغنية للتعدين المكشوف. في السنوات الأخيرة ، ازداد الاتجاه نحو استرداد أفضل احتياطيات الودائع بشكل كبير. لذلك ، في عام 1998 ، تم استبدال الاحتياطيات بمتوسط ​​درجة 0.419٪. تشكل الاحتياطيات المتبقية في باطن الأرض بمثل هذا المحتوى 54٪ فقط من الاحتياطيات المدرجة في الميزانية العمومية على أنها "نشطة".

اليوم شركة TVEL هي الشركة الوحيدة التي تعدين اليورانيوم الطبيعي في روسيا. وهي تضم ثلاث شركات تابعة: Priargunsky Mining and Chemical Association في مدينة كراسنوكامينسك ، منطقة تشيتا (مناجم 3000 طن من اليورانيوم سنويًا) ، CJSC Dalur في منطقة كورغان ، و OJSC Khiagda في بورياتيا. لم تصل الشركتان الأخيرتان بعد إلى طاقتهما التصميمية ، ولا يزال البناء جاريًا هناك وفي نفس الوقت استكشاف الرواسب المجاورة. ومن المقرر أن ينتج كل منهم بحلول عام 2012 1000 طن من اليورانيوم سنويًا.

وهكذا ، لا يزال يوجد في روسيا رواسب اليورانيوم الوحيدة التي تم تطويرها بشكل مكثف - منجم كراسنوكامينسكي في ترانسبايكاليا (منطقة تشيتا). يبلغ متوسط ​​محتوى اليورانيوم في الخام 0.38٪ ، والإنتاجية السنوية للمنجم 2.5 ألف طن من اليورانيوم. في المستوى الحالي للإنتاج ، تخلق احتياطيات الخام في هذا الإيداع إمدادًا لمدة 20 عامًا من المواد الخام لمؤسسة تعدين اليورانيوم العاملة (Priargunskoye Industrial Mining and Chemical Association OJSC). يُستخرج اليورانيوم هنا. أي يتم استخراج خام اليورانيوم في مناجم تحت الأرض على عمق يصل إلى 800 متر ، ثم يتم تسليمه إلى المصنع ويتم استخلاص اليورانيوم باستخدام عمليات كيميائية مختلفة ، والتي تتم معالجتها بعد ذلك للحصول على الوقود بالشكل المطلوب. .

في منطقة كورغان (رواسب Dolmatovskoye) وفي رواسب اليورانيوم Khiagdinskoe في بورياتيا ، يتم استخدام ترشيح اليورانيوم تحت الأرض. يتم ضخ المحاليل الحمضية الخاصة في بئر واحد ، والذي يقوم بترشيح اليورانيوم ، ومن خلال بئر آخر ، يتم استخلاص كل هذا إلى أعلى بواسطة مضخة. تكلفة هذه الطريقة أقل بكثير من تكلفة زرع منجم ، وتوفره تقنية الترشيح سلامة البيئةيعمل. في بورياتيا ، يبلغ حجم الإنتاج الآن 1.5 ألف طن من مركزات اليورانيوم سنويًا. يتم احتساب احتياطيات الوديعة المكتشفة لمدة 50 عامًا.

تعليق. في كندا ، يكون تركيز اليورانيوم في خامات الرواسب الملغومة تحت الأرض أعلى 100 مرة مما هو موجود في أحشاء مصنع بريارجونسكي. وفقًا لذلك ، للحصول على نفس الكمية بالضبط ، نحتاج إلى استخراج 100 مرة أكثر.

الآن يتم إعداد مشروع لتطوير ودائع جديدة في ياقوتيا. هناك أيضًا رواسب كبيرة جدًا في روسيا. تم اكتشافها واستكشافها في السبعينيات من القرن الماضي ، ولكن بعد ذلك تم وضعها في الاحتياط. يتضمن رصيد الدولة احتياطيات من 38 رواسب يورانيوم مصنفة على أنها غير متوازنة (أي مستكشفة ولكنها غير مطورة). من بين هذه الأخيرة ، تبرز احتياطيات مناطق خام اليورانيوم في Elkon و Ergeninsky ، والتي تعتبر احتياطيات. وهكذا ، في منطقة إلكون في جمهورية ساخا- ياقوتيا ، تتجاوز احتياطيات اليورانيوم (أكثر من 200 ألف طن) من الناحية الكمية جميع احتياطيات الرصيد في البلاد ، ولكن نظرًا للجودة العادية للخامات ، يمكن أن تصبح مربحة فقط إذا كان سعر اليورانيوم مرتفع. تشمل المناطق الواعدة منطقة Onega (Karelia) ، حيث تم اكتشاف احتياطيات من خام الفاناديوم المحتوي على اليورانيوم والذهب والبلاتين ؛ منطقة Vitimsky (سيبيريا) باحتياطيات مستكشفة تبلغ 60 ألف طن بتركيز يورانيوم بنسبة 0.054٪ في خام مع سكانديوم وعناصر أرضية نادرة ولانثانيدات مصاحبة ؛) ؛ منطقة غرب سيبيريا (رواسب Malinovskoye باحتياطي 200 ألف طن من اليورانيوم) ، وكذلك منطقة Yenisei-Zabaikalsky ومنطقة الشرق الأقصى لخام الخام ، وتقع في المنطقة الساحلية لبحر أوخوتسك.

تعتبر رواسب اليورانيوم الأوكراني من أغنى الرواسب. توجد رواسب هذا العنصر في منطقة كيروفوغراد: Vatutinskoye و Michurinskoye و Zheltorechenskoye.

من بين بلدان رابطة الدول المستقلة ، فإن أكثر بلدان رابطة الدول المستقلة واعدة هي شركة Kyrgyz Navoi Mining and Metallurgical Combine (NMMC) التي تم بناؤها مؤخرًا ، والتي بدأت في عام 2001 في تطوير رواسب كبيرة من اليورانيوم. تتم معالجة الركاز بواسطة مصنع في أوشكودوك. في عام 2005 ، أنتجت شركة التعدين الكازاخستانية القرغيزية الروسية المشتركة Zarechnoye ، والتي لا تزال قيد الإنشاء ، منتجاتها الأولى. في المرحلة الأولى (2003-2006) ستنتج شركة JV Zarechnoye ما يصل إلى 500 طن من اليورانيوم سنويًا. بعد ذلك ، سترتفع أحجامها إلى 700-800 طن. في الوقت نفسه ، سيتم تزويد روسيا بتركيز اليورانيوم المُنتَج في KGRK. في كازاخستان ، بدأ تعدين اليورانيوم مؤخرًا في مناجم جنوب موينكوم وأكدالا وجنوب كارامورون. تعتبر مقاطعة Chu-Sarysu لخام اليورانيوم في جنوب كازاخستان فريدة من نوعها من حيث احتياطيات اليورانيوم. تكمن القيمة الاستثنائية لهذه المنطقة أيضًا في حقيقة أنه من الممكن استخراج اليورانيوم في رواسب هذه المقاطعة من خلال طريقة الترشيح تحت الأرض من خلال الآبار.

تين. 3. في منجم اليورانيوم

تذكر أنه يوجد في روسيا حاليًا 29 مفاعلًا نوويًا في محطات الطاقة النووية ، والتي تستهلك أكثر من 4000 طن من اليورانيوم سنويًا. ظلت معظم رواسب اليورانيوم في الاتحاد السوفيتي السابق في أراضي كازاخستان وأوزبكستان. يتم تعويض نقص اليورانيوم في روسيا من خلال الاحتياطيات الاستراتيجية لهذه المادة الخام ، التي تعود إلى العهد السوفياتي ، والتعدين في منجم تشيتا.

1.2 معالجة خام اليورانيوم.

تحتوي المعادن التي يُستخرج منها اليورانيوم دائمًا على عناصر مثل الراديوم والرادون.

لذلك ، على الرغم من أن اليورانيوم نفسه ذو نشاط إشعاعي ضعيف ، فإن الخام الذي يتم تعدينه يحتمل أن يكون خطيرًا ، خاصةً إذا كان خامًا عالي الجودة. يعتبر خطر الإشعاع المرتبط بالعناصر المصاحبة نموذجيًا ليس فقط للخامات المحتوية على اليورانيوم ، ولكن أيضًا لأي خامات أخرى صناعة التعدين. غالبًا ما يُستخرج اليورانيوم في حفرة مكشوفة تتمتع فيها المحاجر بتهوية طبيعية جيدة. يتم تهوية منجم اليورانيوم تحت الأرض بأجهزة قوية خاصة.

المنتجات النهائية لمعالجة المواد الخام الخام هي مركبات كيميائية نقية يتم الحصول منها على اليورانيوم المعدني.

تحتوي خامات اليورانيوم عادة على كمية صغيرة من المعادن التي تحتوي على اليورانيوم (0.05-0.5٪ من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون) ، لذا فإن الاستخراج والتخصيب الأولي ضروريان. لا تنطبق الطرق الميكانيكية للتخصيب (الفرز الإشعاعي ، والفصل في المعلقات الثقيلة ، والجاذبية ، والطفو ، والكهرباء الساكنة) على اليورانيوم ، ويتم استخدام طرق المعالجة بالمعدن المائي - يعتبر الترشيح هو الخطوة الأولى المعتادة في معالجة الخام (في بعض الأحيان يسبقه التلدين).

في عملية ترشيح الحمض التقليدية ، يتم سحق الخام أولاً بطريقة خاصة وتحميصه من أجل التجفيف. في هذه الحالة ، تتم إزالة الأجزاء المحتوية على الكربون ، وكبريتات اليورانيوم ، وتتأكسد عوامل الاختزال ، التي يمكن أن تكون عقبة أمام النض. ثم تتم معالجة الخليط بأحماض الكبريتيك أو النيتريك أو خليط من هذه الأحماض.

يتم إزالة الجسيمات الصلبة المتبقية بعد انحلال اليورانيوم ووضعها للتخزين طويل الأجل في صهاريج خاصة. تم تصميم الخزانات لتخزين هذه المواد بشكل آمن. تحتوي هذه النفايات على الجزء الأكبر من المواد المشعة الموجودة في الخام (مثل الراديوم على سبيل المثال).

يمر اليورانيوم إلى كبريتات اليورانيل والراديوم ومعادن أخرى في طبقة اليورانيوم المترسبة على شكل كبريتات. مع إضافة الصودا الكاوية ، يترسب اليورانيوم على شكل ديورانات الصوديوم Na2U2O7.6H2O (غالبًا ما يترسب اليورانيوم على شكل ديورانات الأمونيوم أو هيدروكسيد اليورانيل).

عند معالجة الخامات والمركزات الضعيفة ، تحتوي المحاليل على 0.5 - 2 جم فقط لكل لتر. في هذه الحالة ، يتم استخدام الامتصاص على راتنجات التبادل الأيوني ، والاستخراج بالمذيبات العضوية (تستخدم أحماض الفوسفوريك الألكيل ، والأمينات للاستخراج من محاليل حمض الكبريتيك) ، أو التبخر على نطاق واسع لاستخراج اليورانيوم وتركيزه. أثناء استخلاص المذيبات ، تتم إزالة خام اليورانيوم من سائل ترشيح الصخور المحمض باستخدام خليط من المذيبات ، مثل محلول فوسفات ثلاثي البيوتيل في الكيروسين. في الطرق الصناعية الحديثة ، تظهر أحماض الفوسفوريك الألكيل (على سبيل المثال ، ثنائي (2-إيثيل هكسيل) - حمض الفوسفوريك) والألكيلامين الثانوي والثالثي كمذيبات. كقاعدة عامة ، يُفضل الاستخلاص بالمذيبات على طرق التبادل الأيوني عندما يكون محتوى اليورانيوم في المحلول بعد ترشيح الحمض أكبر من 1 جرام لكل لتر. ومع ذلك ، فإنه لا ينطبق على اختزال اليورانيوم من محاليل الكربونات. عادة ما يتم الحصول على اليورانيوم المستخدم في الأسلحة من ديورانات الصوديوم من خلال مزيد من التنقية باستخدام عملية تكرير فوسفات ثلاثي بوتيل. في البداية ، يتم إذابة Na2U2O7.6H2O في حمض النيتريك لتحضير المحلول الخام. يتم إزالة اليورانيوم بشكل انتقائي منه عن طريق تخفيف المحلول باستخدام فوسفات ثلاثي بوتيل في الكيروسين أو أي خليط هيدروكربوني مناسب آخر. أخيرًا ، يمر اليورانيوم من فوسفات ثلاثي بوتيل إلى ماء محمض لعزل نترات اليورانيل عالية النقاء.

بعد إزالته من المحلول ، يكون للمادة المترسبة المحتوية على اليورانيوم لون أصفر فاتح ("الكعكة الصفراء"). بعد التجفيف بدرجة حرارة عالية ، يتم تحميل أكسيد اليورانيوم (U3O8) ، الذي أصبح الآن أخضر اللون ، في حاويات خاصة بحجم يصل إلى 200 لتر. الرواسب المجففة أو المكلسة عبارة عن منتجات وسيطة تستخدم للحصول على مركبات اليورانيوم النقي (UF4 أو U3O8 أو UO2).

تعليق. معدل جرعة الإشعاع على مسافة متر واحد من هذه الحاوية هو ما يقرب من نصف ما يتلقاه الشخص أثناء رحلة طيران. يتم تنفيذ جميع هذه العمليات وفقًا لمعايير الأمان الإشعاعي في مؤسسات التعدين. تضع هذه القواعد واللوائح معايير صارمة للتحكم في التعرض لأشعة جاما والابتلاع المحتمل لغاز الرادون والمواد المشعة الأخرى. تنطبق المعايير على كل من موظفي الشركات والجمهور. جرعة 20 ملي سيفرت / سنة لأكثر من خمس سنوات هي الحد الأقصى للجرعة المسموح بها لموظفي المؤسسات ، بما في ذلك التعرض لغاز الرادون والمواد المشعة الأخرى (بالإضافة إلى الخلفية الطبيعية واستبعاد التعرض أثناء التشخيص الطبي). يأتي إشعاع جاما بشكل أساسي من نظائر البزموت والرصاص. ينطلق غاز الرادون من الصخور التي يتحلل فيها الراديوم. بسبب التحلل الإشعاعي التلقائي ، فإنه يمر في نظائر الرادون ، وهي بواعث فعالة لجزيئات ألفا. يوجد الرادون في معظم الصخور ونتيجة لذلك يوجد في الهواء الذي نتنفسه جميعًا. عند التركيزات العالية ، يشكل الرادون خطراً على الصحة ، حيث أن نصف عمره القصير يعني أن تسوس ألفا يمكن أن يحدث داخل الجسم بعد استنشاقه ، مما قد يؤدي في النهاية إلى سرطان الرئة. (يُشار عادةً إلى Rn-222 باسم "الرادون". وهناك نظير آخر ، Rn-220 (يأتي من اضمحلال الثوريوم ويعرف باسم "الثورون") ، وهو مكون شائع للعديد من الرمال المعدنية.) في تعدين وإنتاج اليورانيوم ، يتم اتخاذ احتياطات مختلفة لحماية صحة الأفراد: يتم التحكم في مستويات الغبار بعناية لتقليل ابتلاع المواد التي تنبعث منها أشعة جاما أو ألفا. الغبار هو المصدر الرئيسي للتعرض الإشعاعي. عادة ما تساهم بـ 4 ملي سيفرت / سنة في الجرعة السنوية التي يتلقاها الموظفون. التعرض الإشعاعي الخارجي للأفراد في المناجم والمصانع ومواقع التخلص من النفايات محدود. من الناحية العملية ، عادة ما يكون مستوى التعرض الخارجي للركاز والنفايات منخفضًا جدًا بحيث يكون له تأثير ضئيل على زيادة الجرعة السنوية المسموح بها. تقلل التهوية الطبيعية للرواسب المفتوحة من التعرض لغاز الرادون ونظائره. نادراً ما يتجاوز مستوى التعرض للرادون واحد بالمائة من المستوى المسموح به للتعرض المستمر للأفراد. المناجم تحت الأرض مجهزة بأنظمة تهوية متطورة لتحقيق نفس المستوى. في المناجم تحت الأرض ، يبلغ متوسط ​​جرعة الإشعاع حوالي 3 ملي سيفرت / سنة. توجد معايير نظافة صارمة للعاملين في مجال تركيز أكسيد اليورانيوم لأنه سام كيميائيًا ، مثل أكسيد الرصاص.

في الممارسة العملية ، يتم اتخاذ الاحتياطات لحماية الجهاز التنفسي من دخول السموم ، على غرار تلك المستخدمة عند العمل في مصاهر الرصاص.

تفرض متطلبات عالية جدًا على نقاء اليورانيوم. وبالتالي ، يجب ألا يتجاوز محتوى شوائب العناصر ذات المقطع العرضي الكبير لالتقاط النيوترونات (B ، Cd ، Li ، REE ، إلخ) مائة من الألف وأجزاء من المليون من النسبة المئوية. للتنقية ، عادة ما يتم إذابة المنتجات التقنية في حمض النيتريك. طريقة تنقية فعالة هي استخراج نترات اليورانيل مع المذيبات العضوية (ثلاثي بوتيل الفوسفات ، ميثيل أيزوبوتيل كيتون). يتم تبلور نترات اليورانيل UO2 (NO3) 2 * 6H2O من محاليل حمض النيتريك المنقى أو بيروكسيد UO4 * 2H2O ، ويتم الحصول على ثالث أكسيد اليورانيوم عن طريق التكليس الدقيق (التكليس). يتم تقليل الأخير مع الهيدروجين إلى ثاني أكسيد اليورانيوم ، والذي يتحول إلى رابع فلوريد اليورانيوم بفعل HF الجاف عند 430-600 درجة

- مركب المصدر الرئيسي لإنتاج المعدن.

الإجراء النموذجي لفصل النويدات المشعة الانشطارية عن خام اليورانيوم. يوجد اليورانيوم بشكل شائع في صورة خام ملح اليورانيوم (أكسيد اليورانيوم) والكارنوليت (مركب اليورانيوم - الفاناديوم المركب). يتم معالجة الخام المخصب بمزيج من أحماض النيتريك والكبريتيك.

يدخل اليورانيوم في محلول على شكل UO2 ++ ، وتبقى المعادن التي تشكل كبريتات غير قابلة للذوبان (Pb ، Ba ، Ra ، إلخ) ، مع السيليكات غير القابلة للذوبان في الحمض ، في الراسب. بإضافة فائض من Na2CO3 إلى المحلول ، يتم الحصول على محلول أساسي ، يتم فيه احتواء اليورانيوم على شكل كربونات معقدة ، وعناصر تشكل كربونات غير قابلة للذوبان أو هيدروكسيدات أو كربونات قاعدية (Fe ، Al ، Cr ، Zn ، إلخ. .) تمر في الراسب. عند إضافة HNO3 مرة أخرى إلى تفاعل حمضي ، يتم الحصول على محلول من نترات اليورانيل باستخدام صيغة الملح الصلب UO2 (NO3) 2 * 6H2O ، القابل للذوبان في ثنائي إيثيل إيثر. يعطي استخراج نترات اليورانيل مع هذا المذيب منتجًا نقيًا بشكل استثنائي ، ومناسب تمامًا لتصنيع اليورانيوم للمفاعلات النووية. عندما يتم تحميص نترات اليورانيل ، يتم الحصول على أكسيد U3O8. يمكن اختزال هذا الأكسيد إلى معدن في قنبلة تحتوي على Al أو Ca أو Mg.

يؤدي الاختزال بالكربون إلى إنتاج منتج ملوث بشدة بكربيد اليورانيوم ، بينما يؤدي الاختزال باستخدام الهيدروجين إلى إنتاج ثاني أكسيد اليورانيوم. يمكن تحويل هذا الأكسيد إلى UF4 أو UCl4 عن طريق المعالجة مع HF اللامائي أو HCl في درجات حرارة منخفضة. يتم اختزال رباعي الهاليدات إلى معدن به صوديوم أو كالسيوم. ينتج ملح الهاليد KUF5 ، الذي يتم الحصول عليه من رابع فلوريد اليورانيوم ، معدنًا نقيًا جدًا عن طريق التحليل الكهربائي.

