Tuumareaktsioonid: lihtsad ja selged. Tuumareaktsioonid: tüübid, seadused

Rachek Maria, Yesman Vitalia, Rumjantseva Victoria

Selle uurimistöö lõpetasid 9. klassi õpilased. See on juhtiv ülesanne 9. klassi füüsikakursuse koolinoorte õppetöös teemal "Aatomi ja aatomituuma struktuurid. Aatomituumade energia kasutamine". Projekti eesmärk on selgitada tuumareaktsioonide toimumise tingimused ja tuumajaamade tööpõhimõtted.

Lae alla:

Eelvaade:

Valla eelarveline õppeasutus

14. keskkool

Nõukogude Liidu kangelase nimi

Anatoli Perfiljev

G . Aleksandrov

Uurimistöö füüsikas

"Tuumareaktsioonid"

Lõpetatud

õpilased

9B klass:

Rachek Maria,

Rumjantseva Victoria,

Jesman Vitalia

õpetaja

Romanova O.G.

2015

Projekti plaan

Sissejuhatus

Teoreetiline osa

• Tuumaenergia.

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Asjakohasus:

Üks olulisemaid probleeme, millega inimkond silmitsi seisab, on energiaprobleem. Energiatarbimine kasvab nii kiiresti, et praegu teadaolevad kütusevarud ammenduvad suhteliselt lühikese ajaga. "Energianälja" probleemi ei lahenda nn taastuvatest allikatest (jõgede, tuule, päikese, merelainete energia, Maa sügavsoojus) saadud energia kasutamine, kuna need suudavad parimal juhul anda vaid 5-10 energiat. % meie vajadustest. Sellega seoses tekkis 20. sajandi keskel vajadus otsida uusi energiaallikaid.

Praegu annavad tegeliku panuse energiavarustusse tuumaenergia, nimelt tuumaelektrijaamad (lühendatult NPP). Seetõttu otsustasime välja selgitada, kas tuumaelektrijaamad on inimkonnale kasulikud.

Töö eesmärgid:

1. Uurige tuumareaktsioonide esinemise tingimusi.
2. Tutvu tuumajaamade tööpõhimõtetega, samuti saa teada, kas see mõjub keskkonnale ja inimesele hästi või halvasti.

Eesmärgi saavutamiseks oleme seadnud järgmiseülesanded:

1. Õppige aatomi ehitust, koostist, mis on radioaktiivsus.
2. Uurige uraani aatomit. Uurige tuumareaktsiooni.
3. Tutvuge tuumamootorite tööpõhimõttega.

Uurimismeetodid:

1. Teoreetiline osa - tuumareaktsioonide alase kirjanduse lugemine.

Teoreetiline osa.

Aatomi ja radioaktiivsuse ajalugu. Aatomi struktuur.

Oletuse, et kõik kehad koosnevad kõige väiksematest osakestest, tegid Vana-Kreeka filosoofid Leucippus ja Demokritos umbes 2500 tuhat aastat tagasi. Neid osakesi nimetatakse "aatomiks", mis tähendab "jagamatut". Aatom on aine väikseim osake, kõige lihtsam, millel ei ole koostisosi.

Kuid umbes 19. sajandi keskpaigas hakkasid ilmnema eksperimentaalsed faktid, mis seadsid kahtluse alla aatomite jagamatuse idee. Nende katsete tulemused näitasid, et aatomitel on keeruline struktuur ja need sisaldavad elektriliselt laetud osakesi.

Kõige silmatorkavam tõend aatomi keerulise struktuuri kohta oli nähtuse avastamineradioaktiivsusPrantsuse füüsik Henri Becquerel võttis 1896. aastal. Ta avastas, et keemiline element uraan kiirgab spontaanselt (st ilma väliste vastasmõjudeta) senitundmatuid nähtamatuid kiiri, mis hiljem nimetati.radioaktiivne kiirgus. Kuna radioaktiivsel kiirgusel olid ebatavalised omadused, hakkasid paljud teadlased seda uurima. Selgus, et mitte ainult uraan, vaid ka mõned teised keemilised elemendid (näiteks raadium) eraldavad spontaanselt radioaktiivseid kiiri. Mõnede keemiliste elementide aatomite võimet spontaanseks kiirguseks hakati nimetama radioaktiivsuseks (ladina keelest radio - kiirgan ja activus - efektiivne).