بالنسبة للخامات الفقيرة (وفي روسيا الآن تكون الخامات فقيرة نوعًا ما) ، عادةً ما تُستخدم طريقة لاستخراج اليورانيوم على أساس كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. ومع ذلك ، فإن الكواشف المستخدمة باهظة الثمن ، كما أن المنتجات الثانوية تلوث البيئة الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك ، تقل فعالية الطريقة مع انخفاض محتوى اليورانيوم في الخام. إن استخدام الكائنات الدقيقة يمكن أن يخفض التكاليف إلى النصف ، لأن البكتيريا نفسها "تزود" الكواشف ، ويصبح تطوير حتى الخامات منخفضة الدرجة له ​​ما يبرره. لاستخراج اليورانيوم من الخام ، يجب وضعه في مكب فوق طبقة من الصخور غير منفذة للماء ورشها بمحلول مائي من كبريتيد الحديد الذي يحتوي على تجمعات من البكتيريا التي تقلل الكبريتيد Thiobacillus ferrooxidans. أثناء النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة ، يتم تكوين كاشف كبريتات الحديدوز ، والذي يؤكسد رباعي التكافؤ اليورانيوم ، ويحوله إلى خماسي التكافؤ. يتم إذابة المركب الناتج في الحمض. يتم استرداد العنصر المشع عن طريق التركيز والتنقية عن طريق الترسيب والتبادل الأيوني.

تم اختبار طريقة المعالجة بالمعدن البكتيري من قبل العلماء الكنديين الذين استخدموا بكتيريا الحديد من نوع Thiobacillus ferrooxidans ، عند استئناف تعدين اليورانيوم في المنجم في ستانروك ، حيث تم اعتبار احتياطيات الخام مستنفدة تمامًا. تعيش هذه البكتيريا في مخلفات المناجم (تراكمات نفايات خام اليورانيوم) والمياه الحمضية التي تضخ من الأرض. تتغذى على الكبريت ، معادن الكبريتيد المتحللة. ونتيجة لذلك ، تصبح مركبات اليورانيوم غير القابلة للذوبان التي تتكون منها الخامات قابلة للذوبان ، ويسهل استخلاص المعدن اللاحق إلى حد كبير.

تعليق. في إنتاج اليورانيوم المخصب للمفاعلات التقليدية ، يتم إنتاج حوالي سبعة أضعاف كمية اليورانيوم المستنفد في نفس الوقت. إذا تم تخصيب اليورانيوم بنسبة 93 ٪ يو 235 (للأغراض العسكرية) ، يتم إنتاج حوالي 200 مرة من اليورانيوم المستنفد. كل هذا ، بالنظر إلى الكمية الكبيرة جدًا من كل اليورانيوم الذي تم تعدينه في أي وقت مضى ، هو مادة خام قيمة للغاية ووقود محتمل للمنشآت النووية.

بعد الانتهاء من عمليات استخراج اليورانيوم في صناعة التعدين ، يتم احتواء جميع الراديوم والثوريوم والأكتينيوم المشع تقريبًا في مقالب ، وبالتالي ، ستكون مستويات الإشعاع وانبعاثات الرادون من هذه النفايات كبيرة في جميع الاحتمالات. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن يقوم شخص ما ببناء مسكن فوق الغنائم وتلقي جرعة زائدة من الإشعاع خارج المعايير الدولية. ومع ذلك ، يجب تغطية النفايات بتربة كافية لضمان عدم تجاوز مستويات إشعاع جاما مستويات الخلفية الطبيعية. في هذه الحالة ، من الممكن أيضًا تغطية هذه الأماكن بالنباتات.

تعليق. يأتي حوالي 95٪ من النشاط الإشعاعي في 0.3٪ من خام U3O8 من الاضمحلال الإشعاعي لـ 238U ، حيث يصل إلى 450 كيلو بيكريل / كجم تقريبًا. تحتوي هذه السلسلة على 14 نظيرًا مشعًا طويل العمر ، وبالتالي يعطي كل منها حوالي 32 كيلو بيكريل / كجم (بغض النظر عن نسبة الجماعية). بعد المعالجة ، تتم إزالة 238U وبعض 234U من الخام (و

U) وينخفض ​​النشاط الإشعاعي إلى 85٪ من قيمته الأصلية. بعد إزالة معظم U ، سرعان ما يختفي منتجا التحلل قصير العمر (234Th و 234Pa) ، وبعد بضعة أشهر ، ينخفض ​​مستوى النشاط الإشعاعي إلى 70٪ من قيمته الأصلية. ثم يصبح النظير الرئيسي طويل العمر 230Th (نصف العمر 77000 سنة) ، والذي يتحول إلى 226Ra مع الاضمحلال اللاحق إلى 222Rn.

2. إنتاج معدن اليورانيوم

ينتج معدن اليورانيوم عن طريق اختزال هاليدات اليورانيوم (عادةً رباعي فلوريد اليورانيوم) بالمغنيسيوم في تفاعل طارد للحرارة في "قنبلة" - حاوية محكمة الإغلاق ، عادةً من الفولاذ ، وهي تقنية شائعة تُعرف باسم "عملية الثرميت". ردود الفعل في "القنبلة"

تتدفق عند درجات حرارة تزيد عن 1300 درجة مئوية. هناك حاجة إلى علبة فولاذية قوية لتحمل الضغط العالي بداخلها. "القنبلة" مشحونة بحبيبات UF4 ومليئة بالمغنيسيوم المشتت ناعماً الزائدة وتسخينها إلى 500-700 درجة مئوية ، من هذه اللحظة يبدأ تفاعل التسخين الذاتي. تكون حرارة التفاعل كافية لإذابة حشوة "القنبلة" ، والتي تتكون من اليورانيوم المعدني والخبث - فلوريد المغنيسيوم ، MF2. هذا الخبث نفسه يفصل ويطفو. عندما يتم تبريد "القنبلة" ، تكون النتيجة سبيكة من معدن اليورانيوم ، والتي ، على الرغم من محتواها من الهيدروجين ، هي أعلى جودة متاحة تجاريًا ومناسبة تمامًا لوقود محطات الطاقة النووية.

يتم الحصول على المعدن أيضًا عن طريق تقليل أكاسيد اليورانيوم بالكالسيوم أو الألومنيوم أو الكربون في درجات حرارة عالية؛ أو عن طريق التحليل الكهربائي لـ KUF5 أو UF4 المذاب في ذوبان CaCl2 و NaCl. يمكن الحصول على اليورانيوم عالي النقاء التحلل الحراريهاليدات اليورانيوم على سطح خيط رفيع. عند الانتهاء من عملية تخصيب اليورانيوم ، عادة ما يبقى 0.25-0.4٪ 235U في النفايات ، لأنه ليس من المربح اقتصاديًا استخراج هذا النظير حتى النهاية (من الأرخص شراء المزيد من المواد الخام). في الولايات المتحدة ، ارتفع المحتوى المتبقي من 235U في المواد الخام بعد الإنتاج من 0.2531٪ في عام 1963 إلى 0.30٪ في السبعينيات ، وذلك بسبب انخفاض تكلفة اليورانيوم الطبيعي.

السبائك المسترجعة يتم صهر مركزات الخام في الفراغ ويتم صب الكتل المعدنية بالشكل المطلوب ، والتي تخضع بعد ذلك لأخذ العينات عن طريق المعالجة بالضغط. المخطط العام لإنتاج اليورانيوم النيتريك المعدني مبين في الشكل. 3.

U3O8 + 8HNO3 3UO (NO) + 2NO + 4H O حامض

- & nbsp– & nbsp–

أرز. 6 مخطط عام لإنتاج فلز اليورانيوم.

7 3. تخصيب اليورانيوم.

3.1 سادس فلوريد اليورانيوم تتطلب الطاقة النووية والمجمع العسكري النووي اليورانيوم 235 ، القادر على الحفاظ على سلسلة تفاعل انشطاري. تركيزه في اليورانيوم الطبيعي منخفض - 0.7٪ في المتوسط. لذلك ، فإن تخصيب اليورانيوم الطبيعي بنسبة تصل إلى 2.4-25٪ مطلوب لمفاعلات الطاقة النووية وتخصيب أعلى للأغراض العسكرية. تعتبر عملية التنقية الإضافية لليورانيوم (التكرير) إلزامية لتحويله إلى مادة نقية نووية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى سادس فلوريد اليورانيوم (سادس فلوريد اليورانيوم). يُنظف اليورانيوم من البورون ، والكادميوم ، والهافنيوم ، وهي عناصر ماصة للنيوترونات ، وكذلك من العناصر الأرضية النادرة (الجادولينيوم ، والأوروبيوم ، والسماريوم). التكرير هو تنقية استخلاص اليورانيوم بفوسفات ثلاثي بوتيل بعد إذابة مركز اليورانيوم في حامض النيتريك.

سداسي فلوريد اليورانيوم هو الأنسب مركب كيميائيلتخصيب النظائر. تشتمل تقنية الفلورة في مفاعل البلازما العمودي على إنتاج الفلور النقي ، وطحن رباعي فلوريد (UF4) أو أكسيد اليورانيوم إلى حالة مسحوق ، يليه احتراقه في شعلة الفلور. ثم يتم ترشيح سداسي فلوريد اليورانيوم وتكثيفه في نظام من الفخاخ الباردة. توجد الشركات الروسية لتحويل أكسيد اليورانيوم إلى سداسي فلوريد في فيرخني نيفينسك (منطقة سفيردلوفسك) وأنغارسك (منطقة إيركوتسك). إنتاجيتهم الإجمالية 20 - 30 ألف.

طن من سادس فلوريد اليورانيوم سنويا.

على المستوى الصناعي ، يتم إنتاج سادس فلوريد اليورانيوم ، بالإضافة إلى روسيا ، في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى وفرنسا وكندا. تتجاوز طاقة المصانع الطلب على منتجاتها (يتم استخدام حوالي 85٪ من السعة). إن الطاقة الإنتاجية للشركات الروسية كافية ليس فقط لتلبية الاحتياجات المحلية ، ولكن أيضًا لتوفير كمية كبيرة من المنتجات للتصدير.

تُقاس قوة الفصل للمُركِّز بوحدات كتلة المادة المعالجة (MPM) لكل وحدة زمنية ، مثل MPP-kg / year أو MPP-ton / year. يعتمد ناتج المنتج المخصب من مؤسسة بسعة معينة على تركيز النظير المطلوب في صخر الإدخال ، والنفايات الناتجة ، والمنتج النهائي. يتم تحديد المحتوى الأولي للنظير المفيد من خلال محتواه الطبيعي. لكن يمكن تغيير المعلمتين الأخريين. إذا تم تقليل درجة استخلاص النظير من المادة الأولية ، فمن الممكن زيادة معدل إطلاقه ، لكن ثمن ذلك سيكون زيادة في الكتلة المطلوبة من المواد الخام.

هذا يخضع للعلاقة:

حيث P هي إنتاج المنتج ، U هي قوة الفصل ، NP ، NF ، NW هي التركيزات المولية للنظير في المنتج النهائي والمواد الخام والنفايات. الخامس (NP) ،

V (NW) ، V (NF) تفصل الوظائف المحتملة لكل تركيز. يتم تعريفها على أنها:

بافتراض تركيز متبقٍ قدره 0.25٪ ، فإن مصنعًا بطاقة 3100 MPP-kg / سنة سينتج 15 كجم من 90٪ من اليورانيوم -235 سنويًا من اليورانيوم الطبيعي. إذا أخذنا 3٪ U-235 (وقود لمحطات الطاقة النووية) وتركيز 0.7٪ في نفايات الإنتاج كمادة خام ، فإن قدرة 886 MPP-kg / سنة كافية لنفس الإنتاج.

3.2 طرق فصل النظائر 3.2.1 فصل النظائر في أغلب الأحيان ، يتم تقليل فصل النظائر إلى نظائر فردية إلى عزل إحدى المواد النظيرية من خليط أو ببساطة إلى تركيز هذه المادة في الخليط. مثال على ذلك هو استخراج 6Li ، 235U ، D. يرتبط فصل النظائر دائمًا بصعوبات كبيرة ، لأن النظائر ، وهي اختلافات في عنصر واحد تختلف قليلاً في الكتلة ، تتصرف كيميائيًا بشكل متماثل تقريبًا. ومع ذلك ، يختلف معدل بعض التفاعلات اعتمادًا على نظير العنصر ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك استخدام الاختلاف في خواصها الفيزيائية ، مثل الكتلة. لفصل النظائر ، يتم استخدام الاختلافات في الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية للمواد بسبب الاختلافات في تركيبها النظيري.

تعتمد طرق فصل النظائر على الاختلافات في خصائص النظائر ومركباتها المرتبطة بالاختلاف في كتل ذراتها (تأثيرات النظائر). بالنسبة لمعظم العناصر ، يكون الاختلاف النسبي في الكتلة للنظائر صغيرًا جدًا ، وتأثيرات النظائر صغيرة أيضًا. هذا يحدد مدى تعقيد المهمة.

تتميز كفاءة فصل النظائر بعامل الفصل. بالنسبة لمزيج من نظيرين C "= 1 C" C "" 1 C "" حيث C و (1 - C ") هما التوفران النسبيان للنظائر الخفيفة والثقيلة في الخليط المخصب ، و C و (1 - C) في الخليط الأساسي. بالنسبة لمعظم الطرق ، يكون أكثر بقليل من واحد فقط ، لذلك للحصول على تركيز عالي للنظائر ، يجب تكرار عملية فصل النظائر الواحدة عدة مرات. فقط مع الفصل الكهرومغناطيسي ، تكون 10-1000 لكل 1 دورة الفصل. يعتمد اختيار طريقة فصل النظائر على خصائص المادة المراد فصلها ، ودرجة الفصل المطلوبة ، والعدد المطلوب من النظائر ، وكفاءة العملية (مع نطاق إنتاج كبير للنظائر) ، إلخ.

تُفهم تأثيرات النظائر على أنها عدم هوية لنظائر عنصر معين ، بسبب الاختلاف في كتل الذرات النظيرية (الأوزان الذرية). تتجلى تأثيرات النظائر في الاختلاف في أي خصائص للنظائر ، باستثناء تلك المشعة.

وفقًا لتأثير النظائر المستخدم ، توجد طرق مختلفة لفصل النظائر: انتشار الغاز (الاختلافات في معاملات الانتشار) ، الانتشار الحراري السائل (الاختلاف في معاملات الانتشار الحراري) ، التصحيح أو التقطير (الاختلاف في ضغط البخار) ، التبادل الكيميائي (التوزيع غير المتكافئ) من النظائر في توازن التبادل النظيري) ، الطريقة الحركية (الفرق في ثوابت معدل التفاعل الكيميائي) ، الطرد المركزي للغاز (اختلاف الكثافة) ، الطريقة الكهرومغناطيسية (الاختلاف في الشحنات الأيونية المحددة) ، AVLIS (التبخر باستخدام الليزر) والتحليل الكهربائي.

نظرًا للحاجة إلى كميات كبيرة من النظائر مثل الديوتيريوم 235 يو لتلبية احتياجات الطاقة النووية ، فقد تم استخدام العديد من طرق فصل النظائر الصناعية:

طريقة الانتشار - لعزل 235U باستخدام سادس فلوريد اليورانيوم الغازي والتصحيح والتبادل الكيميائي وطرق التحليل الكهربائي لعزل الديوتيريوم. يعتبر فصل نظائر الليثيوم ذات أهمية صناعية.

تؤدي عملية فصل النظائر المفردة فقط إلى إثراء طفيف للخليط المفصول في النظير المطلوب ، والذي يرتبط بقيم صغيرة لتأثيرات النظائر. لذلك ، بالنسبة للعزل الكامل أو التركيز الكبير لإحدى المواد النظيرية ، يتم تكرار عملية الفصل عدة مرات في سلسلة فصل متدرجة. مرحلة الشلال عبارة عن جهاز واحد أو أكثر من أجهزة الفصل المتصلة المتوازية ؛ الخطوات متصلة في سلسلة. نظرًا لأن المحتوى الأولي للمادة النظيرية المعزولة يكون عادةً منخفضًا ، فإن تدفق الخليط الأولي الذي يمر عبر السلسلة المتتالية يكون كبيرًا جدًا مقارنة بكمية المنتج الناتج.

يتم تغذية تدفق الخليط الأولي إلى المرحلة الأولى من السلسلة. نتيجة لعملية الفصل ، يتم تقسيمها إلى تيارين: مستنفد - تمت إزالته من السلسلة ، ومخصب - مزود بالمرحلة الثانية.

في المرحلة الثانية ، يخضع التيار المخصب للفصل للمرة الثانية:

يدخل التدفق المخصب للمرحلة الثانية المرحلة الثالثة ، ويعود تدفقه المستنفد إلى المرحلة السابقة (الأولى) ، إلخ. من المرحلة الأخيرة من السلسلة ، يتم اختيار منتج نهائي بالتركيز المطلوب لنظير معين. يُطلق على تدفق الخليط المتدفق عبر السلسلة من المراحل السابقة إلى المرحلة التالية اسم مباشر أو مخصب ، ويسمى التدفق في الاتجاه المعاكس بالعودة أو النضوب.

تعليق. يتأثر أداء مثل هذا النظام التعاقبي بعاملين: درجة الإثراء في كل مرحلة وفقدان النظير المطلوب في تيار النفايات. دعونا نشرح العامل الثاني. في كل مرحلة من مراحل التخصيب ، ينقسم التدفق إلى جزأين - مخصب ومستنفد في النظير المطلوب. نظرًا لأن درجة التخصيب منخفضة للغاية ، فإن الكتلة الكلية للنظير في الصخر المستهلك يمكن أن تتجاوز بسهولة كتلتها في الجزء المخصب. لتجنب مثل هذا الخسارة في المواد الخام القيمة ، يتم إعادة التدفق المستنفد لكل مرحلة لاحقة مرة أخرى إلى مدخلات المرحلة السابقة. لا تدخل مادة المصدر في المرحلة الأولى من السلسلة. يتم إدخاله في النظام فورًا بالنسبة للبعض ، المرحلة التاسعة. نتيجة لذلك ، يتم التخلص من المادة المستنفدة بشدة في النظير الرئيسي من المرحلة الأولى.

تعتمد كمية المواد المخصبة المنتجة على الدرجة المرغوبة من الإثراء والضعف في تدفقات الإخراج. إذا كانت المادة الأولية متوفرة بكميات كبيرة وبتكلفة زهيدة ، فيمكن زيادة أداء السلسلة عن طريق التخلص ، مع النفايات ، من كمية كبيرة من العنصر المفيد غير المستخرج (مثال على ذلك هو إنتاج الديوتيريوم من الماء العادي). إذا لزم الأمر ، يتم تحقيق درجة عالية من استخراج النظير من المواد الخام (على سبيل المثال ، عند تخصيب اليورانيوم أو البلوتونيوم).

يعتمد اختيار طريقة فصل النظائر على حجم تأثير النظائر الأساسي ، والذي يحدد قيمة عامل الفصل ، وكذلك على المؤشرات الاقتصادية: استهلاك الطاقة ، تكلفة الجهاز ، الأداء ، الموثوقية ، إلخ. في الجدول 3 ، باستخدام مثال من ثلاثة أنواع من النظائر ، يتم إجراء مقارنة بين طرق فصل النظائر للهيدروجين والكربون واليورانيوم.

فاتورة غير مدفوعة. 3 الكفاءة أساليب مختلفةفصل الهيدروجين والكربون واليورانيوم:

طريقة الفصل H / D C-12/13 U-235/238 الإثراء الكيميائي 1.2-3 1.02 1.0015 التقطير 1.05-1.6 1.01 انتشار الغاز 1.2 1.03 1.00429 الطرد المركزي (250 م / ث) 1.01 1.01 1.026 الطرد المركزي (600 م / ث) - - 1.233 التحليل الكهربائي 7 - تأثيرات النظائر التأثيرات النظيرية هي عدم تطابق خصائص نظائر عنصر معين ، بسبب الاختلاف في كتل الذرات النظيرية (الأوزان الذرية).

تتجلى تأثيرات النظائر في الاختلاف في أي خصائص للنظائر ، باستثناء تلك المشعة.