Becquerel tuli ideele: kas ühegi luminestsentsiga ei kaasne röntgenikiirgus? Oma oletuse kontrollimiseks võttis ta mitu ühendit, sealhulgas ühe uraanisoola, mis fosforestseerib kollakasrohelist valgust. Pärast päikesevalgusega valgustamist mässis ta soola musta paberi sisse ja asetas samuti musta paberisse pakitud fototaldrikule pimedasse kappi. Mõni aeg hiljem, olles taldrikut näidanud, nägi Becquerel tõesti soolatüki kujutist. Kuid luminestsentskiirgus ei pääsenud läbi musta paberi ja ainult röntgenikiirgus võis plaati nendes tingimustes valgustada. Becquerel kordas katset mitu korda võrdse eduga. 1896. aasta veebruari lõpus tegi ta Prantsuse Teaduste Akadeemia koosolekul ettekande fosforestseeruvate ainete röntgenkiirguse kohta. Mõne aja pärast töötati Becquereli laboris kogemata välja plaat, millel lamas uraanisool, mida päikesevalgus ei kiiritanud. Ta muidugi ei fosforestseerinud, kuid plaadile jäi jäljend. Seejärel hakkas Becquerel katsetama erinevaid uraani ühendeid ja mineraale (sh neid, mis ei näita fosforestsentsi), aga ka metallilist uraani. Taldrik oli pidevalt valgustatud. Asetades soola ja plaadi vahele metallist risti, sai Becquerel taldrikule risti nõrgad kontuurid. Siis selgus, et avastati uued kiired, mis läbivad läbipaistmatuid objekte, kuid ei ole röntgenikiirgus.

Becquerel jagab oma avastust teadlastega, kellega ta koostööd tegi. 1898. aastal avastasid Marie Curie ja Pierre Curie tooriumi radioaktiivsuse ning hiljem radioaktiivsed elemendid poloonium ja raadium. Nad leidsid, et kõigil uraaniühenditel ja suurel määral ka uraanil endal on loodusliku radioaktiivsuse omadus. Becquerel pöördus tagasi teda huvitanud luminofooride juurde. Tõsi, ta tegi veel ühe suure avastuse seoses radioaktiivsusega. Ükskord oli Becquerel avalikuks loenguks vaja radioaktiivset ainet, ta võttis selle Curies'st ja pistis katseklaasi vestitaskusse. Pärast loengu pidamist tagastas ta radioaktiivse preparaadi omanikele ning järgmisel päeval leidis vestitasku alt kehalt katseklaasi kujul nahapunetuse. Becquerel rääkis sellest Pierre Curie'le ja ta pani paika eksperimendi: kümme tundi kandis ta katseklaasi, mille küünarvarre külge oli seotud raadium. Paar päeva hiljem tekkis tal ka punetus, mis muutus seejärel raskeks haavandiks, mille all ta kannatas kaks kuud. Seega avastati esimest korda radioaktiivsuse bioloogiline mõju.

1899. aastal leiti inglise füüsiku Ernest Rutherfordi juhendamisel tehtud eksperimendi tulemusena, et raadiumi radioaktiivne kiirgus on ebahomogeenne, s.t. on keerulise koostisega. Keskel on voog (kiirgus), millel pole elektrilaengut, ja külgedel 2 laetud osakeste voogu. Positiivselt laetud osakesi nimetatakse alfaosakesteks, mis on täielikult ioniseeritud heeliumi aatomid, ja negatiivselt laetud osakesi, beetaosakesi, mis on elektronid. Neutraalseid nimetatakse gamma osakesteks või gamma kvantideks. Gammakiirgus, nagu hiljem selgus, on üks elektromagnetilise kiirguse vahemikke.

Kuna oli teada, et aatom tervikuna on neutraalne, võimaldas radioaktiivsuse nähtus teadlastel luua ligikaudse aatomi mudeli. Esimene inimene, kes seda tegi, oli inglise füüsik Joseph John Thomson, kes lõi 1903. aastal ühe esimestest aatomimudelitest. Mudel oli kera, mille kogu ruumala ulatuses oli positiivne laeng ühtlaselt jaotunud. Palli sees olid elektronid, millest igaüks võis oma tasakaaluasendi ümber võnkuda. Mudel meenutas nii kujult kui ka struktuurilt rosinatega kooki. Positiivne laeng on absoluutväärtuses võrdne elektronide kogu negatiivse laenguga, seega on aatomi laeng tervikuna null.

Thomsoni aatomi struktuuri mudel vajas eksperimentaalset kontrollimist, mille võttis 1911. aastal kasutusele Rutherford. Ta tegi katseid ja jõudis järeldusele, et aatomi mudel on pall, mille keskel on positiivselt laetud tuum, mis võtab enda alla kogu aatomi väikese ruumala. Tuuma ümber liiguvad elektronid, mille mass on palju väiksem. Aatom on elektriliselt neutraalne, kuna tuuma laeng on võrdne elektronide kogulaengu mooduliga. Rutherford leidis ka, et aatomituuma läbimõõt on umbes 10-14 – 10 -15 m, st. see on sadu tuhandeid kordi väiksem kui aatom. Just tuumas toimub radioaktiivsete transformatsioonide käigus muutus, s.t. radioaktiivsus on osade aatomituumade võime osakeste emissiooniga spontaanselt teiseneda teisteks tuumadeks. Osakeste registreerimiseks (vaata) leiutas 1908. aastal saksa füüsik Hans Geiger nn Geigeri loenduri.

Hiljem nimetati aatomi positiivselt laetud osakesi prootoniteks ja negatiivseid neutroniteks. Prootoneid ja neutroneid nimetatakse ühiselt nukleoniteks.

uraani lõhustumine. Ahelreaktsioon.

Uraani tuumade lõhustumise selle neutronitega pommitamise ajal avastasid 1939. aastal Saksa teadlased Otto Hahn ja Fritz Strassmann.

Vaatleme selle nähtuse mehhanismi. Olles neelanud täiendava neutroni, hakkab tuum tööle ja deformeerub, omandades pikliku kuju.

Tuumas on 2 tüüpi jõude: prootonite vahelised elektrostaatilised tõukejõud, mis kipuvad tuuma lõhkuma, ja tuumatõmbejõud kõigi nukleonide vahel, mille toimel tuum ei lagune. Kuid tuumajõud on lühikese ulatusega, nii et pikliku tuumaga ei suuda nad enam hoida üksteisest väga kaugel asuvaid tuuma osi. Elektrostaatiliste jõudude toimel rebeneb tuum kaheks osaks, mis hajuvad suure kiirusega eri suundades ja kiirgavad 2-3 neutronit. Osa siseenergiast muundatakse kineetiliseks energiaks. Tuuma killud aeglustuvad keskkonnas kiiresti, mille tulemusena nende kineetiline energia muundub keskkonna siseenergiaks. Suure hulga uraani tuumade samaaegse lõhustumise korral suureneb uraani ümbritseva keskkonna siseenergia ja vastavalt selle temperatuur. Seega toimub uraani tuumade lõhustumise reaktsioon energia vabanemisega keskkonda. Energia on kolossaalne. Kõigi 1 g uraani tuumade täielikul lõhustumisel vabaneb sama palju energiat, kui vabaneb 2,5 tonni nafta põlemisel. Aatomituumade siseenergia muundamiseks elektrienergiaks kasutatakse tuuma lõhustumise ahelreaktsioone, mis põhinevad asjaolul, et esimese tuuma lõhustumisel vabanenud 2-3 neutronit saavad osaleda teiste neid kinni püüdvate tuumade lõhustumises. Ahelreaktsiooni järjepidevuse säilitamiseks on oluline arvestada uraani massiga. Kui uraani mass on liiga väike, lendavad neutronid sealt välja, ilma et nad oma teel tuumaga kohtuksid. Ahelreaktsioon peatub. Mida suurem on uraanitüki mass, seda suuremad on selle mõõtmed ja seda pikem on neutronite tee selles. Tõenäosus, et neutronid kohtuvad aatomituumadega, suureneb. Sellest lähtuvalt suureneb tuuma lõhustumiste arv ja emiteeritud neutronite arv. Pärast tuumade lõhustumist ilmunud neutronite arv on võrdne kaotatud neutronite arvuga, seega võib reaktsioon kesta pikka aega. Selleks, et reaktsioon ei peatuks, on vaja võtta teatud väärtusega uraani mass - kriitiline. Kui uraani mass on suurem kui kriitiline, põhjustab ahelreaktsioon vabade neutronite arvu järsu suurenemise tagajärjel plahvatuse.

Tuumareaktor. Tuumareaktsioon. Aatomituumade siseenergia muundamine elektrienergiaks.

Tuumareaktor - See on seade, milles viiakse läbi kontrollitud tuuma ahelreaktsioon, millega kaasneb energia vabanemine. Esimene tuumareaktor nimega SR-1 ehitati 1942. aasta detsembris USA-s E. Fermi juhtimisel. Praegu on IAEA andmetel maailmas 441 reaktorit 30 riigis. Ehitamisel on veel 44 reaktorit.