ومع ذلك ، نظرًا لأن الاختلاف النسبي في الأوزان الذرية للنظائر بالنسبة لنظائر معظم العناصر (باستثناء العناصر الأخف) صغير ، فإن التأثير النظيري لهذه العناصر يتم التعبير عنه بشكل ضعيف جدًا. حتى بالنسبة للعناصر الخفيفة من الفترة الثانية من النظام الدوري (Li-Ne) ، فإن الفروق النسبية في الأوزان الذرية للنظائر لا تتجاوز 35٪ ؛ للفترة الثالثة (Na-Ar) لا تتجاوز 20٪ ، للفترتين الرابعة (K-Kr) والخامسة (Rb-Xe) - 15٪ ؛ بالنسبة للعناصر الأثقل تكون دائمًا أقل من 10٪. فقط بالنسبة لعناصر الفترة الأولى (H - He) ، تكون الاختلافات النسبية في الذرات كبيرة جدًا - بالنسبة للهيدروجين ، يصل الحد الأقصى للفرق إلى 200٪ ، وللهيليوم - 100٪.

تسبب الأوزان الذرية غير المتكافئة للنظائر اختلافات معينة في خصائص المركبات النظيرية مثل الكثافة ، واللزوجة ، ومعامل الانكسار ، ومعامل الانتشار ، والشحنة المحددة للأيونات ، وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، تتطابق نسبة كثافات المركبات النظيرية بدقة تامة مع نسبة أوزانها الجزيئية ، والشحنات المحددة للأيونات النظيرية تتناسب عكسيا مع أوزانها الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب الاختلاف في كتل الذرات النظيرية في حدوث تغيير في مستويات الطاقة الترجمية والتناوبية والاهتزازية للجزيئات أثناء استبدالها بالنظائر ، مما يؤدي إلى اختلاف في أطياف الاهتزازات الدورانية للمركبات النظيرية.

يؤدي التغيير في مستويات الطاقة أثناء استبدال النظائر ، بدوره ، إلى تغيير في الخصائص الديناميكية الحرارية ، مثل السعة الحرارية ، والتوصيل الحراري ، وحرارة التبخر والذوبان ، وضغط البخار المشبع ، وما إلى ذلك ، على سبيل المثال ، نسبة ضغط البخار H2 و D2 هو 2.448 في - 251.1 درجة ؛ نسبة ضغط البخار لـ H2O و D2O هي 1.148 عند 20 درجة و 1.052 عند 100 درجة ؛ النسبة المقابلة لـ H216O و H218O هي 1.009 عند 23 درجة و 1.003 عند 100 درجة.

أما بالنسبة للخصائص الكيميائية للمركبات النظيرية ، فإنها تظل في الأساس دون تغيير ، لأن لا تؤثر كتلة الذرة على تكوينها الإلكتروني الذي يحدد خصائصها الكيميائية. ومع ذلك ، فإن عدم التكافؤ الديناميكي الحراري للمركبات النظيرية يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للنظائر عند توازن التبادل النظيري (تأثير النظائر الديناميكية الحرارية) ، وكذلك إلى الامتصاص التفضيلي لأحد الأشكال النظيرية على المادة الماصة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدم التكافؤ في الديناميكا الحرارية للمركبات النظيرية الأولية بالاقتران مع عدم تكافؤ مماثل لحالات الانتقال (المجمعات النشطة) في التفاعلات الكيميائية للمركبات النظيرية يسبب اختلافًا في معدلات هذه التفاعلات (تبادل النظائر الحركية). نظرًا لأن التأثيرات الديناميكية الحرارية والحركية تعتمد على الاختلافات في مستويات الطاقة الاهتزازية الدورانية والترجمة للجزيئات النظيرية ، فمن الممكن حساب تأثيرات النظائر بالطرق الإحصائية بناءً على بيانات الطيف الاهتزازي لهذه الجزيئات. تأثيرات النظائر الديناميكية الحرارية ، معبراً عنها بالانحرافات عن وحدة معامل توزيع نظائر التوازن ، لتبادل نظائر الهيدروجين في حالة التريتيوم والبروتيوم يمكن أن تصل إلى قيمة قصوى 16-18 مرة عند 20 درجة ، و 8-9 مرات في حالة الديوتيريوم والبروتيوم. بالنسبة للتبادل النظيري للعناصر الخفيفة الأخرى مثل الليثيوم ، والبورون ، والكربون ، والنيتروجين ، والكلور ، نادرًا ما تتجاوز هذه الانحرافات 10٪ ، وفي حالة العناصر الثقيلة لا تتجاوز عادةً 1٪.

يمكن أيضًا أن تكون تأثيرات النظائر الحركية ، معبرًا عنها بنسبة ثوابت معدل التفاعلات الكيميائية للمركبات النظيرية المختلفة ، كبيرة جدًا في حالة نظائر الهيدروجين. على سبيل المثال ، نسبة ثوابت المعدل لتخليق بروميد الهيدروجين وبروميد الديوتيريوم هي 5. بالنسبة لنظائر جميع العناصر الأخرى ، لا تتجاوز انحرافات هذه النسبة عن الوحدة 50٪.

يعتمد استخدام النظائر على أنها ذرات مصنفة على هويتها الكيميائية والفيزيائية الكيميائية. في الواقع ، هناك دائمًا اختلافات في خصائص النظائر ، تتميز بقيم تأثيرات النظائر. وهكذا ، فإن معرفة تأثيرات النظائر تجعل من الممكن تصحيح الاختلافات في خصائص النظائر عند استخدامها كذرات مسماة. من الواضح أن مراعاة التصحيحات المقابلة أمر ضروري عند العمل فقط مع نظائر العناصر الخفيفة وخاصة الهيدروجين.

تجعل الاختلافات في خصائص النظائر من الممكن فصل النظائر وتحديد محتواها في الخلائط النظيرية. تعتمد أي طريقة لفصل النظائر ، بالإضافة إلى التحليل الكمي للنظائر المستقرة ، على وجود تأثيرات نظيرية (في هذه الحالة ، تكون طريقة الفصل أكثر فعالية ، وكلما زاد تأثير النظائر المقابل). على سبيل المثال ، تعتمد طريقة فصل التقطير على الاختلاف في ضغط بخار المركبات النظيرية. أساس طريقة الطرد المركزي هو الاختلاف في الكثافة. تفترض طريقة الانتشار اختلافًا في معاملات الانتشار. تعتمد طرق الفصل باستخدام تفاعلات التبادل النظيري على تأثير النظائر الديناميكية الحرارية. توجد طرق لفصل النظائر تعتمد على التأثير الحركي للنظائر ، مثل طريقة التحليل الكهربائي المستخدمة على نطاق واسع لإنتاج الماء الثقيل.

3.3.3 انتشار الغاز.

يعد انتشار الغازات من خلال أقسام مسامية عند ضغط منخفض أحد الطرق الأساسيةفصل النظائر الثقيلة وكذلك العديد من النظائر الخفيفة. تستخدم طريقة انتشار الغاز الفرق في سرعات حركة جزيئات الغاز ذات الكتل المختلفة. من الواضح أنه سيكون مناسبًا فقط للمواد في الحالة الغازية.

يتم "ضخ" المركب الغازي للعنصر عند ضغوط منخفضة بدرجة كافية ~ 0.1 نيوتن / م 2 (~ 10-3 مم زئبق) من خلال قسم مسامي يحتوي على ما يصل إلى 106 ثقوب لكل 1 سم 2. تخترق الجزيئات الخفيفة الحاجز أسرع من الجزيئات الثقيلة ، لأن سرعات الجزيئات تتناسب عكسيًا الجذر التربيعيمن وزنهم الجزيئي. نتيجة لذلك ، يتم تخصيب الغاز في المكون الخفيف على جانب واحد من الحاجز والمكون الثقيل في الجانب الآخر.

دعونا نشرح مبدأ تشغيل طريقة انتشار الغاز (انظر الشكل 5).

عند سرعات حركة مختلفة للجزيئات ، إذا أجبرت على التحرك من خلال أنبوب رفيع ، فإن الجزيئات الأسرع والأخف وزنا ستتفوق على الأثقل. للقيام بذلك ، يجب أن يكون الأنبوب رقيقًا جدًا بحيث تتحرك الجزيئات خلاله واحدة تلو الأخرى. وبالتالي ، فإن النقطة الأساسية هنا هي تصنيع الأغشية المسامية للفصل. يجب ألا تتسرب وتحمل الضغط المفرط. نظرًا لأن النظير الخفيف ينتشر بشكل أسرع من النظير الثقيل ، فإن الغاز الذي يمر عبر القسم المسامي يتم إثرائه بالنظير الخفيف. بالنسبة لبعض العناصر الخفيفة ، يمكن أن تكون درجة الفصل كبيرة جدًا ، أما بالنسبة لليورانيوم فهي فقط 1.00429 (يتم إثراء تيار الإخراج لكل مرحلة بمعامل 1.00429). لذلك ، فإن مؤسسات التخصيب بانتشار الغاز هي ذات حجم دائري ، وتتألف من آلاف مراحل التخصيب.

أرز. 5 ـ مخطط طريقة الانتشار الغازي انطلاقا من الخلف الاعتماد النسبيميدان متوسط ​​السرعةالحركة الحرارية للجزيئات على كتلتها ، يمكن إثبات أن الحد الأقصى لمعامل الفصل للجزيئات النظيرية أثناء انتشارها من خلال الأقسام المسامية يتم تحديده من خلال التعبير M2 = ، M1 حيث M1 و M2 هما الأوزان الجزيئية للجزيئات النظيرية الخفيفة والثقيلة.

تعطي طريقة فصل النظائر هذه عوامل فصل منخفضة ، ولكنها تسمح بالتتابع السهل. وبالتالي ، بشكل عام ، يمكن الحصول على عامل فصل كبير.

إذا كان الاختلاف في الأوزان الجزيئية صغيرًا جدًا ، فمن الضروري تكرار هذه العملية آلاف المرات.

يتم تحديد عدد عمليات القسمة n من خلال العلاقة:

q = n ، حيث q هي درجة الفصل المطلوبة. هذه الطريقة هي أساس عمل محطات الانتشار الغازي العملاقة للحصول على 235 وحدة من سادس فلوريد اليورانيوم الغازي (~ 1.0043). للحصول على التركيز المطلوب من 235U ، حوالي 4000 عمليات فرديةانفصال.

يتكون تسلسل فصل الانتشار من العديد من الخلايا (المراحل). كل خلية

- تنقسم الغرفة إلى جزأين بواسطة قسم مسامي ، يتم ضخ خليط النظائر الغازية على أحد جانبيها. حجم المسام بترتيب متوسط ​​المسار الحر لهذه الجزيئات عند الضغط المطبق. جزء من الخليط يمر عبر القسم ويتم إثرائه بمكون الضوء ، لأن. معدل انتشاره أعلى. يتم تصريف تيار غني من جزء واحد من الغرفة ، والآخر مستنفد من الجزء الآخر. يدخل كلا التيارين إلى المراحل المقابلة من السلسلة لمزيد من الفصل. يتم أيضًا استخدام انتشار الخليط المراد فصله في بعض الغازات الأجنبية (أو يفضل في البخار) ، والذي يمكن فصله بسهولة عن الخليط عن طريق التكثيف. يتم تغذية الخليط في نفاثة البخار ، وينتشر جزء منه يحتوي على نسبة عالية من المكون الخفيف ضد تدفق البخار.

3.2.4 الانتشار في تدفق بخار (انتشار كتلة الجريان المعاكس) يحدث فصل النظائر في وعاء أسطواني (عمود) مسدود على طول المحور بواسطة غشاء يحتوي على حوالي 103 ثقوب لكل 1 سم 2. يتحرك الخليط النظيري الغازي باتجاه تدفق البخار الإضافي. بسبب التدرج (الاختلاف) في تركيز الغاز والبخار في المقطع العرضي للأسطوانة ومعامل الانتشار الأكبر لجزيئات الضوء ، فإن جزء الغاز الذي مر عبر تدفق البخار إلى الجانب الأيسر من الأسطوانة هو المخصب في ضوء النظائر. تتم إزالة الجزء المخصب من الطرف العلوي للأسطوانة جنبًا إلى جنب مع تدفق البخار الرئيسي ، ويتحرك جزء الغاز المتبقي في النصف الأيمن على طول الحجاب الحاجز ويتم إزالته من الجهاز. يتم تكثيف البخار الذي دخل إلى الجانب الأيمن. في تركيبات الفصل ، التي تتكون من عدة عشرات من أعمدة الانتشار المتصلة بالسلسلة مع سائل تبخر (الزئبق ، والزيلين ، وما إلى ذلك) ، يتم فصل نظائر النيون والأرجون والكربون والكريبتون والكبريت على مقياس معمل (حتى 1 كجم) .

3.2.5 الانتشار الحراري في هذه الحالة ، مرة أخرى ، يتم استخدام الاختلاف في سرعات الجزيئات. تميل الأخف وزنا ، في وجود اختلاف في درجة الحرارة ، إلى منطقة أكثر سخونة. يعتمد عامل الفصل على نسبة اختلاف كتلة النظائر إلى الكتلة الكلية ويكون أكبر بالنسبة للعناصر الخفيفة. تتم عملية الانتشار الحراري في أعمدة مجوفة ذات جدران مبردة وبسلك ساخن ممتد في المركز على طول العمود. مثل هذا العمود ، اعتمادًا على ارتفاعه ، يعادل العديد من الخطوات المتصلة في سلسلة.

يتم توفير التدفقات الأمامية والخلفية في العمود بواسطة التيارات الحرارية الطبيعية (يتم توجيه التيار لأعلى على طول السلك الساخن ، ولأسفل على طول الجدران). بين التدفقات في كل مقطع عرضي ، تحدث عمليات انتشار حراري ، يؤدي فرضها المتتالي إلى تراكم نظير ثقيل في أسفل العمود ، ونظير أخف في الجزء العلوي. على الرغم من بساطتها ، تتطلب هذه الطريقة الكثير من الطاقة لإنشاء التدفئة والحفاظ عليها. لذلك ، لا يتم استخدامه على نطاق واسع.

نموذجياً ، يتكون عمود الفصل بالانتشار الحراري من أنبوبين مرتبين متحد المحور يتم فيهما الحفاظ على درجات حرارة مختلفة ، ويتم حقن الخليط المراد فصله بينهما. يؤدي اختلاف درجة الحرارة T بين أسطح الأنابيب إلى إنشاء تدفق انتشار ، مما يؤدي إلى ظهور اختلاف في تركيز النظائر في المقطع العرضي للعمود. في الوقت نفسه ، يؤدي اختلاف درجة الحرارة إلى ظهور تدفقات الغاز العمودية بالحمل الحراري. ونتيجة لذلك ، تتراكم النظائر الأخف بالقرب من السطح الساخن للأنبوب الداخلي وتتحرك لأعلى. معامل الفصل = 1 + T T حيث يكون ثابت الانتشار الحراري اعتمادًا على فرق الكتلة النسبي للنظائر ، و T = (T1 + T2) / 2. تتيح طريقة الانتشار الحراري فصل النظائر في كل من المرحلتين الغازية والسائلة. يكون النطاق المحتمل للنظائر المراد فصلها أوسع مما هو عليه في حالة الفصل عن طريق الانتشار الغازي أو الانتشار في تدفق بخار. ومع ذلك ، بالنسبة للمرحلة السائلة ، فهي صغيرة. هذه الطريقة مناسبة لفصل النظائر في المختبر بسبب بساطتها وغياب مضخات التفريغ وما إلى ذلك.

تم استخدام هذه الطريقة للحصول على He بمحتوى 0.2٪ 3He (في خليط طبيعي 1.510-5٪) ، نظائر O، 15N، 13C، 20Ne، 22Ne، 35Cl، 84Kr، 86Kr بتركيز 99.5٪. تم استخدام الانتشار الحراري تجاريًا في الولايات المتحدة للتخصيب المسبق لـ 235U قبل الفصل النهائي في مصنع كهرومغناطيسي. يتكون مصنع الانتشار الحراري من 2142 عمودًا بارتفاع 15 مترًا.

3.2.6 الطرد المركزي للغاز تم تطوير هذه التقنية لأول مرة في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية ، ولكن لم يتم استخدامها تجاريًا في أي مكان حتى أوائل الستينيات. يتم الفصل بسبب الاختلاف في قوى الطرد المركزي التي تعمل على جزيئات الكتل المختلفة. (الشكل 6). في جهاز طرد مركزي يدور بسرعة محيطية عالية (100 م / ث) ، تتركز الجزيئات الأثقل في المحيط تحت تأثير قوى الطرد المركزي ، وتتركز الجزيئات الخفيفة في دوار جهاز الطرد المركزي.

يتم توجيه تدفق البخار في الجزء الخارجي مع النظير الثقيل إلى أسفل ، بينما في الجزء الداخلي مع نظير الضوء يتم توجيهه إلى الأعلى. يوفر توصيل العديد من أجهزة الطرد المركزي في سلسلة التخصيب اللازم للنظائر.

الميزة الكبرى للطرد المركزي هي أن عامل الفصل يعتمد على الاختلاف المطلق في الكتلة ، وليس على نسبة الكتلة. يعمل جهاز الطرد المركزي بشكل جيد مع كل من العناصر الخفيفة والثقيلة. لذلك ، فإن الطرد المركزي مناسب لفصل النظائر والعناصر الثقيلة. تتناسب درجة الفصل مع مربع نسبة سرعة الدوران إلى سرعة الجزيئات في الغاز. من هنا يفضل تدوير جهاز الطرد المركزي بأسرع ما يمكن. السرعات الخطية النموذجية للدوارات الدوارة هي 250-350 م / ث ، وتصل إلى 600 م / ث في أجهزة الطرد المركزي المتقدمة. عامل الفصل النموذجي هو 1.01 - 1.1.

يتم استخدام جهاز طرد مركزي غازي معاكسة ، حيث يدور الخليط ، ويتحرك صعودًا على طول محور الدوران في الجزء المركزي ، وإلى أسفل على طول المحيط. جهاز الطرد المركزي هذا عبارة عن جهاز من نوع العمود مع تكرار متكرر لتأثير الفصل الأولي (في كل مقطع عرضي) على طول اتجاه التدفقات الأمامية والعودة.

الشكل 6 مخطط طريقة الطرد المركزي للغاز

تم استخدام الطرد المركزي لفصل نظائر الكربون (مثل CCl4) والكريبتون والزينون واليورانيوم (مثل سادس فلوريد اليورانيوم).

بالمقارنة مع منشآت نشر الغاز ، فإن هذه الطريقة لها استهلاك منخفض للطاقة ، وسهولة أكبر في زيادة الطاقة. عيب الطريقة هو انخفاض إنتاجية أجهزة الطرد المركزي والحاجة إلى توفير كبير جدًا السرعات الزاوية(حوالي 60.000 دورة في الدقيقة). في الوقت الحاضر ، يعتبر الطرد المركزي للغاز هو الطريقة الرئيسية لفصل النظائر.

3.2.7 الفصل الكهرومغناطيسي.

تعتمد طريقة الفصل الكهرومغناطيسي على الفعل المختلف للمجال المغناطيسي على الجسيمات المشحونة ذات الكتل المختلفة. في الواقع ، هذه التركيبات ، المسماة كالوترونات ، هي مطيافات جماعية ضخمة. تتحرك أيونات المواد المنفصلة في مجال مغناطيسي قوي ، وتلتف بنصف قطر يتناسب مع كتلها وتسقط في المستقبلات ، حيث تتراكم (الشكل 6).

الشكل 7 مخطط طريقة الفصل الكهرومغناطيسي يتم وضع المادة التي يجب فصل نظائرها في بوتقة مصدر أيوني ، وتتبخر وتتأين.

يتم سحب الأيونات من غرفة التأين بواسطة مجال كهربائي قوي ، وتشكيلها في شعاع أيوني ، وتدخل في غرفة فصل فراغ موضوعة في مجال مغناطيسي H موجه بشكل عمودي على حركة الأيونات. تحت تأثير المجال المغناطيسي ، تتحرك الأيونات على طول دوائر مع نصف قطر انحناء متناسب مع الجذر التربيعي لنسبة كتلة الأيونات M إلى شحنتها e. ونتيجة لذلك ، يختلف نصف قطر مسار الأيونات الثقيلة والخفيفة عن بعضها البعض . هذا يجعل من الممكن جمع أيونات من نظائر مختلفة في المستقبلات الموجودة في المستوى البؤري للإعداد.