Tuumareaktoris kasutatakse uraan-235 peamiselt lõhustuva materjalina. Sellist reaktorit nimetatakse aeglaste neutronreaktoriteks. moderaator Neutronid võivad olla erinevad ained:

1. Vesi . Tavalise vee eelised moderaatorina on selle kättesaadavus ja madal hind. Vee puuduseks on madal keemistemperatuur (100 °C rõhul 1 atm) ja termiliste neutronite neeldumine. Esimene puudus kõrvaldatakse rõhu suurendamisega primaarahelas. Termiliste neutronite neeldumine vees kompenseeritakse rikastatud uraanil põhineva tuumakütuse kasutamisega.
2. Raske vesi . Raske vesi erineb oma keemiliste ja termofüüsikaliste omaduste poolest tavalisest veest vähe. See praktiliselt ei neela neutroneid, mis võimaldab kasutada looduslikku uraani tuumakütusena raskevee moderaatoriga reaktorites. Raske vee puuduseks on selle kõrge hind.
3. Grafiit . Reaktori grafiit saadakse kunstlikult naftakoksi ja kivisöetõrva segust. Esmalt pressitakse segust plokid ja seejärel töödeldakse neid plokke kõrgel temperatuuril termiliselt. Grafiidi tihedus on 1,6-1,8 g/cm3. See sublimeerub temperatuuril 3800-3900 °C. Õhus temperatuurini 400 °C kuumutatud grafiit süttib. Seetõttu on jõureaktorites see inertgaasi (heelium, lämmastik) atmosfääris.
4. Berüllium . Üks parimaid aeglustajaid. Sellel on kõrge sulamistemperatuur (1282 °C) ja soojusjuhtivus ning see ühildub süsinikdioksiidi, vee, õhu ja mõnede vedelate metallidega. Lävireaktsioonis ilmub aga heelium, seetõttu koguneb kiirete neutronitega intensiivsel kiiritamisel berülliumi sisse gaas, mille rõhu all berüllium paisub. Berülliumi kasutamist piirab ka selle kõrge hind. Lisaks on berüllium ja selle ühendid väga mürgised. Berülliumi kasutatakse uurimisreaktorite tuumas helkurite ja veeväljasurujate valmistamiseks.

Aeglase neutronreaktori osad: südamikus on tuumkütus uraanivarraste ja neutronite moderaatorina (näiteks vesi), reflektor (südamikku ümbritsev ainekiht) ja betoonist kaitsekesta. Reaktsiooni juhivad juhtvardad, mis neelavad tõhusalt neutroneid. Reaktori käivitamiseks eemaldatakse need järk-järgult südamikust. Selle reaktsiooni käigus tekkinud neutronid ja tuumade fragmendid, lendudes suurel kiirusel lahku, kukuvad vette, põrkuvad kokku vesiniku ja hapniku aatomite tuumadega ning annavad neile osa oma kineetilisest energiast. Samal ajal vesi soojeneb ja mõne aja pärast langevad aeglustunud neutronid taas uraanivarrastesse ja osalevad tuuma lõhustumises. Aktiivne tsoon on torude abil ühendatud soojusvahetiga, moodustades esimese suletud ahela. Pumbad tagavad selles veeringluse. Kuumutatud vesi läbib soojusvahetit, soojendab sekundaarmähises olevat vett ja muudab selle auruks. Seega ei toimi südamikus olev vesi mitte ainult neutronite moderaatorina, vaid ka soojust eemaldava jahutusvedelikuna. Pärast seda, kui mähises olev auruenergia muundatakse elektrienergiaks. Aur pöörab turbiini, mis juhib elektrivoolu generaatori rootorit. Heitgaasi aur siseneb kondensaatorisse ja muutub veeks. Seejärel korratakse kogu tsüklit.

tuumamootorkasutab tuuma lõhustumise või termotuumasünteesi energiat reaktiivjõu tekitamiseks. Traditsiooniline tuumamootor tervikuna on tuumareaktori ja mootori enda konstruktsioon. Töövedelik (sagedamini ammoniaak või vesinik) juhitakse paagist reaktori südamikusse, kus läbides tuuma lagunemisreaktsiooniga kuumutatud kanaleid, kuumutatakse see kõrge temperatuurini ja seejärel väljutatakse läbi düüsi, luues joa tõukejõu. .

Tuumaenergia.

Tuumaenergia– tehnoloogiavaldkond, mis põhineb aatomituumade lõhustumisreaktsiooni kasutamisel soojuse ja elektri tootmiseks. Tuumaenergia sektor on kõige olulisem Prantsusmaal, Belgias, Soomes, Rootsis, Bulgaarias ja Šveitsis, s.o. nendes tööstusriikides, kus pole piisavalt looduslikke energiaressursse. Need riigid toodavad veerand ja pool oma elektrienergiast tuumaelektrijaamades.

Esimene Euroopa reaktor loodi 1946. aastal Nõukogude Liidus Igor Vassiljevitš Kurtšatovi juhtimisel. 1954. aastal pandi Obninskis tööle esimene tuumaelektrijaam. Tuumaelektrijaama eelised:

1. Peamine eelis on praktiline sõltumatus kütuseallikatest tänu väikesele kütusekogusele. Venemaal on see eriti oluline Euroopa osas, kuna söe tarnimine Siberist on liiga kallis. Tuumaelektrijaama käitamine on palju odavam kui soojuselektrijaam. Tõsi, soojuselektrijaama ehitamine on odavam kui tuumajaama ehitamine.
2. Tuumaelektrijaama tohutuks eeliseks on suhteline keskkonnapuhtus. Elektrijaamades on kahjulike ainete aastane koguheide gaasi puhul ligikaudu 13 000 tonni ja söetolmelektrijaamade puhul 165 000 tonni aastas. Tuumaelektrijaamades selliseid heitmeid pole. Soojuselektrijaamad tarbivad aastas 8 miljonit tonni hapnikku kütuse oksüdeerimiseks, samas kui tuumajaamad ei tarbi hapnikku üldse. Lisaks annab söejaam radioaktiivsete ainete suurema erieralduse. Kivisüsi sisaldab alati looduslikke radioaktiivseid aineid, kivisöe põletamisel satuvad need peaaegu täielikult väliskeskkonda. Enamik soojuselektrijaamadest pärinevaid radionukliide on pikaealised. Enamik tuumaelektrijaamade radionukliide laguneb kiiresti, muutudes mitteradioaktiivseteks.
3. Enamiku riikide, sealhulgas Venemaa jaoks ei ole tuumaelektrijaamades elektri tootmine kallim kui söepulbri ja veelgi enam gaasiõli soojuselektrijaamades. Tuumajaamade eelis toodetava elektri maksumuses on eriti märgatav 1970. aastate alguses alanud nn energiakriiside ajal. Naftahinna langus vähendab automaatselt tuumajaamade konkurentsivõimet.

Tuumamootorite kasutamine kaasajal.

Tuumafüüsika arenedes sai aatomielektrijaamade loomise väljavaade üha selgemaks. Esimese praktilise sammu selles suunas astus Nõukogude Liit, kus 1954. a. ehitati tuumaelektrijaam.

1959. aastal NSV Liidu lipu all pandi tööle maailma esimene tuumajõul töötav laev, jäämurdja Lenin.

19. sajandi viimastel aastatel sisenesid Arktika valvesse Nõukogude võimsad tuumajõul töötavad jäämurdjad Arktika ja Sibir...

Tuumaenergia on avanud allveelaevadele eriti suured võimalused, võimaldades lahendada kaks kõige pakilisemat probleemi - veealuse kiiruse suurendamine ja vee all ujumise kestuse pikenemine ilma pinnale tõusmata. Kõige arenenumad diisel-elektrilised allveelaevad ei suuda ju vee all arendada rohkem kui 18-20 sõlme ja sedagi kiirust hoitakse vaid umbes tund aega, misjärel on nad sunnitud akude laadimiseks pinnale tõusma.

Sellistel tingimustel loodi NLKP Keskkomitee ja Nõukogude valitsuse juhtimisel meie riigis võimalikult lühikese ajaga aatomiallveelaevastik. Nõukogude tuumaallveelaevad ületasid korduvalt Põhja-Jäämere jää all, kerkisid pinnale põhjapooluse piirkonnas. NLKP XXIII kongressi eelõhtul sõitis rühm tuumaallveelaevu ümber maailma, läbides vee all umbes 22 tuhat miili ilma pinnale tõusmata ...

Peamine erinevus tuumaallveelaeva ja aurujõul töötava allveelaeva vahel on aurukatla asendamine reaktoriga, milles viiakse läbi tuumakütuse aatomite lõhustumise kontrollitud ahelreaktsioon soojuse vabanemisega, mida kasutatakse aurus auru tootmiseks. generaator.

Tuumarajatis lõi allveelaevadele tõelise väljavaate mitte ainult pinnalaevadega võrdse kiirusega, vaid ka neid ületada. Nagu me teame, ei tunne allveelaev veealuses olekus lainetakistust, mille ületamiseks kulutavad suurel kiirusel veeväljasurvega laevad suurema osa elektrijaama võimsusest.