تسمح لك هذه الطريقة بفصل أي مجموعة من النظائر ، ولها درجة فصل عالية جدًا. عادةً ما يكون التمريران كافيين للحصول على إثراء أعلى من 80٪ من مادة رديئة (مع المحتوى الأولي للنظير المطلوب أقل من 1٪).

يتم تحديد أداء التركيبات الكهرومغناطيسية من خلال قيمة التيار الأيوني وكفاءة محاصرة الأيونات. في المنشآت الكبيرة ، يتراوح التيار الأيوني من عشرات إلى مئات مللي أمبير ، مما يجعل من الممكن الحصول على ما يصل إلى عدة جرامات من النظائر يوميًا (المجموع لجميع النظائر). في أجهزة الفصل المختبرية ، تقل الإنتاجية من 10 إلى 100 مرة.

تتميز الطريقة الكهرومغناطيسية بارتفاع وإمكانية الفصل المتزامن لجميع نظائر عنصر معين. عادة في المصانع الكبيرة لمرحلة واحدة من الفصل ~ 10-100 ، في المختبر - 10-100 مرة أعلى. في معظم الحالات ، عند الفصل بالطريقة الكهرومغناطيسية ، تكون مرحلة واحدة كافية ؛ ونادرًا ما يكون الفصل المتكرر للمواد النظيرية المخصبة مسبقًا للحصول على نظائر ذات تردد عالٍ بشكل خاص. يتمثل العيب الرئيسي لهذه الطريقة في الإنتاجية المنخفضة نسبيًا وتكاليف التشغيل المرتفعة والخسائر الكبيرة في المادة المراد فصلها.

الفصل الكهرومغناطيسي غير مناسب للإنتاج الصناعي:

يتم ترسيب معظم المواد داخل الكالترون ، لذلك يجب إيقافها بشكل دوري للصيانة. العيوب الأخرى هي ارتفاع استهلاك الطاقة والتعقيد وارتفاع تكلفة الصيانة والإنتاجية المنخفضة. النطاق الرئيسي لهذه الطريقة هو إنتاج كميات صغيرة من النظائر النقية للاستخدام المعملي. يتم استخدامها للحصول على النظائر المشعة اللازمة للتحليل الطيفي النووي ، لدراسة تفاعل الأيونات مع الجسم الصلب (أثناء غرس الأيونات ولأغراض أخرى).

جعلت الطريقة الكهرومغناطيسية من الممكن لأول مرة الحصول على كميات كيلوغرام من 235U.

يحتوي المصنع الكهرومغناطيسي في أوك ريدج (الولايات المتحدة الأمريكية) على 5184 غرفة فصل - "كالوترون".

نظرًا لتعدد استخداماتها ومرونتها العالية ، تُستخدم المرافق الكهرومغناطيسية لفصل نظائر ~ 50 عنصرًا من الجدول الدوري بكميات تتراوح من mg إلى مئات الجرام وهي المصدر الرئيسي لإمداد النظائر للبحث العلمي وبعض التطبيقات العملية للنظائر 3.2. 8 التخصيب الكيميائي يستغل التخصيب الكيميائي الاختلاف في معدلات التدفق والتفاعلات الكيميائية مع النظائر المختلفة. يعمل بشكل أفضل عند فصل عناصر الضوء ، حيث يكون الاختلاف كبيرًا. في الإنتاج الصناعي ، تُستخدم التفاعلات التي تحدث مع كاشفين في مراحل مختلفة (غاز / سائل ، سائل / صلب ، سوائل غير قابلة للامتزاج). هذا يجعل من السهل الفصل بين التدفقات الغنية والخفيفة. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام فرق درجة الحرارة بين المراحل ، يتم تحقيق زيادة إضافية في عامل الفصل. اليوم ، يعد الفصل الكيميائي أكثر التقنيات توفيرًا للطاقة لإنتاج الماء الثقيل. بالإضافة إلى إنتاج الديوتيريوم ، يتم استخدامه لاستخراج Li-6. في فرنسا واليابان ، تم تطوير طرق التخصيب الكيميائي لليورانيوم ، والتي لم تصل أبدًا إلى التطور الصناعي.

3.2.9 الفصل الديناميكي الهوائي يمكن اعتبار هذه الطريقة بمثابة بديل للطرد المركزي ، ولكن بدلاً من تدوير الغاز في جهاز طرد مركزي ، فإنه يدور عندما يخرج من فوهة خاصة ، حيث يتم توفيره تحت ضغط عالٍ. تم استخدام هذه التكنولوجيا من قبل جنوب إفريقيا وألمانيا.

3.2.10 AVLIS (التبخر باستخدام الليزر).

تمتص النظائر المختلفة الضوء بأطوال موجية مختلفة قليلاً. يمكن لليزر المضبوط بدقة أن يؤين انتقائيًا ذرات نظير معين.

يمكن فصل الأيونات الناتجة بسهولة ، على سبيل المثال ، بواسطة مجال مغناطيسي (الشكل 8). هذه التكنولوجيا فعالة للغاية ، ولكن لم يتم تطبيقها بعد على نطاق صناعي.

الشكل 8. مخطط طريقة التبخير بالليزر

3.2.11 التقطير التقطير (التقطير التجزيئي) يستغل الاختلاف في معدلات التبخر للنظائر ذات الكتل المختلفة. كلما كانت كتلة الذرة أصغر ، زادت سرعة تبخر هذا النظير.

هذا يعمل بشكل أفضل مرة أخرى ، على العناصر الخفيفة. تم استخدام التقطير بنجاح لإنتاج الماء الثقيل.

نظرًا لأن النظائر ، كقاعدة عامة ، لها ضغوط بخار تشبع مختلفة ، على سبيل المثال p1 و p2 ، ونقاط غليان مختلفة ، يمكن فصل النظائر عن طريق التقطير التجزيئي. يتم استخدام أعمدة تجزئة بعدد كبير من مراحل الفصل ؛

تعتمد على النسبة p1 / p2 وتناقص قيمتها مع زيادة الوزن الجزيئي ودرجة الحرارة. لذلك ، تكون العملية أكثر كفاءة في درجات حرارة منخفضة. تم استخدام التقطير للحصول على نظائر العناصر الخفيفة - 10B ، 11B ، 18O ، 15N ، 13C ، وعلى نطاق صناعي لإنتاج مئات الأطنان من الماء الثقيل سنويًا.

3.2.12 التحليل الكهربائي عند التحليل الكهربائي للماء أو محاليل مائيةالمنحلات بالكهرباء ، يحتوي الهيدروجين المنطلق عند الكاثود على كمية أقل من الديوتيريوم من الماء الأصلي. نتيجة لذلك ، يزداد تركيز الديوتيريوم في المحلل الكهربائي. تم تطبيق الطريقة على نطاق صناعي للحصول على الماء الثقيل. يتم فصل النظائر الأخرى للعناصر الخفيفة (الليثيوم والبوتاسيوم) عن طريق التحليل الكهربائي لأملاح الكلوريد الخاصة بهم فقط بكميات معملية. هذه الطريقة الأكثر فعالية للحصول على الديوتيريوم (عامل فصل أكثر من 7) تتطلب مثل هذه الكمية من الطاقة ، لأسباب اقتصادية ، إذا تم استخدامها ، ثم في مراحل التنقية اللاحقة.

3.2.13 تبادل النظائر هو تفاعل ، تكون نتيجته الوحيدة إعادة توزيع نظائر عنصر ما بين المواد المتفاعلة.

أثناء التمثيل الغذائي للنظائر ، تحتفظ المواد بتكوينها الأولي دون تغيير ولا تنتقل إلا من شكل نظيري إلى آخر. يمكن أن تحدث مثل هذه التفاعلات أيضًا بين أشكال نظيرية مختلفة لنفس المادة. تختلف احتمالات تنفيذ تفاعلات تبادل النظائر اختلافًا كبيرًا: يمكن أن تستمر في ظل ظروف متجانسة (بين مادة مذابة ومذيب ، بين مواد متفاعلة في مذيب متعادل ، في خليط من الغازات ، إلخ) ، وكذلك في ظل ظروف غير متجانسة الظروف (بين مادة صلبة وسائلة وغاز غير قابل للذوبان ، بين الغازات على سطح محفز صلب ، إلخ).

يتميز توازن التبادل النظيري بمعامل توزيع النظائر وثابت التوازن للتفاعل. معامل التوازن هو قيمة توضح عدد المرات التي تكون فيها نسبة تركيزات التوازن للنظائر في أحد مكونات التفاعل أكبر من النسبة المقابلة في الآخر. ثابت التوازن هو نسبة تركيزات التوازن للأشكال النظيرية النهائية والأولية للمكونات المتفاعلة.

من السمات المحددة لتفاعلات التبادل النظيري ، والتي تميزها عن التفاعلات الكيميائية العادية (الأولية) ، أن تركيزات المكونات المتفاعلة تظل دون تغيير ، ويتغير تركيبها النظيري فقط. تؤدي هذه الميزة إلى حقيقة أن هذه التفاعلات ، بغض النظر عن آليتها الحقيقية ، يمكن وصفها عمليًا بمعادلة حركية من الدرجة الأولى.

يستمر التبادل النظائري من خلال آليات مختلفة ، وهناك جميع الآليات المتأصلة في التفاعلات الكيميائية الأولية ، علاوة على الآليات التي ليس لها نظائر مباشرة في الكيمياء العادية.

يمكن أن يكون التبادل النظيري أحادي المراحل ومتعدد المراحل ومتجانس وغير متجانس. يمكن أن يعتمد على انتقالات الإلكترونات والأيونات والذرات ومجموعات الذرات والجزيئات الكاملة. يمكن ملاحظة المراحل الوسيطة لتفاعلات تبادل النظائر ، تفكك الجزيئات إلى جسيمات مشحونة أو غير مشحونة ، وترابط الجسيمات الفردية ، وإعادة ترتيب الذرات داخل الجزيء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التبادل النظيري لكل عنصر معين له سماته المميزة.

يستخدم التبادل النظيري على نطاق واسع في مختلف الأعمال البحثية والتحضيرية ، وكذلك في الصناعة. يتم استخدامه لفصل النظائر الطبيعية المستقرة بالطرق الكيميائية على أساس التوزيع غير المتكافئ للتوازن للنظائر بين المواد.

على سبيل المثال ، لتركيز الديوتيريوم في الإنتاج الصناعي للماء الثقيل ، يتم استخدام تفاعل التبادل النظيري:

HDS + H 2O H 2S + HDO و HD + H 2O H 2 + HDO

يستخدم التفاعل التالي لتركيز 6Li:

7 + 6 Li + 7LiZ 6 Li + LiZ (يتم إجراء التفاعل على الزيوليت) ، Z هو جذور الزيوليت.

يتيح استخدام عدة مراحل الحصول على نسبة عالية من الإثراء للهيدروجين والنيتروجين والكبريت والأكسجين والكربون والليثيوم مع النظائر الفردية.

* - * - * بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدد من الأساليب الأخرى التي يكون استخدامها محدودًا أو قيد البحث أو التحسينات التقنية. وتشمل هذه: الحصول على 3He بناءً على ظاهرة 4He الفائض ؛

الفصل بالانتشار في نفاثة غازية تفوق سرعة الصوت تتمدد في الفضاء بضغط منخفض ؛ الفصل الكروماتوغرافي على أساس الاختلافات في معدلات امتصاص النظائر ؛ طرق الفصل البيولوجية.

تتميز طرق فصل النظائر بميزات تحدد مجالات تطبيقها الأكثر فعالية. عند فصل نظائر العناصر الخفيفة ذات الأعداد الكتلية التي تبلغ حوالي 40 ، يكون التقطير وتبادل النظائر والتحليل الكهربائي أكثر فائدة وكفاءة من الناحية الاقتصادية. لفصل نظائر العناصر الثقيلة ، يتم استخدام طريقة الانتشار والطرد المركزي والفصل الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، يمكن استخدام الانتشار الغازي والطرد المركزي إذا كانت هناك مركبات غازية للعناصر.

نظرًا لوجود القليل من هذه المركبات ، فإن الإمكانيات الحقيقية لهذه الأساليب لا تزال محدودة.

يتيح الانتشار الحراري فصل النظائر في كل من الحالة الغازية والسائلة ، ولكنه لا يكفي لفصل النظائر في المرحلة السائلة. تتميز الطريقة الكهرومغناطيسية بقدرتها الكبيرة ، ولكنها ذات إنتاجية منخفضة وتستخدم بشكل أساسي مع نطاق محدود من إنتاج النظائر.

لضمان البحث العلمي والتطبيقات العملية للنظائر في روسيا ، تم إنشاء صندوق الدولة للنظائر المستقرة ، والذي يحتوي على احتياطي من النظائر لجميع العناصر تقريبًا. يتم فصل كميات كبيرة من الديوتيريوم 10B و 13 C و N و 180 و 22Ne والنظائر الأخرى بانتظام. كما تم تنظيم إنتاج العديد من المواد الكيميائية الموصوفة بالنظائر المستقرة.

3.3 فصل نظائر اليورانيوم تُستخدم التقنيات التالية لفصل اليورانيوم: الفصل الكهرومغناطيسي ، انتشار الغاز ، الانتشار الحراري السائل ، الطرد المركزي للغاز ، الفصل الديناميكي الهوائي. يجب إيلاء بعض الاهتمام للطرق التالية ، التي لم يتم تطبيقها صناعيًا بعد: التبخر بالليزر والفصل الكيميائي ، المجال المتعامد مع مسارهما. من خلال وضع مصدر الأيونات في وسط مجال مغناطيسي موحد بحيث يتم استخدام حزم أيونية متعددة في اتجاهات مختلفة ، يمكن استخدام المغناطيس الكبير بكفاءة. يتم ترتيب المجمعات بطريقة تتقاطع مع كل حزمة وتجمع بشكل منفصل النظيرين الرئيسيين 235U و U بدرجة نقاء عالية إلى حد ما. تعطي الطريقة فصلًا كبيرًا في مكان واحد.

يقترب عامل الفصل من 100٪ ، لكن إنتاجية أحد التركيبات منخفضة. يمكن زيادة الإنتاجية الإجمالية عن طريق زيادة تركيز U في منتج العلف.

تاريخيا كانت أول تقنية قادرة على إنتاج اليورانيوم المستخدم في صنع الأسلحة. تم استخدامه في الفاصل الكهرومغناطيسي Y-12 في أوك ريدج خلال الحرب العالمية الثانية.

مرحلتان فصل تكفيان لتخصيب اليورانيوم بنسبة تصل إلى 80-90٪. تم استخدام الطريقتين الأخريين المتوفرتين في ذلك الوقت - الانتشار الغازي ، والانتشار الحراري السائل - للتخصيب الأولي لليورانيوم ولزيادة محصول الفاصل الكهرومغناطيسي فيما يتعلق بمادة أولية لليورانيوم الطبيعي. تم إنتاج كل اليورانيوم المستخدم في قنبلة هيروشيما باستخدام هذه التقنية. نظرًا لارتفاع النفقات العامة ، تم إغلاق Y-12 في عام 1946. في الآونة الأخيرة ، حاول العراق فقط تصنيع هذا الأسلوب في برنامجه النووي.

انتشار الغاز. أول تقنية فصل على نطاق صناعي عملي لـ 238U و 235U. تعتمد الطريقة على الاختلاف في معدلات الحركة الحرارية لجزيئات المواد النظيرية. مركب اليورانيوم الوحيد الذي له الخصائص المطلوبة للانتشار الغازي هو سادس فلوريد اليورانيوم سادس فلوريد اليورانيوم. يصل ضغط البخار المشبع لهذا المركب إلى الغلاف الجوي عند 56 درجة مئوية.

على الرغم من أنها تتطلب آلاف المراحل للتخصيب العالي ، إلا أنها طريقة فعالة من حيث التكلفة أكثر من الفصل الكهرومغناطيسي. إن منشآت الانتشار الغازي 235U ضخمة ولها قدرة إنتاجية كبيرة. وتتمثل الصعوبة الرئيسية في إنشاء حواجز موثوقة لنشر الغاز قادرة على تحمل تأثير تآكل سادس فلوريد اليورانيوم. هناك نوعان رئيسيان من هذه الحواجز: أغشية رقيقة مسامية وحواجز مجمعة من أنابيب فردية. الأغشية عبارة عن أغشية ذات مسام تكونت بالحفر. فمثلا، حمض النيتريكسبيكة مخللات 40/60 Au / Ag (Ag / Zn) ؛ يمكن الحصول على غشاء ألومنيوم هش أو عن طريق الحفر الكهربائي لرقائق الألومنيوم. يتم تجميع الحواجز المركبة من عناصر صغيرة منفصلة معبأة في حاجز مسامي سميك نسبيًا. يستمر تصنيف تكنولوجيا تصنيع حواجز الانتشار في جميع البلدان التي طورتها. تم بناء منشأة K-25 في أوك ريدج خلال الحرب العالمية الثانية ، وتتألف من 3024 مرحلة تخصيب واستمرت في العمل حتى أواخر السبعينيات. ثبت أن تطوير مادة حاجزة مناسبة أمر صعب ، مما تسبب في بعض التأخير في تشغيل المصنع بعد الحرب ، على الرغم من أن المصنع المكتمل جزئيًا ساهم في تخزين 235U من أجل القنبلة الذرية الصغيرة التي تم إسقاطها على هيروشيما. بينما كانت الحواجز مصنوعة من مسحوق النيكل الملبد ، فشلت محاولات إنشاء أغشية واعدة من الألومنيوم المحفور كهربائياً. احتوى K-25 في الأصل على 162000 متر مربع من سطح الغشاء. أنتجت هذه المنشأة ، مع التوسعات ، غالبية اليورانيوم الكامل للجيش الأمريكي في الستينيات. مع تحسين حواجز انتشار الغاز ، زادت إنتاجية المصنع بنسبة 23 مرة. يستهلك إنتاج الانتشار كهرباء أقل بكثير مقارنة بالكهرومغناطيسية ، لكن استهلاكه لا يزال كبيرًا جدًا. في عام 1981 ، بعد التحديث ، كان لديها استهلاك طاقة محدد قدره 2370 كيلوواط ساعة / MPP-kg. على الرغم من أن اليورانيوم منخفض التخصيب مادة خام قيمة لإنتاج اليورانيوم عالي التخصيب ، لا يمكن بسهولة تحويل مصانع الانتشار الغازي منخفضة التخصيب لإنتاج يورانيوم عالي التخصيب. يتطلب التخصيب العالي العديد من المراحل الأصغر ، بسبب الانخفاض الحاد في عامل التخصيب ومشاكل الحرجية (تراكم الكتلة الحرجة لليورانيوم) في كتل أكبر. يؤدي الحجم الضخم لنظام التخصيب إلى وقت طويل لملئه بالمواد (مادة مخصبة) قبل خروج المنتج. عادةً ما يكون وقت الموازنة هذا 1-3 أشهر. تم استخدام تقنية الانتشار الغازي على نطاق واسع في العديد من البلدان ، حتى أن الأرجنتين أنشأت منشأة تخصيب عاملة لبرنامج الأسلحة السرية الخاص بها (الذي توقف الآن). في عام 1979 ، تم إنتاج أكثر من 98٪ من إجمالي اليورانيوم باستخدام هذه العملية. بحلول منتصف الثمانينيات ، انخفضت هذه النسبة إلى 95٪ مع إدخال طريقة الطرد المركزي.

الانتشار الحراري السائل ، أي تُستخدم ظاهرة تغيير توازن الانتشار للغاز في وجود اختلاف في درجة الحرارة أيضًا على نطاق واسع في ممارسة فصل النظائر.

يحدث الفصل بالانتشار الحراري لنظائر اليورانيوم في سائل سادس فلوريد اليورانيوم ، الذي يقع تحت ضغط مرتفع بين سطحين - ساخن وبارد. بسبب الاختلاف في كتل نظائر اليورانيوم والقوى الجزيئية المعقدة ، يحدث فصل النظائر.