Kiirguse bioloogiline mõju.

Kiirgus on oma olemuselt elule kahjulik. Väikesed kiirgusdoosid võivad "algatada" veel täielikult arusaamatu sündmuste ahela, mis viib vähi või geneetilise kahjustuseni. Suurte annuste korral võib kiirgus hävitada rakke, kahjustada elundikudesid ja põhjustada organismi surma. Suurte kiirgusdooside põhjustatud kahjustused ilmnevad tavaliselt tundide või päevade jooksul. Vähid ilmnevad aga palju aastaid pärast kokkupuudet, tavaliselt mitte varem kui üks kuni kaks aastakümmet. Ja geneetilise aparaadi kahjustusest tingitud kaasasündinud väärarengud ja muud pärilikud haigused ilmnevad definitsiooni järgi alles järgmistel või järgmistel põlvkondadel: need on lapsed, lapselapsed ja kiirgusega kokku puutunud indiviidi kaugemad järeltulijad.

Sõltuvalt kiirguse liigist, kiirgusdoosist ja selle tingimustest on võimalikud mitmesugused kiirguskahjustused. Need on äge kiiritushaigus (ARS) - väliskiirgusest, ARS - sisemisest kokkupuutest, krooniline kiiritushaigus, mitmesugused kliinilised vormid valdavalt üksikute organite lokaalsete kahjustustega, mida võib iseloomustada ägeda, alaägeda või kroonilise kulgemisega; need on pikaajalised tagajärjed, millest kõige olulisem on pahaloomuliste kasvajate esinemine; degeneratiivsed ja düstroofsed protsessid (katarakt, steriilsus, sklerootilised muutused). See hõlmab ka eksponeeritud vanemate järglastel täheldatud geneetilisi tagajärgi. Nende arengut põhjustav ioniseeriv kiirgus mõjutab oma suure läbitungimisvõime tõttu kudesid, rakke, rakusiseseid struktuure, molekule ja aatomeid kõikjal kehas.

Elusolendid reageerivad kiirguse mõjule erinevalt ning kiirgusreaktsioonide areng sõltub suuresti kiirgusdoosist. Seetõttu on soovitatav eristada: 1) väikeste annuste mõju, kuni umbes 10 rad; 2) kokkupuude keskmiste doosidega, mida tavaliselt kasutatakse ravieesmärgil ja mis piirneb selle ülempiiriga kokkupuutega suurte annustega. Kiirgusega kokkupuutel esinevad reaktsioonid, mis tekivad koheselt, varajased reaktsioonid, aga ka hilised (kaug)ilmingud. Kiirituse lõpptulemus sõltub sageli suuresti doosikiirusest, erinevatest kiiritustingimustest ja eriti kiirguse iseloomust. See kehtib ka kiirguse rakendusvaldkonna kohta kliinilises praktikas ravieesmärkidel.

Kiirgus mõjutab inimesi erinevalt olenevalt soost ja vanusest, organismi seisundist, selle immuunsüsteemist jne, kuid eriti tugev on see imikutel, lastel ja noorukitel.

Vähk on inimeste väikeste annustega kokkupuute tagajärgedest kõige tõsisem. Ulatuslikud uuringud, mis hõlmasid 100 000 Hiroshima ja Nagasaki aatomipommiplahvatuste ellujäänut, on näidanud, et siiani on vähk selles elanikkonnarühmas ainuke suurenenud suremuse põhjus.

Järeldus.

Pärast uuringute läbiviimist saime teada, et tuumakütus ja tuumamootorid toovad inimestele suurt kasu. Tänu neile leidis inimene odavad soojus- ja energiaallikad (üks tuumajaam asendab inimese jaoks mitukümmend või isegi sadu tavalisi soojuselektrijaamasid), pääses läbi jää põhjapoolusele ja vajus põhja. ookeanist. Kuid see kõik toimib ainult siis, kui seda õigesti rakendada, s.t. õiges koguses ja ainult rahumeelsetel eesmärkidel. Palju on olnud tuumaelektrijaamade plahvatusi (Tšernobõli, Fukushima) ja aatomipommide plahvatusi (Hiroshima ja Nagasaki).

Kuid radioaktiivsete jäätmete tagajärgede eest pole keegi kaitstud. Paljud inimesed kannatavad kiiritushaiguse ja kiirgusest põhjustatud vähi all. Kuid me arvame, et mõne aasta pärast leiavad teadlased välja meetodid radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamiseks ilma tervist kahjustamata ja leiutavad ravimeid kõigi nende haiguste vastu.