كان الانتشار الحراري السائل أول تقنية تنتج كميات كبيرة من اليورانيوم المنخفض التخصيب. تم استخدامه في الولايات المتحدة خلال مشروع مانهاتن لزيادة كفاءة فاصل Y-12. هذا هو أبسط طرق الفصل ، ولكن أقصى درجة للتخصيب في 235U هي فقط ~ 1٪ (مصنع S-50 في أوك ريدج أنتج 0.85-0.89٪ من اليورانيوم -235 في المنتج النهائي). العيب الخطير لهذه الطريقة هو الاستهلاك العالي للطاقة.

الطرد المركزي للغاز. الطريقة السائدة لفصل النظائر للصناعات الجديدة ، على الرغم من أن المرافق الحالية هي في الغالب نشر غازي. يوفر كل جهاز طرد مركزي عامل فصل أعلى بكثير من مرحلة الغاز المفردة.

هناك حاجة إلى عدد أقل من المراحل ، حوالي ألف فقط ، على الرغم من أن تكلفة كل جهاز طرد مركزي أعلى بكثير. يتطلب الطرد المركزي للغاز ~ 1/10 من الطاقة المطلوبة للانتشار الغازي (استهلاكه للطاقة 100-250 كيلو واط في الساعة / ميل في الساعة لكل كيلوغرام) ويسمح بتوسيع نطاق أسهل. من بين الدول النووية النامية ، هذه التكنولوجيا المتطورة إلى حد ما مملوكة لباكستان والهند.

الفصل الديناميكي الهوائي. تم تطوير الفصل الديناميكي الهوائي في جنوب إفريقيا (عملية UCOR باستخدام أنابيب دوامة عند 6 بار) وألمانيا (باستخدام فوهات منحنية تعمل عند 0.25-0.5 بار). الدولة الوحيدة التي طبقت هذه الطريقة هي جنوب إفريقيا ، حيث تم إنتاج 400 كجم من اليورانيوم المستخدم في صنع الأسلحة في مصنع في فاليندابا تم إغلاقه في أواخر الثمانينيات. عامل الفصل ~ 1.015 ، استهلاك الطاقة ~ 3300 كيلوواط ساعة / MPP-kg.

التبخر باستخدام الليزر. AVLIS (فصل نظائر الليزر بالبخار الذري). لم يتم وضع التكنولوجيا قيد الإنتاج مطلقًا ؛ تم تطويرها في الولايات المتحدة خلال السبعينيات والثمانينيات. وتلاشى بسبب الوفرة المفرطة في قدرات الفصل وانخفاض الترسانة.

الفصل الكيميائي. تم تطوير الفصل الكيميائي لليورانيوم في اليابان وفرنسا ولكن ، مثل AVLIS ، لم يتم استخدامه أبدًا. تستخدم طريقة Chemex الفرنسية تيارًا معاكسًا في عمود طويل من سائلين غير قابلين للامتزاج ، يحتوي كل منهما على اليورانيوم المذاب.

تستخدم طريقة Asahi اليابانية تفاعلًا متبادلاً بين محلول مائي وراتنج مطحون ناعماً يتم من خلاله ترشيح المحلول ببطء. تتطلب كلتا الطريقتين محفزات لتسريع عملية التركيز. تحتاج عملية Chemex إلى كهرباء عند مستوى 600 كيلو وات ساعة / MPP-kg. كان العراق يطور هذه التكنولوجيا (في شكل إنتاج مختلط من Chemex / Asahi) لتخصيب اليورانيوم 235 حتى 6-8٪ والتخصيب اللاحق في الكالترون.

الاتحاد الروسي إقليم كورجان إدارة أمر منطقة بتوخوفسكي بتاريخ 4 فبراير 2013 No. 37-r Petukhovo حول الامتثال - G.Yu. أرابوفا ، م. ترجمة Andruk ... »

"Satguru Swami Vishnu Dev حول التعتيم والإثارة (استنادًا إلى مواد المحاضرة) مجتمع Laya Yoga العالمي Divya Loka

"L. ن. مشكلة اكتساب الذات الأخلاقي في الفضاء ... "

تعديلات الخوارزميات الجينية الجامعة الوطنية للفضاء. جوكوفسكي "خاي" استعراض وتحليل للتعديلات الحالية في الوراثة ... "الموافقة على سجل الدولة للمناطق الطبيعية المحمية على وجه الخصوص في جمهورية تتارستان وتعديلات على قرارات معينة صادرة عن مجلس وزراء جمهورية تتارستان .. . "

"إنتاج البولي بروبلين (PP) المواد الخام لإنتاج غاز البولي بروبلين يتكثف إلى سائل عند T = 47.7 درجة مئوية ، والتجميد عند -185.2 درجة مئوية يتم عزل البروبيلين عن الغاز الطبيعي ، والبنزين المباشر عن طريق الانحلال الحراري أو التكسير. يحتوي جزء البروبان - البروبيلين المنفصل على - 80٪ من البروبان ، بعد نزع الهيدروجين ، يتم الحصول على 98-99 ... "

"أضعف. في كلتا الحالتين ، تمتد مناطق النفوذ على طول الأنهار في حالة واحدة على طول شمال الشرق الأقصى ونيويورك ، وفي حالة أخرى على طول نهر أونيغي. / ° t \ Dvinskaya N \\ zhZfo (lip / 1.4: -h: Tseverodvinsk_ ^ Arkhangelsk Novodvinshshch.Sambded Shch X o vr "\ Kholmogorn / ..."

إيرينا فلاديميروفنا سلوفتسوفا سن اليأس. كيف تحافظ على حياة مرضية؟ متوفرة. يعمل. فحص من قبل المؤلف سلسلة "الصحة في 100!" النص المقدم من دار النشر http://www.litres.ru/pages/biblio_book/؟art=6508203 سن اليأس: كيف تحافظ على حياة كاملة؟ متوفرة. يعمل. ص ... "

«السبل الزمنية العلمية لتحسين تنظيم العمل الرقابي للسلطات الضريبية في روسيا على أساس تكيف الخبرة الخارجية Mikhaseva Elena Nikolaevna ، Shenkarenko Beatrice Andreevna ، الأكاديمية الروسية اقتصاد وطنيوالخدمة العامة في عهد رئيس الاتحاد الروسي (فرع) ، فولغوغراد البريد الإلكتروني: ... »

"جدول المحتويات في Ufa-2015: المنح ، ودورها في تنمية المجتمع 1. 3 أمثلة على الأنشطة المدفوعة من خلال المنح 2. 4 إجراءات الحصول على المنح 3. ​​5 منح من رئيس الاتحاد الروسي ...»

جامعة. لومونوسوف ، كلية الجيولوجيا [بريد إلكتروني محمي]أحد أوجه القصور الرئيسية في أي ... "القضية رقم A53-15719 / 2014 09 أبريل 2015 Resolutive ..."

نشرة علم الآثار والأنثروبولوجيا والاثنوغرافيا. 2015. رقم 3 (30) ممارسات التأثير على الطقس والحماية من الكوارث الطبيعية في كومي بغرب سيبيريا N.A. ليسكيفيتش ، أ. يتم تقديم المواد الميدانية Masharipova ، شاراك ... »

2017 www.site - "مكتبة إلكترونية مجانية - وثائق متنوعة"

تم نشر مواد هذا الموقع للمراجعة ، وجميع الحقوق ملك لمؤلفيها.
إذا كنت لا توافق على نشر المواد الخاصة بك على هذا الموقع ، فيرجى الكتابة إلينا ، وسنزيلها في غضون يوم إلى يومي عمل.

الحجم: بكسل

بدء الانطباع من الصفحة:

نسخة طبق الأصل

1 العودة إلى المحتويات I.N. محاضرة Beckman SYNERGETICS 2. محتويات الأنظمة الديناميكية 2.1 الترتيب والفوضى 2.2 أنواع الأنظمة المعقدة 2.3 اكتشاف الفوضى الحتمية 2.4 عناصر نظرية الأنظمة الديناميكية 2.5 أمثلة على الأنظمة الديناميكية ذات الفوضى الحتمية الأقل فوضى). يوجد في العالم هياكل منظمة ، هناك فوضى وظواهر عشوائية ، هناك فوضى ، أي فوضى مطلقة. هناك أيضًا فوضى حتمية ، أي اضطراب ، مرتب إلى حد ما ، مع عمليات عشوائية محددة مسبقًا جزئيًا وحتى منتظمة. يرجع الاهتمام بالفوضى الديناميكية إلى حقيقة أن هذه الظاهرة تحدث في أنظمة غير خطية ذات طبيعة فيزيائية مختلفة جدًا وتجد العديد من التطبيقات العملية. يمكن أن تحدث التذبذبات الفوضوية في أنظمة حتمية صارمة ، لكن لها عددًا من الخصائص التي تجعلها مشابهة للتذبذبات العشوائية. تشكيل صف جديدإشارات النطاق العريض المعقدة التي يتم تنفيذها بسهولة في الدوائر الإلكترونية ، يزعمون في الهندسة الراديوية دور ناقلات المعلومات لأنظمة الاتصالات السرية. في هذه المحاضرة ، سننظر نوعياً في سمات الفوضى الحتمية فيما يتعلق بالنظم الديناميكية (المبددة). 2.1 النظام والفوضى في الطبيعة والمجتمع ، هناك صراع مستمر بين النظام والفوضى. النظام هو الحالة أو الترتيب المتناغم والمتوقع والمتوقع لشيء ما. النظام هو سمة من سمات الهيكل ، مما يشير إلى درجة الاتساق المتبادل بين عناصره. في هذه المحاضرة ، سيعني النظام (الحتمية) إمكانية التنبؤ بشكل لا لبس فيه بحالة النظام في أي وقت ، بناءً على الشروط الأولية. الفوضى هي سلوك حتمي غير دوري لنظام ديناميكي حساس للغاية للظروف الأولية. يؤدي الاضطراب الصغير اللامتناهي في الشروط الحدودية لنظام ديناميكي فوضوي إلى تغيير محدود في المسار في فضاء الطور. سنفترض أن الفوضى هي حالة الفوضى المحددة. المزيد من الفوضى بالنسبة لنا سيعني عدم القدرة على التنبؤ الكامل للنظام ، وعدم انتظام الحركة ، وعدم تكرار المسارات. عادة ما يكون الترتيب تغييرًا واضحًا ومنظمًا للأحداث في المكان والزمان من حولنا. في نظرية الأنظمة الديناميكية ، يُفهم النظام على أنه عملية حتمية ، أي عملية ، يتم تحديد كل خطوة منها مسبقًا من خلال بعض الانتظامات المعروفة جيدًا ، بحيث يمكن التنبؤ بتطور النظام بنسبة 100٪. العملية الفوضوية عشوائية ولا يمكن السيطرة عليها. من المستحيل التنبؤ بتطور مثل هذه العملية ؛ لا يمكن للمرء إلا أن يثير مسألة احتمالية أحد الأشكال المختلفة لتطورها. من أمثلة العمليات الفوضوية: رمي الكرة في لعبة الروليت ، والحركة البراونية

2 جزيئات تحت تأثير عشوائي من "الجيران" ، تشكلت زوابع فوضوية من الاضطراب عندما يتدفق السائل بسرعة عالية بما فيه الكفاية ، والقطارات تسير عندما يريدون وأينما يريدون. نوع مهم من الفوضى هو الضوضاء البيضاء (فوضى الضوضاء أو الضوضاء الجزئية). الضوضاء هي تقلبات عشوائية ذات طبيعة فيزيائية مختلفة ، تتميز بتعقيد الهيكل الزمني والطيفي. يمكن أن تكون ثابتة أو غير ثابتة. الضوضاء البيضاء هي ضوضاء ثابتة ، يتم توزيع مكوناتها الطيفية بالتساوي على النطاق الكامل للترددات المعنية. مثال على الضوضاء البيضاء هو ضوضاء شلال قريب. حصلت على اسمها من الضوء الأبيض الذي يحتوي على موجات كهرومغناطيسية من ترددات النطاق المرئي بأكمله للإشعاع الكهرومغناطيسي. فرّق بين الحركات العشوائية والفوضوية. يشير المصطلح الأول إلى الحالات التي تكون فيها القوى المؤثرة غير معروفة أو بعض الخصائص الإحصائية للمعلمات معروفة. يستخدم مصطلح "الفوضى" في تلك المشاكل الحتمية حيث لا توجد قوى أو معلمات عشوائية أو غير متوقعة ، والتي تظهر مسارات حركتها اعتمادًا قويًا على الظروف الأولية. أرز. 1. a حركة الكرة بعد عدة اصطدامات مع جوانب طاولة بلياردو بيضاوية الشكل. يمكن وصف هذه الحركة بمجموعة منفصلة من الأرقام (s i، j i) تسمى خريطة ؛ ب حركة جسيم في زوج من الآبار المحتملة تحت تأثير إثارة دورية. في ظل ظروف معينة ، يقفز الجسيم بشكل دوري من اليسار (L) إلى اليمين (R) والعودة: LRLR ... أو LLRLLR ... إلخ. في ظل ظروف أخرى ، تكون القفزات فوضوية. تسلسل الأحرف L و R غير مرتب. القمار مثال كلاسيكي على الفوضى. ومع ذلك ، فإن المقامرة ليست عملية حتمية ، حيث توجد فرص كثيرة فيها. على الرغم من أن نظرية الأنظمة الديناميكية الفوضوية تستخدم أساليب نظرية الاحتمالات ، إلا أنها ليست جزءًا منها الإحصاء الرياضي. الفوضى هي بعض العمليات العشوائية التي يتم ملاحظتها في الأنظمة الديناميكية التي لا تتأثر بالضوضاء أو أي قوى عشوائية. اتضح أن العديد من الأنظمة الحتمية تمامًا يمكن أن تظهر سلوكًا فوضويًا لا يمكن التنبؤ به. تبين أن العملية "العشوائية" هي حل لمعادلة تفاضلية بسيطة أو أكثر. يؤدي هذا إلى ظهور مشكلة عدم القدرة على التنبؤ بالسلوك طويل الأجل للأنظمة الفوضوية الحتمية والحاجة إلى استخدام وصف إحصائي. على التين. يوضح الشكل 1 مثالين لأنظمة ميكانيكية تتسم ديناميكياتها بالفوضى. المثال الأول هو تجربة كرة تضرب وترتد عن جوانب طاولة بلياردو بيضاوية الشكل. إذا كانت التصادمات مرنة ، فسيتم الحفاظ على الطاقة ، ولكن بالنسبة للطاولات الإهليلجية ، تتجول الكرة حول الطاولة ، ولا تكرر مسارها أبدًا. تجربة أخرى هي كرة في جهد يتكون من بئرين. إذا كان الجدول الذي يقف عليه الجهاز لا يتأرجح ، فإن هذه الكرة لها حالتان من التوازن. ومع ذلك ، إذا تذبذب الجدول ، مما يؤدي إلى حركة دورية ذات سعة كبيرة بدرجة كافية ، تبدأ الكرة في القفز بشكل عشوائي من ثقب إلى آخر ؛ وبالتالي ، فإن التعرض الدوري لترددها يسبب استجابة مضطربة مع طيف واسع من الترددات. إن إثارة طيف مستمر من الترددات الواقعة تحت تردد الصدم هي إحدى سمات التذبذبات الفوضوية (الشكل 2). أرز. 2. طيف القدرة (تحويل فورييه) للحركة الفوضوية في زوج من الآبار المحتملة. خاصية أخرى للأنظمة الفوضوية هي فقدان المعلومات حول الظروف الأولية. دع التنسيق

3 يقاس بدقة Dx ، وتقاس السرعة بدقة Dv. دعونا نقسم مستوى سرعة الإحداثيات (مستوى الطور) إلى خلايا بمساحة DxDv (الشكل 3) ، إذا تم تقديم الشروط الأولية بالضبط ، فسيكون النظام موجودًا في مكان ما في المنطقة المظللة على مستوى الطور. ولكن إذا كان النظام فوضويًا ، فإن عدم اليقين هذا يزداد بمرور الوقت ، ويزداد حجم الخلايا N (t) (الشكل 3). الزيادة في عدم اليقين الموصوفة في القانون ht N »N0e ، (1) هي الثانية خاصية مميزةأنظمة فوضوية. يرتبط الثابت h بالانتروبيا (نظرية المعلومات) وأس ليابونوف (مقياس للسرعة التي تتباعد فيها المسارات القريبة لنظام ما). أرز. 3. توضيح لتزايد عدم اليقين ، أو فقدان المعلومات في نظام ديناميكي. يوضح المربع المظلل في الوقت t = t 0 عدم اليقين في معرفة الظروف الأولية. بين النقيضين: النظام والفوضى ، هناك مساحة شاسعة من الفوضى الحتمية (المنظمة إلى حد ما). تشير الفوضى الحتمية إلى عشوائية محدودة ، ويمكن التحكم فيها وحتى التنبؤ بها لفترات زمنية قصيرة في المستقبل. تذكر أن مبدأ الحتمية يقول: إذا عرفنا الحالة الحالية لنظام ما وقوانين تطوره ، فيمكننا حينئذٍ التنبؤ بالسلوك المستقبلي لهذا النظام. مثال: الكون "الميكانيكي" الكلاسيكي لنيوتن ، حيث يكون موقع الكواكب مثل حركة عقارب الساعة متعددة العقارب. هنا يتم التنبؤ بالمستقبل بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك ، توجد في الطبيعة أنظمة حتمية تمامًا بالمعنى النيوتوني ، ولكن لا يمكن حساب مستقبلها في نطاق معين من المعلمات من حيث المبدأ. تُعرف هذه الظاهرة بالفوضى الحتمية أو نظرية الفوضى. نعني بالفوضى القطعية نظامًا يتصرف بطريقة فوضوية بدون ضوضاء وعشوائية. دعونا نفكر في المواقف التي تصبح فيها العملية العشوائية حتمية ، وتوجد عناصر السلوك العشوائي الفوضوي في العملية الحتمية. ومن الأمثلة على هذه الأنظمة الغلاف الجوي ، والتدفقات المضطربة ، وبعض أنواع عدم انتظام ضربات القلب ، والمجموعات البيولوجية ، والمجتمع كنظام اتصال وأنظمته الفرعية: الاقتصادية والسياسية وغيرها. الأنظمة الاجتماعية، بوليمرات متبلورة جزئيًا ، إلخ. ومن الأمثلة النموذجية على الفوضى الحتمية مياه الجداول الجبلية. إذا رميت ورقتين في هذا النهر ، واحدة تلو الأخرى ، فحينئذٍ ستكونان على الأرجح بعيدين عن بعضهما البعض. في نظام مثل هذا ، يؤدي اختلاف بسيط في الشروط الأولية (مواضع الأوراق) إلى تباين كبير في الإخراج. هل يمكننا توقع نتيجة لعبة البلياردو؟ لا! حتى مشكلة كرة البلياردو التي ترتد عن الألواح على طاولة مستوية تمامًا تتحلل في حالة عدم اليقين بسبب عدم الدقة في قياس الزاوية التي تقترب فيها الكرة من اللوحة في البداية. يبدو أن سلوك النظام الحتمي عشوائي ، على الرغم من أنه يتحدد بقوانين حتمية. سبب ظهور الفوضى هو عدم الاستقرار (الحساسية) فيما يتعلق بالشروط والمعلمات الأولية: يؤدي التغيير البسيط في الحالة الأولية بمرور الوقت إلى تغييرات كبيرة عشوائية في ديناميكيات النظام (الشكل 4). نظرًا لأن الحالة الأولية للنظام المادي لا يمكن تحديدها تمامًا تمامًا (على سبيل المثال ، بسبب قيود أدوات القياس) ، فمن الضروري دائمًا مراعاة بعض المناطق (وإن كانت صغيرة جدًا) من الظروف الأولية. عند التحرك في منطقة محدودة من الفضاء ، يؤدي الاختلاف الأسي للمدارات القريبة بمرور الوقت إلى اختلاط النقاط الأولية في جميع أنحاء المنطقة. بعد هذا الخلط ، لا معنى للحديث عن إحداثيات الجسيم ، ولكن يمكنك العثور على احتمال وجوده في مرحلة ما.

4 تين. 4. الأنظمة المستقرة وغير المستقرة. مثال على النظام الديناميكي غير المستقر هو الغاز ثنائي الأبعاد لهينريش لورنتز (1902). وتتكون من دوائر من نفس نصف قطر المشتتات المنتشرة عشوائيًا فوق المستوى ، ونقطة مادة (جسيم) تتحرك بسرعة ثابتة بينهما ، في كل مرة تشهد انعكاسًا مرآويًا عند الاصطدام. يمكن إقناع المرء بعدم استقرار مثل هذا النظام من خلال النظر في مسارين قريبين لجسيم يخرج من نفس النقطة. من التين. يمكن أن نرى من الشكل 5 أنه بعد حدثين نثر بالفعل ، تصبح الزاوية بين المسارات ، التي تكون في البداية أقل من 1 ، أكبر من π / 2: تتباعد المسارات القريبة في البداية بسرعة كبيرة ، أي الجسيم "ينسى" الشروط الأولية. ("النسيان" يعني ذلك مع اختلاف بسيط في الشروط الأولية الخصائص الإحصائيةالمسارات لا تتغير). في أوقات قصيرة ، لا يزال من الممكن التنبؤ بسلوك النظام ، ومع ذلك ، بدءًا من لحظة معينة ، يتعين على المرء استخدام نهج إحصائي. أرز. 5. "فقدان الذاكرة" وتباعد المسارات القريبة نتيجة عدم استقرار الحركة في غاز ثنائي الأبعاد بواسطة G.Lorenz. ظرف مهم هو حقيقة أن درجة تنظيم الفوضى يمكن حسابها في كثير من الأحيان. يتم إعطاء المقياس من خلال هندسة الفركتلات. سنتعامل مع هذا في المحاضرات اللاحقة من هذه الدورة. 2.2 أنواع الأنظمة المعقدة لحظة أوليةفي وقت ما في الفضاء لتحديد مستقبله في أي نقطة زمنية تالية. اعتمادًا على درجة تعقيد الكائن نفسه ، يمكن أن يكون هذا القانون حتميًا أو احتماليًا ، ويمكنه وصف تطور الكائن فقط في الوقت المناسب ، أو في الفضاء فقط ، أو يمكنه وصف التطور المكاني الزماني. يوجد أنواع مختلفةالأنظمة. النظام المحافظ هو نظام فيزيائي ، يكون عمل القوى المحافظة فيه مساويًا للصفر والذي يتم من أجله قانون حفظ الطاقة الميكانيكية ، أي أن مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للنظام ثابت. الحجم في فضاء الطور ثابت. مثال على النظام المحافظ هو النظام الشمسيوالبندول المتأرجح (إهمال الاحتكاك في محور التعليق ومقاومة الهواء). النظام الديناميكي هو تجريد رياضي مصمم لوصف ودراسة تطور الأنظمة في الوقت المناسب. إنه نظام ذو حالة. يصف ديناميكيات عملية ما ، وهي: عملية انتقال النظام من حالة إلى أخرى. فضاء الطور للنظام هو مجموع جميع الحالات المقبولة للنظام الديناميكي. في هذا الطريق، نظام ديناميكيتتميز بحالتها الأولية والقانون الذي بموجبه ينتقل النظام من الحالة الأولية إلى حالة أخرى. يتميز النظام الديناميكي بالاستقرار (قدرة النظام على البقاء لفترة طويلة بشكل تعسفي بالقرب من موضع التوازن أو على مشعب معين) والخشونة (الحفاظ على الخصائص لإجراء تغييرات صغيرة في بنية النظام الديناميكي ؛ " النظام هو النظام الذي لا تتغير خصائصه النوعية للحركة مع تغيير صغير بما فيه الكفاية في المعلمات.

5 حالة خاصة من النظام الديناميكي هي نظام تبديد ، وهو نظام ديناميكي مفتوح يتم فيه ملاحظة زيادة في الانتروبيا. أرز. 6. خلط البلاستيسين الملون في كرة بعد التكرارات المتتالية لشاشة Smale Horseshoe ، أي التسطيح والطي إلى النصف. نظام التبديد هو نظام مفتوح يعمل بعيدًا عن التوازن الديناميكي الحراري. هذه حالة مستقرة تحدث في وسط غير متوازن تحت حالة تبديد (تبديد) الطاقة التي تأتي من الخارج. يتميز بالمظهر التلقائي لهيكل معقد وفوضوي في كثير من الأحيان. سمة مميزة من هذه الأنظمة ، وعدم حفظ الحجم في فضاء الطور. النظام الديناميكي هو أي كائن أو عملية يتم فيها تعريف مفهوم الحالة بشكل لا لبس فيه على أنه مجموعة من كميات معينة في لحظة معينة من الوقت ويتم وضع قانون يصف التغيير (التطور) للحالة الأولية بمرور الوقت. يسمح هذا القانون بالتنبؤ بالحالة المستقبلية للنظام الديناميكي من الحالة الأولية. يعتمد الجهاز الرياضي المستخدم في الوصف الكمي لقانون تطور الأنظمة الديناميكية على استخدام المعادلات التفاضلية والتعيينات المنفصلة ونظرية الرسم البياني وسلاسل ماركوف وما إلى ذلك. يُنظر إلى النموذج الرياضي للنظام الديناميكي إذا تم تقديم معلمات (إحداثيات) النظام التي تحدد حالته بشكل فريد ، ويتم الإشارة إلى قانون التطور. وبالتالي ، فإن النظام الديناميكي = مجموعة من المعلمات + عامل تطور. يمكن وصف تطور النظام بكل من المعادلات التفاضلية والتعيينات (المعادلات ذات الوقت المنفصل). يمكن وصف الأنظمة الديناميكية بواسطة معادلات خطية (أنظمة خطية) أو غير خطية (أنظمة غير خطية). الأنظمة ذات الوقت المستمر والمتقطع (التعاقبات) ممكنة. يتم تمثيل مجموعة مهمة من الأنظمة الديناميكية من خلال الأنظمة التي تكون فيها التذبذبات ممكنة. هناك أنظمة تذبذبية خطية وغير خطية ، مجمعة وموزعة ، محافظة ومشتتة ، مستقلة وغير مستقلة. تمثل أنظمة التذبذب الذاتي فئة خاصة. الفوضى الحتمية هي مفهوم رياضي مجرد يشير إلى عملية حتمية في نظام حتمي غير خطي ، بسبب خاصية هذا النظام لإظهار عدم الاستقرار ، وهو اعتماد حساس لديناميات النظام على الاضطرابات الصغيرة. تعليق. من الضروري التمييز بين الفوضى الحتمية في الأنظمة التبديدية (على سبيل المثال ، البندول المتحمس مع الاحتكاك) وفي الأنظمة المحافظة (على سبيل المثال ، حركة الكواكب ، طاعة معادلات هاميلتوني). عامل هاميلتوني ، عامل هاميلتوني ، مشغل إجمالي للطاقة ، H = E + U ، حيث E هو مشغل الطاقة الحركية ، U هو مشغل الطاقة الكامن. مرادف للفوضى الحتمية هو الفوضى الديناميكية ، وهي ظاهرة في نظرية الأنظمة الديناميكية التي يبدو فيها سلوك النظام غير الخطي عشوائيًا على الرغم من كونه محددًا بقوانين حتمية. كلا المصطلحين متكافئان تمامًا ويستخدمان للإشارة إلى اختلاف كبير بين الفوضى كموضوع للدراسة العلمية في التآزر والفوضى بالمعنى العادي. عكس الفوضى الديناميكية هو التوازن الديناميكي وظاهرة الاستتباب.

6 من الظروف المهمة حقيقة أن الديناميكيات الفوضوية في الأنظمة التبديدية تتطور داخل بنية معينة. يصعب دراسة هذا الهيكل بالطرق المعتادة لدراسة الديناميكيات ، على سبيل المثال ، عن طريق رسم اعتماد الاستجابة في الوقت المناسب أو الحصول على الطيف الترددي. يجب البحث عن الترتيب في فضاء الطور (على طول المحاور التي تم رسم إحداثياتها وسرعتها). على طول الطريق ، يمكن أن نجد أن الحركات الفوضوية لها بنية كسورية. تتميز الفوضى الحتمية بوجود عملية دورية يتم إعادة إنتاج مسارها ، أي. بعد تكرار الحالة الأولية ، يتم إعادة نفس المسار مرة أخرى ، بغض النظر عن مدى تعقيده. هذا يجعل من الممكن التنبؤ بالمستقبل من خلال معلمات إحدى فترات تكرار المسار. ومع ذلك ، من الضروري مراعاة خصائص أنظمة التوازن وعدم التوازن. تسمح الأنظمة المفتوحة غير المتوازنة بحالات هيكلية جديدة. تتسبب الأنظمة التبادلية ، بغض النظر عن نوع الاستقرار ، في انخفاض حجم المرحلة في الوقت المناسب إلى الصفر. لذلك يمكن للنظام التبديد أن ينتقل إلى حالة منظمة نتيجة لعدم استقرار حالة الاضطراب السابقة. يصل الهيكل المشتت المستقر في البداية في سياق تطوره إلى حالة حرجة تتوافق مع عتبة استقرار الهيكل ، ويبدأ في التذبذب ، وتؤدي التقلبات الناشئة فيه إلى التنظيم الذاتي لهيكل جديد أكثر استقرارًا عند مستوى هرمي معين تطور. في الوقت نفسه ، من المهم ، كما هو الحال في الأنظمة البيولوجية ، التحكم في انتقالات الاستقرار وعدم الاستقرار والاستقرار من خلال التغذية الراجعة التراكمية. وهو يختلف عن التعليقات المنظمة خارجيًا من حيث أنه يسمح بالتنظيم الذاتي مثل هذا الهيكل الداخلي الذي يزيد من درجة تنظيمه. لذا فإن التراكمي استجابةنظرًا للطاقة الداخلية المتراكمة ، فإنه يسمح للنظام بإجراء ليس فقط التفاعل العكسي ، مع الأخذ في الاعتبار المعلومات الواردة حول الحالة الحرجة السابقة ، ولكن أيضًا لضمان الحفاظ أو زيادة تنظيم الهياكل. أمثلة على الأنظمة الديناميكية الفوضوية هي حدوة حصان Smale وتحول الخباز. حدوة حصان Smale هي مثال على نظام ديناميكي اقترحه Steve Smale يحتوي على عدد لا حصر له من النقاط الدورية (وديناميات فوضوية) ، وهذه الخاصية لا تنهار في ظل اضطرابات صغيرة في النظام. أرز. 7. تطور حدوة حصان Smale. وفقًا لخوارزمية حدوة الحصان Smale ، يتم ضغط مربع الوحدة في اتجاه واحد (أفقيًا) ويتم تمديده في اتجاه آخر (عموديًا) ، بينما يتم تقليل المساحة. ثم يتم ثني الشريط الناتج على شكل حدوة حصان وإدخاله مرة أخرى في المربع الأصلي. يتم تكرار هذا الإجراء عدة مرات. في النهاية ، يتم تشكيل مجموعة ذات منطقة صفرية ، والتي لها هيكل كانتور في المقطع العرضي ، حالة خاصة للهندسة الكسورية (انظر مسار محاضرات IN Beckman "Fractals"). سننظر في شكل جاذب Smale لاحقًا في هذه المحاضرة. أرز. 8. رسم خرائط حدوة الحصان الصغيرة: التمدد والتقلص والطي بعد عدد كبير من تكرارات الخرائط يؤدي إلى بنية كسورية. خريطة الخباز هي خريطة غير خطية لمربع الوحدة على نفسها ، مما يُظهر سلوكًا فوضويًا. يأتي اسم "بيكر عرض" من تشابهه مع عجين العجين. نظرًا لأن التعيين يتكون من التمدد على طول المحور السيني والانكماش على طول المحور الصادي ، فإن المسارات القريبة تتباعد بشكل كبير في الاتجاه الأفقي.

7 اتجاه وتلتقي في الاتجاه العمودي. من تسلسل رمزي عشوائي ، يتم إنشاء مسار فوضوي يمر بشكل تعسفي بالقرب من كل نقطة من المربع (ergodicity). تحت تأثير التعيين ، تتحول أي منطقة محددة إلى مجموعة من الخطوط الأفقية الضيقة ، والتي ، بعد عدد معين من التكرارات ، ستغطي مربع الوحدة بالتساوي (خلط عشوائي). التحول قابل للانعكاس ؛ عند التكرار في الاتجاه المعاكس ، سيتم تقسيم أي منطقة إلى خطوط عمودية ضيقة وسيتم أيضًا خلطها فوق المربع بأكمله. مثال آخر على الفوضى الحتمية هو لعبة البلياردو Hadamard ، أي البلياردو ، حيث يتم استخدام سطح دائري ذي انحناء سلبي بدلاً من طاولة مسطحة. حساب مسار الكرة على طاولة البلياردو Hadamard "غير قابل للاستخدام تمامًا" لأن عدم اليقين الصغير المتأصل في الظروف الأولية يؤدي إلى قدر كبير من عدم اليقين في المسار المتوقع إذا انتظرنا طويلاً بما يكفي لجعل التنبؤ عديم الفائدة. أرز. 9. عرض بيكر. يتكون التحول من ضغط منتظم للمربع مرتين في الاتجاه الرأسي وتمتد في الاتجاه الأفقي. بعد ذلك ، يجب قطع النصف الأيمن ووضعه على اليسار. يوضح الشكل عمل التكرارات الأولين. تسمح أنظمة الفوضى القطعية بموقف مختلف تجاه استخدام الأساليب الإحصائية لتحسين موثوقية التجربة. وفقًا للإحصاءات الرياضية التقليدية ، كلما زادت التجارب الموازية التي أجريناها ، كلما تم إنشاء التبعيات قيد الدراسة بشكل أكثر موثوقية. هذا لا ينطبق على الإطلاق على الأنظمة الحتمية ؛ هنا ، يحدث تأثير عدم إمكانية إعادة النتائج الأساسية للتجربة. يمكننا إعداد نفس التجربة ، وإعادة إنتاج الشروط الأولية بأكثر الطرق دقة ، والحصول على نتائج قابلة للتكرار ، ولكن في مرحلة ما (لا يمكننا التنبؤ بها) ، ستبدأ الملاحظات في إعطاء نتائج مختلفة تمامًا. هذا يرجع إلى ظاهرة الركود المداري ، والتي تتضح من خلال الأمثلة الثلاثة التي تم النظر فيها للتو. 2.3 اكتشاف الفوضى الحتمية سيبدأ اعتبار الفوضى الحتمية بنظرية السلوك العشوائي للأنظمة التبديدية الديناميكية. سنكون مهتمين بالسلوك العشوائي لنظام حتمي تمامًا ، يمكن التنبؤ بدقة بتطوره بمرور الوقت (وهذا مؤكد في نطاق واسع من تغييرات المعلمات) ، ولكن بالنسبة لبعض قيم الظروف الأولية (وغير مهمة للغاية) ، يبدأ في التقلب بشكل عشوائي ويصبح سلوكه فوضوياً لا يمكن التنبؤ به. كما تظهر التجربة اليومية ، بالنسبة للعديد من الأنظمة الفيزيائية ، تؤدي التغييرات الصغيرة في الظروف الأولية إلى تغييرات صغيرة في النتيجة. لذلك ، على سبيل المثال ، لن يتغير مسار السيارة قليلاً إذا تم تدوير عجلة القيادة قليلاً. لكن هناك حالات يكون فيها العكس هو الصحيح. يعتمد الجانب الذي ستسقط عليه العملة المعدنية على حافتها على اللمسة الضعيفة. يُظهر تعاقب الرؤوس وذيول القرعة بالعملة سلوكًا غير منتظم أو فوضوي بمرور الوقت ، نظرًا لأن التغييرات الصغيرة للغاية في الظروف الأولية يمكن أن تؤدي إلى نتائج مختلفة تمامًا. حتى وقت قريب نسبيًا ، كان يُعتقد أن السلوك العشوائي للنظام هو استثناء ، وجميع الأنظمة تقريبًا حتمية. ومع ذلك ، أصبح من الواضح الآن أن الحساسية العالية للظروف الأولية ، التي تؤدي إلى السلوك الفوضوي في الوقت المناسب ، هي خاصية نموذجية للعديد من الأنظمة. مثل هذا السلوك ، على سبيل المثال ، يوجد في خلايا القلب التي يتم تحفيزها بشكل دوري ، في الدوائر الإلكترونية ، عندما يحدث الاضطراب في السوائل والغازات ، في التفاعلات الكيميائية ، في الليزر ، إلخ. من وجهة نظر الرياضيات ، في جميع الأنظمة الديناميكية غير الخطية مع المزيد أكثر من درجتين من الحرية (خاصة في العديد من النماذج البيولوجية والأرصاد الجوية والاقتصادية) يمكن للمرء

8 لاكتشاف الفوضى ، وبالتالي ، في أوقات طويلة بما فيه الكفاية ، يصبح سلوكهم غير متوقع. بالنسبة للنظام المادي الذي يتم تحديد سلوكه في الوقت المناسب ، هناك قاعدة في شكل معادلات تفاضلية تحدد مستقبله بناءً على شروط أولية معينة. من الطبيعي أن نفترض أن الحركة الحتمية منتظمة إلى حد ما وبعيدة عن كونها عشوائية ، لأن الحالات المتتالية تتطور باستمرار عن الأخرى. هذا يعني أنه في الميكانيكا الكلاسيكية يجب أن تكون جميع المعادلات قابلة للتكامل. لكن في عام 1892 ، عرف أ. بوانكاريه أنه في بعض الأنظمة الميكانيكية ، التي يتم تحديد تطورها بمرور الوقت من خلال معادلات هاملتون ، يكون السلوك الفوضوي غير المتوقع ممكنًا. ومن الأمثلة على ذلك مشكلة الأجسام الثلاثة غير القابلة للتكامل ، والتي تؤدي في ظل ظروف معينة إلى مسارات فوضوية تمامًا. حالة معينة لمشكلة الأجسام الثلاثة هي حركة جسيم اختبار في مجال الجاذبية لكتلتين نقطيتين ثابتتين. حتى لو حدثت الحركة في مستوى واحد ، فإن مسار الجسيم يبدو معقدًا ومربكًا للغاية. إما أن تلتف حول إحدى الجماهير ، ثم تقفز فجأة إلى أخرى (الشكل 10). في البداية تتباعد المسارات القريبة بسرعة كبيرة. أرز. 10. حركة جسيم اختبار بالقرب من كتلتين متطابقتين. يُظهر الجزء العلوي الجزء الأول من المسار ، ويظهر الجزء السفلي استمراره. من المعروف الآن أن هناك العديد من الأنظمة غير القابلة للتكامل في الميكانيكا. 60 عامًا بعد بوانكير كولموغوروف 1954 ؛ أثبت Arnold 1963 و Moser 1967 أن الحركة في فضاء الطور في الميكانيكا الكلاسيكية ليست منتظمة تمامًا ولا غير منتظمة تمامًا ، ويعتمد نوع المسار على اختيار الظروف الأولية (تسمى الآن هذه العبارة نظرية KAM). وبالتالي ، فإن الحركة المنتظمة المستقرة هي استثناء في الميكانيكا الكلاسيكية. وجد عالم الأرصاد الجوية الأمريكي إدوارد لورينتز (1961) ، عند نمذجة هواء الغلاف الجوي الساخن بشكل غير متساوٍ ، أنه حتى نظام بسيط من ثلاث معادلات تفاضلية غير خطية مقترنة من الدرجة الأولى يمكن أن يؤدي إلى مسارات فوضوية تمامًا (هذا هو المثال الأول للفوضى الحتمية في الأنظمة التبديدية) . قام E.Lorenz بحساب قيم الحل لفترة طويلة ، ثم أوقف الحساب. كان مهتمًا ببعض التفرد في الحل الذي نشأ في منتصف فترة العد ، وبالتالي كرر الحسابات من تلك اللحظة. من الواضح أن نتائج العد الثاني قد تزامنت مع نتائج العد الأصلي إذا القيم الأوليةللحساب المتكرر كانت مساوية تمامًا للقيم التي تم الحصول عليها مسبقًا لهذه النقطة الزمنية. قام Lorentz بتغيير هذه القيم بشكل طفيف ، مما أدى إلى تقليل عدد المنازل العشرية الصالحة. كانت الأخطاء التي تم تقديمها بهذه الطريقة صغيرة للغاية. الحل المحسوب حديثًا لبعض الوقت يتفق جيدًا مع الحل القديم. ومع ذلك ، مع تقدم العد ، زاد التناقض ، وبدا الحل الجديد أقل شبهاً بالحل القديم. ما لاحظه لورنتز يسمى الآن الاعتماد الأساسي على الظروف الأولية ، السمة الرئيسية المتأصلة في الديناميات الفوضوية. تسمى التبعية الجوهرية أحيانًا بتأثير الفراشة. يشير هذا الاسم إلى عدم القدرة على عمل تنبؤات جوية طويلة المدى. أوضح لورنز نفسه هذا المفهوم في مقال بعنوان "القدرة على التنبؤ: هل يمكن لخفقان أجنحة الفراشة في البرازيل أن يؤدي إلى تكوين إعصار في تكساس؟". يمكن! علاوة على ذلك ، من خلال الفوضى الحتمية ، فإننا نعني الحركة غير المنتظمة أو الفوضوية الناتجة عن أنظمة المعادلات غير الخطية التي تحدد القوانين الديناميكية لها بشكل فريد التطور الزمني لحالة النظام مع ما قبل التاريخ المعروف. الفوضى الحتمية = نظام المعادلات غير الخطي + عدم الاستقرار الفوضى الحتمية تختلف عن الحركة المنتظمة في المسارات المعقدة غير المتكررة والسلوك غير المتوقع للنظام في الأوقات الكبيرة. تختلف الفوضى الحتمية عن العملية العشوائية في أن عدم الانتظام فيها يأتي من النظام نفسه ، وليس من عامل خارجي (ضوضاء ، تقلبات).