Bibliograafia.

1. A. V. Pjorškin, E. M. Gutnik. "Füüsika õpik 9. klassile".
2. G. Kessler. "Tuumaenergia".
3. R. G. Perelman. "Tuumamootorid".
4. E. Rutherford. Valitud teaduslikud tööd. Aatomi struktuur ja tehistransformatsioon.
5. https://en.wikipedia.org

Eelvaade:

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge Google'i konto (konto) ja logige sisse:

TUUMAREAKTSIOONID LOODUSES – jagunevad 2 klassi: termotuumareaktsioonid ja reaktsioonid tuumaosakeste toimel ja tuuma lõhustumine. Esimesed nõuavad nende rakendamiseks ~ mitme miljoni kraadi suurust temperatuuri ja esinevad ainult tähtede sisemuses või H-pommide plahvatuste ajal. Viimased tekivad atmosfääris ja litosfääris kosmilise kiirguse ja Maa ülemistes kestades olevate tuumaaktiivsete osakeste tõttu. Kiired kosmilised osakesed (keskmine energia ~2 10 9 eV) Maa atmosfääri sattudes põhjustavad sageli atmosfääri aatomite (N, O) täielikku lõhenemist kergemateks tuumafragmentideks, sh. neutronid. Viimase moodustumise kiirus ulatub 2,6 neutronini (cm -2 sek -1). Neutronid interakteeruvad valdavalt atmosfääri lämmastikuga, tagades pideva radioaktiivse produktsiooni isotoobid süsinik C 14 (T 1/2 = 5568 aastat) ja triitium H 3 (T 1/2 = 12,26 aastat) vastavalt järgmistele reaktsioonidele N 14 + P\u003d C14 + H1; N 14+ n\u003d C 12 + H 3. Maa atmosfääris tekib aastas umbes 10 kg radiosüsinikut. Täheldati ka radioaktiivsete Be 7 ja Cl 39 moodustumist atmosfääris. Tuumareaktsioonid litosfääris toimuvad peamiselt α-osakeste ja neutronite tõttu, mis tekivad pikaealiste radioaktiivsete elementide (peamiselt U ja Th) lagunemisel. Tuleb märkida He 3 kogunemist mõnes Li-d sisaldavas ml-s (vt. Heeliumi isotoobid geoloogias), neooni üksikute isotoopide moodustumine eukseniidis, monasiidis ja teistes m-lahtes vastavalt reaktsioonidele: O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + P; Fe 19 + Ta \u003d Na 22 + P; Na 22 → Ne 22 . Argooni isotoopide moodustumine radioaktiivsetes ainetes vastavalt reaktsioonidele: Cl 35 + Mitte = Ar 38 + n; Cl 35 + He \u003d K 38 + H 1; K 38 → Ar 38. Uraani spontaanse ja neutronite poolt indutseeritud lõhustumise käigus täheldatakse krüptooni ja ksenooni raskete isotoopide teket (vt ksenooni absoluutse vanuse määramise meetod). Litosfääri m-lakhis põhjustab aatomituumade kunstlik lõhustumine teatud isotoopide akumuleerumist 10 -9 -10 -12% m-la massist.

Geoloogiasõnastik: 2 köites. - M.: Nedra. Toimetanud K. N. Paffengolts jt.. 1978 .

Vaadake, mis on "TUumareaktsioonid LOODUSES" teistes sõnaraamatutes:

Tuumafüüsika Aatomituum Radioaktiivne lagunemine Tuumareaktsioon Põhimõisted Aatomituum Isotoobid Isobaarid Poolestusaeg Ma ... Wikipedia

Tuumareaktsioonid kergete aatomite vahel. tuumad, mis esinevad väga kõrgetel temperatuuridel (=108K ja üle selle). Elektrostaatilisest ületamiseks on vajalikud kõrged temperatuurid, st põrkuvate tuumade piisavalt suured suhtelised energiad. barjäär, ...... Füüsiline entsüklopeedia

Chem. transformatsioonid ja tuumaprotsessid, mille puhul vahepealse aktiivse osakese (vaba radikaal, aatom, ergastatud molekul keemilistes muundumistes, neutron tuumaprotsessides) ilmumine põhjustab algsete muundumiste ahela c. Näited keemiast. C. r ... Keemia entsüklopeedia