9 التين. 11. ظهور الفوضى في أوقات طويلة. أمثلة على الأنظمة غير الخطية التي تتجلى فيها الفوضى القطعية هي: بندول مع إثارة ، سوائل بالقرب من عتبة الاضطراب ، ليزر ، أجهزة بصرية غير خطية ، تقاطع جوزيفسون (تأثير جوزيفسون هو ظاهرة تدفق تيار فائق التوصيل عبر طبقة رقيقة عازلة تفصل بين موصلين فائقين) تفاعلات كيميائية ، أنظمة كلاسيكية تشمل العديد من الأجسام (مشكلة الأجسام الثلاثة) ، معجلات الجسيمات ، الموجات غير الخطية المتفاعلة في البلازما ، النماذج البيولوجية لديناميكيات السكان ، خلايا القلب المحفزة ، إلخ. كما هو معروف ، يمكن حل المعادلات التفاضلية أو الفروق الخطية عن طريق تحويل فورييه ولا تؤدي إلى الفوضى. ويمكن أن تؤدي المعادلات غير الخطية إلى الفوضى ، ولكن من المهم أن نفهم أن اللاخطية شرط ضروري ولكنه ليس كافيًا لحدوث الحركة الفوضوية. السلوك الفوضوي الذي يمكن ملاحظته بمرور الوقت ليس بسبب مصادر خارجية الضوضاء ، ليس بسبب عدد لا حصر له من درجات الحرية ، وليس بسبب عدم اليقين المرتبط بميكانيكا الكم (الأنظمة قيد الدراسة كلاسيكية بحتة). يتم تحديد السبب الجذري الحقيقي لعدم الانتظام من خلال خاصية الأنظمة غير الخطية للفصل السريع بين المسارات القريبة في البداية بشكل سريع في منطقة محدودة من مساحة الطور (على سبيل المثال ، ثلاثي الأبعاد في نظام لورنتز). من المستحيل التنبؤ بالسلوك طويل المدى لهذه الأنظمة ، حيث لا يمكن تحديد الشروط الأولية إلا بدقة محدودة ، وتزيد الأخطاء بشكل كبير. عند حل مثل هذا النظام غير الخطي من المعادلات على جهاز كمبيوتر ، تعتمد النتيجة في أوقات بعيدة بشكل متزايد على عدد متزايد من الأرقام في أرقام (غير منطقية) تمثل الشروط الأولية. نظرًا لتوزيع الأرقام في الأعداد غير المنطقية بشكل غير منتظم ، يصبح المسار فوضوياً. تبرز هنا عدة أسئلة أساسية: - هل من الممكن التنبؤ (على سبيل المثال ، من خلال شكل المعادلات التفاضلية المقابلة) ما إذا كانت الفوضى الحتمية تتحقق في النظام؟ - هل من الممكن تعريف مفهوم الحركة الفوضوية بدقة أكبر من وجهة نظر الرياضيات وتطوير الخصائص الكمية لها؟ - ما هو تأثير هذه النتائج على مجالات الفيزياء المختلفة؟ هل يعني وجود فوضى حتمية نهاية القدرة على التنبؤ طويلة المدى في الفيزياء للأنظمة غير الخطية ، أم لا يزال بإمكان المرء تعلم شيء ما من إشارة فوضوية؟ 2.4 عناصر نظرية الأنظمة الديناميكية دعونا ننتقل الآن إلى عرض الأسس النظرية لوصف الأنظمة الديناميكية. ومع ذلك ، فإننا نتذكر أولاً المفاهيم التي يعتمد عليها الجهاز الرياضي المستخدم في هذا المجال. مساحة الطور هي المساحة التي يتم فيها تمثيل مجموعة جميع حالات النظام ، بحيث تتوافق كل حالة ممكنة من النظام مع نقطة في فضاء الطور. مساحة الطور = مساحة قيم معلمات النظام. المسار = مجموعة من النقاط في مساحة الطور التي يزورها النظام بالتسلسل. خصوصية مساحة الطور هي أن حالة النظام المعقد بشكل تعسفي يتم تمثيلها فيه بنقطة واحدة ، وتطور هذا النظام عن طريق إزاحة هذه النقطة. عند التفكير في عدة أنظمة متطابقة ، يتم إعطاء عدة نقاط في فضاء الطور. يُطلق على مجموع هذه الأنظمة مجموعة إحصائية. وفقًا لنظرية Liouville ، يتطور منحنى مغلق (أو سطح) يتكون من نقاط من فضاء طور هاميلتوني بطريقة تحافظ على مساحة (أو حجم) مساحة الطور الموجودة فيه في الوقت المناسب.

10 نظرية ليوفيل: دالة التوزيع لنظام هاميلتوني ثابتة على طول أي مسار في فضاء الطور. تؤكد النظرية الحفظ في وقت حجم الطور ، أو كثافة الاحتمال في فضاء الطور. نظام هاميلتوني هو حالة خاصة لنظام ديناميكي يصف العمليات الفيزيائية دون تبديد. في ذلك ، لا تعتمد القوى على السرعة. النظام الديناميكي هو نظام له حالة. يصف ديناميكيات انتقال النظام من حالة إلى أخرى. فضاء الطور للنظام هو مجموع جميع الحالات المقبولة للنظام الديناميكي. يتميز النظام الديناميكي بحالته الأولية والقانون الذي ينتقل بموجبه النظام من الحالة الأولية إلى الحالة الأخرى. النظام الديناميكي هو نظام نموذجه عبارة عن نظام من المعادلات التفاضلية العادية. النظام الديناميكي المستقر هو نظام ديناميكي يتم تحديد حالته بالكامل بواسطة الشروط الأوليةوالمؤثرات الخارجية في عملية التنمية. في النظام المحافظ ، يغير عنصر ما في فضاء الطور شكله فقط ، لكنه يحتفظ بحجمه (تحققت نظرية ليوفيل) ، والتي تحدد مسبقًا طبيعة التطور ونوع الفوضى التي تحدث في الأنظمة المحافظة. تتميز الأنظمة المحافظة بإمداد مستمر للطاقة بمرور الوقت. في الميكانيكا ، يطلق عليهم اسم هاميلتوني. أنظمة التذبذب الميكانيكية في حالة عدم وجود احتكاك هي أنظمة متحفظة. في الأنظمة المحافظة ، تميل المدارات الفوضوية إلى ملء جميع أجزاء فضاء جزئي بشكل موحد في فضاء الطور ، أي وهي تتميز بكثافة احتمالية موحدة في مناطق محدودة من فضاء الطور. أرز. 12. الحفاظ على حجم المرحلة أثناء تطور نظام هاميلتوني. البندول هو مثال على نظام محافظ بسيط بدرجة واحدة من الحرية. إذا لم يكن للاحتكاك تأثير ملحوظ على تذبذبات البندول ، فإن هاميلتونيان للبندول بطول l وكتلة م يساوي مجموع الجهد Π = mglcosϕ والحركية K = p 2 / 2ml 2 طاقات: H = p 2 / 2ml 2 mglcosj ، (2) حيث j هي انحراف الزاوية عن الرأسي ، و g هي التسارع بسبب الجاذبية. معادلة حركة البندول هي: 2 d j + w 2 0 sinj = 0 ، (3) 2 dt g حيث w 0 = تردد التذبذب. ل التين. 13. طور صورة بندول مع هاميلتوني (2). عندما تتجاوز الطاقة الكلية H = E للبندول أكبر قيمة للطاقة الكامنة ، E = E rot> mgl ، فإن الزخم p سيكون دائمًا مختلفًا عن الصفر ، مما يؤدي إلى زيادة غير محدودة في الزاوية j. هذا يعني أن البندول سوف يدور. على مستوى الطور (الشكل 13) ، يصور هذا السلوك من خلال مسارات E rot المقابلة لحركة نقطة الطور من اليسار إلى اليمين لـ p> 0 ومن اليمين إلى اليسار لـ p<0. Колебаниям маятника соответствует энергия E=E osc

11 من البندول ، والنقاط الزائدية المقابلة لموضع التوازن العلوي للبندول غير مستقرة. يتحرك منحنى الطور الذي بدأ بالقرب من النقطة الزائدية بعيدًا عنه ، بينما يظل المسار بالقرب من النقطة الإهليلجية دائمًا في جواره. تعليق. يتم وصف البندول في حالة الانحرافات الصغيرة بواسطة المعادلات الخطية: لا يعتمد تردد التذبذب على السعة. يشير البندول في حالة الانحرافات الكبيرة إلى نظام غير خطي: ​​يعتمد تردد التذبذب على السعة. أرز. 14. صورة المرحلة لنظام متكامل مع درجتين من الحرية. بالنسبة للأنظمة ذات درجتين من الحرية ، يكون فضاء الطور رباعي الأبعاد. مثال على ذلك هو نظام مذبذبين توافقيين لوحدة الكتلة (الشكل 14). في حالة الأنظمة القابلة للتكامل تمامًا مع n درجة من الحرية ، يكون فضاء الطور ثنائي الأبعاد ، وفي متغيرات زاوية العمل ، له بنية مجموعة من التوري ذات الأبعاد n. يقع أي مسار محتمل على أحدها. في هذه الحالة ، قد تتحول بعض المسارات إلى مغلقة ، بينما سيغطي البعض الآخر سطح الطارة المقابلة بكثافة في كل مكان. نظام التبديد هو نظام ديناميكي مفتوح يتم فيه ملاحظة زيادة في الانتروبيا. في نظام التبديد ، بسبب تبديد الطاقة ، يتناقص حجم عنصر فضاء الطور بمرور الوقت (لم يتم ملاحظة نظرية لويزفيل). لذلك ، تظهر مجموعات الجذب في فضاء الطور للأنظمة التبديدية ، والتي لا توجد في جاذبات الأنظمة المحافظة (الجذب). الجاذب هو حالة النظام الديناميكي الذي يطمح إليه في سياق حركته (التطور). في فضاء الطور ، يتم تمثيل جاذب النظام الديناميكي المستقر بنقطة (في حالة العمليات غير الدورية) أو دورة محدودة (في حالة العمليات الدورية). الجاذب الغريب هو الجاذب ، والذي يتوافق في فضاء الطور مع منطقة تجذب جميع مسارات الطور من المناطق المحيطة. هذه المسارات لها هيكل معقد ومعقد وهي منحنيات مفتوحة. أرز. 15. لتعريف المحافظين (أ) والمبدد (ب) النظم الديناميكية. بالنسبة للأنظمة التبديدية ، من المعتاد أن السحابة التي تمثل النقاط "تتقلص" بمرور الوقت وتركز على واحد أو عدة جاذبات لمجموعات فرعية من فضاء الطور ، والتي عادةً ما يكون حجم طورها صفريًا (الشكل 15 ب). من وجهة نظر ديناميكيات الوقت ، هذا يعني أن النظام الذي يحدث في نظام تُرك لنفسه لفترة طويلة يصبح مستقلاً عن الحالة الأولية. في الأنظمة التبديدية ، توجد عوامل جذب في فضاء الطور. أرز. 16. بناء رسم خرائط بوانكاريه في فضاء الطور لنظام هاميلتوني مستقل بدرجتين من الحرية. في تحليل الأنظمة الديناميكية ، تُستخدم خريطة Poincaré على نطاق واسع. رسم الخرائط هو قانون يقترن بموجبه كل عنصر في مجموعة معينة X بعنصر محدد جيدًا لمجموعة أخرى معينة Y.

12 رسم خرائط Poincaré (رسم خرائط العودة الأولى) إسقاط بعض المناطق في فضاء الطور على نفسها (أو على منطقة أخرى) على طول المسارات (منحنيات الطور) للنظام. أرز. 17. بناء رسم خرائط بوانكاريه في فضاء الطور لنظام هاميلتوني مستقل بدرجتين من الحرية. اقترح أ. بوانكاريه إجراءً يربط بعض الخرائط بالديناميكيات في إطار المعادلات التفاضلية. الفكرة هي كما يلي: يتم تحديد بعض الأسطح في فضاء الطور ، ويتم إنشاء صورة مسار الطور ، والتي يتم الحصول عليها عندما تتقاطع مع هذا السطح. على التين. يوضح الشكل 17 توضيحًا لهذه الطريقة في قسم Poincare لدورة حد من أربع دورات. يمكن ملاحظة أنه في مثل هذا القسم ، ستشغل النقطة التمثيلية بالتتابع المواضع المميزة بالأرقام 1 و 2 و 3 و 4. وبالتالي ، من حيث التعيينات ، يمكننا القول أن دورة الفترة 4. تتحقق. من الواضح أن إعادة ترتيب معينة لدورة الحد ستؤدي إلى البيريسترويكا في قسم بوانكاريه. هذا الأخير أسهل في الدراسة ، والذي يحدد أهمية هذه الطريقة. عند تحليل أنظمة معينة ، يتم إنشاء قسم بوانكاريه باستخدام جهاز كمبيوتر. أرز. 18. تتميز المسارات المختلفة نوعيا بأقسام بوانكاريه: حركة فوضوية. حركة ب إلى نقطة ثابتة ؛ في الدورة ؛ z دورة الفترة المضاعفة. على التين. 18 يُظهر أربعة أنواع من قسم Puncaré. لاحظ أن طريقة قسم Poincare هي طريقة فعالة ، ولكنها ليست موثوقة دائمًا ، لدراسة الحركة الدورية مع انخفاض في ترتيب النظام. دعونا نوضح تطبيق قسم بوانكاريه بمثال نظام المعادلات Henon-Heilis (1964) ، الذي يصف حركة جسيم كتلته m = 1 في جهد ثنائي الأبعاد: 2 2 x + y U ( x، y) = + x y - y 2 3 (3) مذبذبات توافقيان متطابقان مع تفاعل غير خطي بينهما. إذا كانت الطاقة الإجمالية لهذا النظام الميكانيكي هي 0

13 تين. 19. نموذج Henon-Heiles: منطقة حركة fenite (الخطوط المتقطعة تمثل منحنيات متساوية الجهد U = const ، 1 U = 0.01 ، 2 U = 0.04 ، 3 U = 0.125) ؛ قسم Poincare (y ، P y) عند طاقة الجسيمات E = 1/10 (b) و E = 1/8 (c). الأنظمة الديناميكية ، الموصوفة بالمعادلات التفاضلية العادية (الخطية) ، لها أربعة أنواع من الحلول: حالة التوازن ، والحركة الدورية ، والحركة شبه الدورية ، والفوضى. تسمى الأنظمة الديناميكية المصممة بواسطة عدد محدود من المعادلات التفاضلية العادية أنظمة مجمعة أو نقطية. يتم وصفها باستخدام فضاء طور ذي أبعاد محدودة وتتميز بعدد محدود من درجات الحرية. يمكن اعتبار نفس النظام في ظل ظروف مختلفة إما مركزًا أو موزعًا. النماذج الرياضية للأنظمة الموزعة هي معادلات تفاضلية جزئية أو معادلات تكاملية أو معادلات تأخير عادية. عدد درجات الحرية لنظام موزع لا حصر له ، وهناك حاجة إلى عدد لا حصر له من البيانات لتحديد حالته. أرز. 20. مخطط التحولات المحتملة للإشارة في الأنظمة الخطية وغير الخطية. في النظام الخطي ، يكون مشغل التطور خطيًا ، أي A (x + y) = Ax + Ay، A (lx) = lAx. في مثل هذا النظام ، لا يمكن أن يكون هناك تذبذبات فوضوية. في ذلك ، تتسبب التأثيرات الخارجية الدورية ، بعد تثبيط العمليات العابرة ، في استجابة دورية لنفس الفترة (الشكل 20). كما هو معروف ، هناك ثلاثة أنواع كلاسيكية من الحركة: التوازن ، والحركة الدورية (دورة الحد) والحركة شبه الدورية. تسمى هذه الحالات بالجاذبات ، لأنه في حالة وجود أي مخمدات ، يتم قمع الانحرافات العابرة و "ينجذب" النظام إلى إحدى الحالات الثلاث المدرجة. ومع ذلك ، هناك فئة من الحركات (التذبذبات غير الخطية) التي لا يمكن اختزالها في أي من الجاذبات الكلاسيكية. هنا ، تكون الحركات فوضوية بمعنى أنه إذا كان هناك قدر ضئيل من عدم اليقين في الظروف الأولية ، فإنها لا يمكن التنبؤ بها (جاذب غريب). تتوافق الجاذبات الكلاسيكية مع كائنات هندسية كلاسيكية في فضاء الطور: نقطة في حالة توازن ، ومنحنى مغلق لحركة دورية أو دورة حد ، وسطح في فضاء طور ثلاثي الأبعاد يتوافق مع حركة شبه دورية. الجاذب الغريب متصل بالجسم الهندسي بواسطة مجموعة كسورية. في فضاء الطور ثلاثي الأبعاد ، تبدو المجموعة الكسورية للجاذب الغريب كمجموعة من عدد لا حصر له من الطبقات أو المستويات المتوازية ، مع اقتراب المسافة بين بعضها متناهية الصغر. مثال على نظام غير قابل للتكامل هو بندول مسطح مزدوج له كتل نقطية م 1 و م 2 (الشكل 5) الذي له درجتان من الحرية ، الزاويتان φ 1 و 2. إذا كان الانحراف عن موضع التوازن صغيرًا ، ثم يقوم النظام بأداء التذبذبات التوافقية المنتظمة. لكن

14 مع زيادة إجمالي الطاقة ، تأتي لحظة تصبح فيها التذبذبات فوضوية ، وتبدأ النواسات في الدوران وتؤدي حالتان أوليتان متقاربتان إلى ديناميكيات مختلفة تمامًا لهذا النظام غير الخطي بدرجتين من الحرية. النظام الديناميكي الفوضوي هو نظام ديناميكي يتم فيه وصف العمليات بواسطة جاذب غريب. على عكس النظام الديناميكي المستقر ، من المستحيل تحديد حالة النظام من القيم المعطاة للوقت والظروف الأولية. من السمات المميزة لجميع الأنظمة التي تُلاحظ فيها الفوضى الحتمية أنها موصوفة بواسطة معادلات تفاضلية غير خطية أو أنظمة معادلات. لا ينطبق مبدأ التراكب على مثل هذه المعادلات ، وهو صالح للأنظمة الخطية ، والتي بموجبها يكون مجموع الحلول أيضًا حلًا. يتم التحكم في النظام غير الخطي بواسطة عامل غير خطي: ​​A (a 1 x 1 + a 2 x 2) a 1 Ax 1 + aax 2. مثال على ذلك هو دالة sin (x). يزداد الوضع تعقيدًا بسبب حقيقة أن المعادلات غير الخطية غالبًا لا تحتوي على حل واحد ، بل العديد من الحلول. يمكن أن يكون من بينها حلول دورية فوضوية ومنتظمة. أي منهم يتم تنفيذه في الممارسة يعتمد على الشروط الأولية. أرز. 21. البندول المسطح المزدوج وتذبذباته الفوضوية. إن أبسط أنواع الفوضى الديناميكية هو الديناميكيات الفوضوية في الأنظمة غير الخطية ذات الوقت المنفصل (تعتبر الديناميات العادية في هذه الحالة كمرحلة تسبق الفوضى). الجهاز الرياضي هنا بسيط ؛ في الواقع ، يتم اختزاله إلى نظرية معادلات الاختلاف. يعد فهم الفوضى في الأنظمة ذات الوقت المستمر أكثر صعوبة ؛ مطلوب معرفة عميقة بنظرية المعادلات التفاضلية. من المهم أن نفهم أنه من أجل ظهور الفوضى في حالة الأنظمة ذات الوقت المستمر ، يجب أن يكون أبعادها (الترتيب N للمعادلة التفاضلية غير الخطية التي تصف هذا النظام) 3 على الأقل. يتم تمثيل هذه الأنظمة (الأنظمة الديناميكية ثلاثية الأبعاد) بتدفقات المسارات في فضاء الطور ، والتي يبلغ أبعادها 3 (أو أعلى ، وفقًا لترتيب المعادلة التفاضلية). ومع ذلك ، في الأنظمة الديناميكية غير الخطية ذات الوقت المنفصل ، يمكن أن تظهر الحركات الفوضوية بالفعل في حالة الأنظمة من الدرجة الأولى (الأنظمة الديناميكية المنفصلة 1D). تمثل هذه الحركات سلسلة من التعيينات المنفصلة ويتم وصفها بواسطة معادلات الفروق غير الخطية من الرتبة 1 وأعلى. لاحظ أن هناك أربعة معايير لعشوائية الحركة: الإشارة "تبدو عشوائية"؛ يُظهر طيف القدرة ضوضاء النطاق العريض عند الترددات المنخفضة ؛ تسقط وظيفة الارتباط التلقائي بسرعة ؛ يتكون قسم بوانكاريه من نقاط تملأ الفراغ. النماذج الرياضية التي تحتوي على 3 معادلات تفاضلية عادية أو أكثر قادرة على إظهار أوضاع التذبذب الفوضوي ، والتي تبدو للوهلة الأولى وكأنها عمليات عشوائية. يتيح الانتقال إلى فضاء الطور الحصول على معلومات مرئية حول ميزات الديناميكيات المعقدة للأنظمة المقابلة ، وقبل كل شيء ، حول هندسة المجموعات المحددة لمسارات الطور التي تتوافق مع أنظمة الحالة المستقرة. لعب جاذب E. Lorenz الغريب دورًا مهمًا في تحليل الأنظمة الفوضوية. أظهر لورنتز أن تسخين الهواء من جانب الأرض وتبريده من الجانب المقابل يؤدي إلى تدفقات الحمل الحراري ، والتي يتم وصفها تقريبًا بواسطة نظام من ثلاث معادلات تفاضلية عادية من الدرجة الأولى لا تحتوي على حل تحليلي دقيق: dx / dt = s (y x) ، (4a) dy / dt = x (r z) y ، (4b) dz / dt = xy bz ، (4c) حيث s = 10 ، r = 28 ، b = 8/3.

15 نموذج لورانس هو نظام ديناميكي في فضاء طور ثلاثي الأبعاد. المتغير X يتناسب مع سرعة التدفق الحراري (يميز سرعة دوران أعمدة الحمل) ، Y و Z مسؤولان عن توزيع درجة الحرارة أفقيًا وعموديًا ، على التوالي. المعلمة r متناسبة مع عدد رايلي ، و s و b هما بعض الثوابت عديمة الأبعاد التي تميز النظام. في حل هذه المعادلات ، تحدد الوظائف X (t) و Y (t) و Z (t) في شكل حدودي مسار النظام في الفضاء "الطور" ثلاثي الأبعاد X ، Y ، Z. بالنظر إلى تفرد الوظائف على الجانب الأيمن من هذه المعادلات ، فإن المسار لا يتقاطع أبدًا مع نفسه. درس لورنتز شكل هذه المسارات في ظل ظروف أولية مختلفة لقيم المعلمات r = 28 ، s = 10 و b = 8/3. اكتشف أنه في هذه الحالة ، يتجول المسار بشكل عشوائي من نصف مساحة x> 0 إلى نصف مساحة x<0, формируя две почти плоских, перепутанных сложным образом спирали. На рис. 8 показана проекция этих спиралей на плоскость XZ для некоторого начального условия. Траектория сначала делает 1 оборот справа, затем 20 слева, затем опять 1 справа, затем 4 слева и так далее. Похожее поведение имеет место и при других значениях параметров. Хаотичность решения означает, что если мы заранее выберем каким угодно способом цепочку переходов из одного полупpостpанства в другое, то у системы Лоренца найдётся решение, которое в точности эту цепочку воспроизведёт. Рис. 22. Траектория, отвечающая хаотическому решению уравнений Лоренца, с параметрами, приведенными в тексте, и начальными условиями X(0)=Y(0)=Z(0)=1. Один эллипс отражает вращение атмосферы по часовой стрелке, другой - против неё. Причина непpедсказуемости поведения этой и других подобных систем заключается в не в том, что не верна математическая теорема о существовании и единственности решения при заданных начальных условиях, а в необычайной чувствительности решения к этим начальным условиям. Близкие начальные условия со временем приводят к совершенно различному конечному состоянию системы. Причём часто различие нарастает со временем экспоненциально, то есть чрезвычайно быстро (см. рис. 23): D(t) = D(0)e ht, (5) где инкремент неустойчивости h является функцией точки в фазовом пространстве. Рис. 23. Две первоначально близкие траектории в фазовом пространстве расходятся со временем в результате локальной неустойчивости. Оказалось, что нечто похожее происходит и с системами, в которых наблюдается детеpминиpованный хаос: они движутся таким образом, что всё время находятся в неустойчивом состоянии. Иными словами, сколь угодно малые возмущения начальных условий приводят с течением времени к сильному отклонению траектории от своего невозмущенного положения. Если фазовое пространство системы является конечным, то фазовые траектории не могут разойтись из-за неустойчивости более чем на характерный размер области движения, и начинается их запутывание. Предсказать поведение такой системы тогда оказывается практически невозможным. Странный аттрактор это некоторое «сложно устроенное» множество в фазовом пространстве, к которому притягиваются почти все траектории из его некоторой окрестности, а на самом множестве движение имеет экспоненциально неустойчивый характер. Такое сочетание глобального сжатия с локальной неустойчивостью приводит к тому, что аттрактор уже не может быть гладким как, например, тор; он определенным образом расслаивается и представляет собой в некотором сечении канторово множество (фрактально). Странный аттрактор обладает двумя свойствами: траектории на странном аттракторе разбегаются друг от друга; объёмы в фазовом пространстве со временем сокращаются.

الأنظمة الديناميكية وطرق النمذجة الرياضية عناصر نظرية الأنظمة الديناميكية عناصر نظرية الأنظمة الديناميكية المفاهيم الأساسية لنظرية الأنظمة الديناميكية العادية والفوضوية

الأنظمة الديناميكية وطرق النمذجة الرياضية سيناريوهات الانتقال إلى الفوضى نظرية بوانكاريه بنديكسون (N = 2) لنفترض أن R مجموعة فرعية مغلقة محدودة من المستوى ، و x f (x) تكون قابلة للتفاضل باستمرار

المحاضرة 5. تدمير توري الثابت للأنظمة الهاميلتونية 1. نظرية الاضطراب لنظم هاملتونية القابلة للتكامل (تابع). 2. تدمير توري الرنانة. 3. الرنين اللاخطي. 1. نظرية الاضطراب

محاضرة 10. الفركتلات وديناميات الفوضى. 1. مفهوم مجموعة كسورية. البعد الكسوري. 2. هندسة الجاذبات الغريبة. 3. الأطياف متعددة الفركتلات. 1. مفهوم مجموعة كسورية.

تذبذبات وتقلبات بندول جامد مشاكل لحل مستقل Butikov EI Abstract. يحتوي هذا الدليل على أسئلة تحكم ومهام نظرية وتجريبية للدراسة الذاتية

دورة تدريبية حول برمجة الطالب 218 مجموعة من كلية الفيزياء بجامعة ولاية موسكو المسماة بعد MV LOMONOSOV GAMOV ARTEMIY LVOVICH. الموضوع: مشكلة كوشي لنظام لورنتز.

Mayer RW ، Glazov طريقة المحاكاة الحاسوبية لدراسة الظواهر الفيزيائية لا تسمح الطرق التحليلية غالبًا بدراسة تطور الأنظمة المعقدة ، أو يرتبط تطبيقها بالرياضيات المعقدة

المحاضرة 1 - عناصر التحليل النوعي للأنظمة الديناميكية ذات الوقت المستمر على خط مستقيم سننظر في المعادلة التفاضلية المستقلة du = f (u)، (1) dt التي يمكن استخدامها

3. الفوضى الديناميكية 3.1. أنظمة هاملتونيان والمشتتة. 3.1.1. أنظمة هاملتونيان. 3.1.2. أنظمة مشتتة. 3.1.3. عواقب أنظمة التبديد. 3.1.4 الفوضى في أنظمة هاميلتوني.

أنظمة تذبذبية فوضوية أنظمة فوضوية غاز الهليوم. يتم وصف حالة الجزيء الواحد بستة معادلات تفاضلية من الرتبة الثالثة. في سم 3 من الغاز ، يوجد ما يقرب من 3 جزيئات -> 4 معادلات تفاضلية.

الأنظمة الديناميكية وطرق النمذجة الرياضية عناصر نظرية التشعبات مفهوم التشعب

المحاضرة 19: المعادلات التفاضلية للديناميكيات التحليلية. تحول الأسطورة. معادلات هاميلتون. JACOBI INTEGRAL 1. المعادلات التفاضلية للديناميكيات التحليلية لنبدأ هذه المحاضرة بالموضوع ،

18 تقسيم الفواصل أولاً ، نتذكر ما هي خريطة بوانكاريه. دع نظام المعادلات التفاضلية التعسفي ẋ = v (x) ، x M. لنفترض أن γ (t) يكون بعض الحلول الدورية.

8.جاذبات غريبة 1 8.جاذبات غريبة في الأقسام السابقة درسنا الأنظمة الديناميكية التي كانت جاذبيها نقاطًا ثابتة أو دورات حدية. نتذكر أن دورة النهاية يمكن

المعادلات التفاضلية العادية المحاضرون: ف. أ. كوندراتييف ، يو س. إلياشينكو الفصل الرابع الرابع ، برنامج الامتحان 2003 2004 ، المتغيرات 2001 2009 1. برنامج الامتحانات 1.1. مقدمة الفصل الدراسي الأول.

7 التذبذبات في نظام غير خطي محافظ في الاعتبار العياني ، يجب اعتبار أي نظام حقيقي غير متحفظ ، تلك الأنظمة التي لا تظل فيها الطاقة الكلية ثابتة في

المحاضرة 6. الفوضى المتطورة في أنظمة هاميلتونيان 1. رسم الخرائط القياسي. 2. جزر الاستقرار. 3. الانتشار في فضاء المرحلة. 1. العرض القياسي 1.1 الدوار تحت تأثير نبضات

تيخوميروف يو. مجموعة أسئلة التحكم والمهام مع إجابات للممارسة الفيزيائية الافتراضية الجزء 1. الميكانيكا 1_1. حركة مع تسارع ثابت ... 2 1_2. الحركة تحت تأثير قوة ثابتة ... 7

المحاضرة 5 السلوك الفوضوي للأنظمة الديناميكية. نظام لورنتز إن تنوع سلوك المسارات على المستوى محدود من خلال نظرية بنديكسون-بوانكاريه ، والتي بموجبها يمكن أن ينتقل المسار إلى ما لا نهاية ،

الأنظمة الديناميكية وطرق النمذجة الرياضية الديناميات الرمزية الديناميات الرمزية الديناميات الرمزية طريقة الديناميات الرمزية هي وصف لديناميكيات النظام باستخدام التسلسلات المسموح بها

3. أنواع الجاذبات 1 3. أنواع الجاذبات من الممكن تصور موقع الجاذبات على مستوى الطور بطريقة واضحة للغاية ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى حقيقة أن هناك عددًا قليلاً فقط من أنواعها ،

جامعة ياروسلافل التربوية الحكومية. K.D. Ushinsky قسم الفيزياء العامة معمل ميكانيكا العمل 7 التحديد التجريبي لتسارع الجاذبية وخصائصها

المؤسسة الفيدرالية للميزانية التعليمية للتعليم العالي "جامعة ولاية أورينبورغ الزراعية" قسم "الرياضيات والميكانيكا النظرية"

المحاضرة 3 المعادلة الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية للغازات. ثابت بولتزمان. درجة الحرارة والضغط ككميات إحصائية. من سمات الفيزياء استخدام التجريدات

البندول غير الخطي. 1 معادلة بلا أبعاد لحركة بندول مادي مع احتكاك لزج. معادلة حركة البندول الفيزيائي ، مع مراعاة الاحتكاك اللزج: I φ + b φ + mga sin (φ) = ، (1) أين أنا اللحظة

الأنظمة الديناميكية V. S. ANISHCHENKO تتم صياغة التعريف الرياضي للنظام الديناميكي. بالنسبة للأنظمة الديناميكية الموصوفة بواسطة المعادلات التفاضلية العادية ، هناك أربعة أنواع من

Butikov E. I. المختبر التعليمي لمحاكاة الكمبيوتر للتذبذبات في الأنظمة غير الخطية البسيطة ، جامعة ولاية سانت بطرسبرغ

القسم 4. التذبذبات 1 الموضوع 1. التذبذبات بدون التخميد. ص 1. عملية دورية. الاهتزازات التوافقية. خصائص التذبذبات التوافقية. ص 2. السرعة والتسارع في التذبذبات التوافقية

الحلقة 4 نظام المعادلتين التفاضليتين العاديتين (ODE). طائرة المرحلة. صورة المرحلة. المنحنيات الحركية. نقاط خاصة. استقرار الحالة المستقرة. نظام خطي في

قانون ماكسويل لتوزيع السرعة 1. قانون ماكسويل لتوزيع السرعة. 3. يعني المسار الحر 4. من ذوي الخبرة

التذبذبات التوافقية التذبذبات هي عمليات (حركة أو تغيير في الحالة) تتكرر إلى حد ما في الوقت المناسب. التذبذبات الميكانيكية الكهرومغناطيسية الكهروميكانيكية

12 أبريل 11 Poincaré متوسط ​​تأثير التقاط وقت العودة كمعيار لمزامنة الفوضى القسرية V.S. أنيشينكو ، يا. جامعة ولاية بوف ساراتوف ، البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]تلقى

المحاضرة 1 16 التذبذبات اللاخطية. صورة طور البندول الرياضي. مذبذب Duffing. فترة مضاعفة. الانتقال إلى الفوضى. رسم خرائط بوانكاريه. مفهوم الفركتلات. القدرة على التنبؤ بالفوضى

1. مقدمة الفيزياء هي علم الخصائص والأشكال الأكثر عمومية لحركة المادة. في الصورة الميكانيكية للعالم ، تم فهم المادة على أنها مادة تتكون من جسيمات أبدية وغير متغيرة. القوانين الأساسية ،

نظرية الاستقرار ليابونوف. في العديد من مشاكل الميكانيكا والتكنولوجيا ، من المهم ألا تعرف القيم المحددة للحل لقيمة معينة للحجة ، ولكن طبيعة سلوك الحل عند التغيير

التذبذبات في الأنظمة ذات المعلمات الموزعة الخطوط ذات الخسائر الخسائر في الأسلاك L L equiv i (x، t) R L equiv Ldx u (x، t) u (x + dx، t) R equiv Rdx u (x dx، t) u (x ، t) L equiv i (x، t) t R equiv i (x، t) u x dx Ldx i t

يتم تجميع البرنامج على أساس المعايير التعليمية الفيدرالية للتعليم العالي (مستوى تدريب الموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا) في اتجاه التدريب 01.06.01 "الرياضيات

العمل المخبري. 85 تحديد التسارع بالسقوط المجاني باستخدام بندول عكسي. إي. الغرض من العمل Zhdanova: دراسة أنماط حركة البندول الفيزيائي وبمساعدة بندول قابل للانعكاس

زخم نظام من ن نقاط مادية قوانين حفظ الزخم ، عزم الحركة والطاقة حيث زخم النقطة i في الوقت t (i وكتلتها وسرعتها)

المحاضرة 8 - حركة الموجة - انتشار الاهتزازات في وسط مرن متجانس - الموجات الطولية والعرضية - معادلة إزاحة الموجة المتنقلة المتناسقة والسرعة والتشوه النسبي

الأسس الرياضية للأنظمة الديناميكية الفوضوية ألكسندر لوسكوتوف ، كلية الفيزياء ، جامعة موسكو الحكومية. الخلاصة إن النهج الديناميكي لوصف الأنظمة ذات الأصول المختلفة معروف منذ زمن نيوتن.

5. التذبذبات البارامترية 5. مقدمة

مفهوم التشعب. تشعبات مواقف التوازن. غالبًا ما تعتمد المعادلات التفاضلية للأنظمة الديناميكية ليس فقط على متغيرات الطور ، ولكن أيضًا على المعلمات ، أي لديك الهيكل التالي: ẋ =

1 المحاضرة 8 عمليات عشوائية وحتمية. هل كان لابلاس على حق؟ فوضى في الطبيعة وفي الحياة اليومية. ما هو الرقم العشوائي؟ إشارة فوضوية كحل لمعادلة تفاضلية. افتتاح

جامعة ولاية تومسك كلية الفيزياء دراسة التذبذبات القسرية لمد الربيع المبادئ التوجيهية لأداء العمل المخبري تومسك 14 تم النظر فيها والموافقة عليها من قبل المنهجية

بعض النماذج المنفصلة للاضطراب Akishev A.A. FGAOU HPE "جامعة أورال الفيدرالية تحمل اسم أول رئيس لروسيا بي إن. يلتسين "ايكاترينبرج ، روسيا تعتبر الورقة ذات الأبعاد السبعة

الفصل 7 نظرية النظام والفوضى. الإدخال والمعلومات 7.1. خطة الندوة 1. عمليات عكسية ولا رجعة فيها للأنظمة المغلقة والمفتوحة. 2. الاحتمال الديناميكي الحراري لحالة معينة.

الموضوع 5. التذبذبات والموجات الميكانيكية. 5.1 التذبذبات التوافقية وخصائصها التذبذبات هي عمليات تختلف بدرجات متفاوتة من التكرار. حسب الطبيعة الفيزيائية للتكرار

2. مساحة المرحلة 1 2. مساحة المرحلة قبل الانتقال إلى الأساليب العددية لحل مشاكل كوشي الخاصة بـ ODE (انظر الفقرات التالية) ، دعنا نقول بضع كلمات حول الجوانب المهمة لتصورها ،

النظام والفوضى في الطبيعة. التآزر. "العالم كله مُنشأ من الفوضى" (أسطورة) 25 يناير 1917 "أمر من تشاوس" (أي بريجوزين) في سياق تطور الحياة ، هناك حاجة إلى الطاقة لتشكيل النظام ،

هدف. للتعرف على الخصائص الرئيسية للتذبذبات الميكانيكية الحرة غير المثبطة والمثبطة. مهمة. تحديد فترة التذبذبات الطبيعية للبندول الربيعي ؛ تحقق من الخطية

المحاضرة 8: الخصائص شبه الجوهرية لديناميكيات الإلكترون. التوصيل الإلكتروني في المعادن. التوصيل الحراري الكهربائي والكهربائي ضع في اعتبارك الفرق بين سائل الإلكترون وغاز الإلكترون.

المحاضرة 11: التأثيرات المغناطيسية الكمية في الغازات الإلكترونية هذه المحاضرة مخصصة لمغناطيسية غاز الإلكترون. مشاكل مثل تأثير دي هاس فان ألفين ، وتأثير هول الكم ،

التذبذبات والموجات التذبذبات هي عمليات تتميز بتكرار معين في الزمن نظام تذبذب (مذبذب) وهو نظام يتذبذب