Üks moodsa uusi suundi geol. teadus, mis on tihedalt seotud tuumafüüsika, geokeemia, radiokeemia, geofüüsika, kosmokeemia ja kosmogooniaga ning hõlmab keerulisi probleeme aatomituumade loomuliku evolutsiooni kohta looduses ja ... ... Geoloogiline entsüklopeedia

Looduslikes objektides kosmilise kiirguse toimel moodustuvad stabiilsed ja radioaktiivsed isotoobid, näiteks skeemi järgi: XAz + P → YAZ + an + bp, milles A = A1 + an + (b 1)p; Z \u003d Z1.+ (b 1)p, kus XAz on algne tuum, P on kiire ... ... Geoloogiline entsüklopeedia

Termotuumasüntees, kergete aatomituumade sulandumise reaktsioon raskemateks tuumadeks, mis toimub ülikõrgetel temperatuuridel ja millega kaasneb tohutu energia vabanemine. Tuumasüntees on reaktsioon, mis on aatomite lõhustumise vastupidine reaktsioon: viimases ... ... Collier Encyclopedia

Tuumaprotsessid Radioaktiivne lagunemine Alfa lagunemine Beeta lagunemine Klastri lagunemine Topelt beeta lagunemine Elektrooniline püüdmine Topeltelektroonide püüdmine Gamma kiirgus Sisemine muundamine Isomeerne üleminek Neutronite lagunemine Positroni lagunemine ... ... Wikipedia

94 Neptuunium ← Plutoonium → Americium Sm Pu ... Wikipedia

Tuumafüüsika ... Wikipedia

Raamatud

• Tuumaenergia ning haruldaste ja väärismetallide saamine tuumamuunduste tulemusena. Neutronite, deuteroni, triitiumi, heelium-3 ja heelium-4 elektrilaengute elektrilaengute sidumisenergia ja potentsiaalne energia
• Tuumaenergia ning haruldaste ja väärismetallide saamine tuumamuunduste tulemusena. Elektrilaengute elektrilise interaktsiooni sidumisenergia ja potentsiaalne energia Neutronis, Deuter, Larin V.I. Selle raamatu esimene osa käsitleb erinevaid tuumareaktsioone energia ja väärismetallide saamiseks stabiilsete isotoopide sunnitud tuumamuunduste tulemusena.…

Nagu keemilised reaktsioonid, võivad ka tuumareaktsioonid olla endotermilised ja eksotermilised.

Tuumareaktsioonid jagunevad lagunemisreaktsioonideks ja fusioonireaktsioonideks. Tuumareaktsiooni eriliik on tuuma lõhustumine. Tuuma lagunemise ja tuuma lõhustumise ajastus tähendab täiesti erinevat tüüpi reaktsioone [ ].

1. Ajalugu

Esimest kunstlikult esile kutsutud tuumareaktsiooni täheldas aastal Ernest Rutherford, kiiritades lämmastikku alfaosakestega. Reaktsioon kulges vastavalt skeemile

.

2. Tuumareaktsioonide jäävuse seadused

Tuumareaktsioonide käigus täituvad üldised energia jäävuse, impulsi, nurkimpulsi ja elektrilaengu seadused.

Lisaks on tuuma interaktsioonile omane hulk spetsiaalseid säilivusseadusi, näiteks barüonilaengu jäävuse seadus.

3. Tuumareaktsiooni energiasaagis

Kui reaktsioonis olevate osakeste puhkemasside summa on suurem kui reaktsioonijärgsete osakeste puhkemasside summa, siis selline reaktsioon toimub energia vabanemisega. Seda energiat nimetatakse tuumareaktsiooni energiasaagiseks. Tuumareaktsiooni energiasaagis arvutatakse valemiga ΔE = Δmc 2, kus Δm on massidefekt, c on valguse kiirus.

4. Tuumareaktsioonide liigid

4.1. Tuumasünteesi reaktsioonid

Tuumasünteesireaktsioonide käigus tekivad elementide kergetest tuumadest uued raskemad tuumad.

Tavaliselt on termotuumasünteesi reaktsioonid võimalikud vaid tingimustes, kus tuumadel on suur kineetiline energia, kuna elektrostaatilise tõukejõu toimed takistavad võrdselt laetud tuumade lähenemist, tekitades nn. Coulombi barjäär.

Seda on võimalik saavutada kunstlikult laetud osakeste kiirendite abil, milles ioone, prootoneid või α-osakesi kiirendab elektriväli, või termotuumareaktorite abil, kus aine ioonid omandavad soojusliikumise tõttu kineetilise energia. Viimasel juhul räägime termotuumasünteesi reaktsioonist.

4.1.1. Tuumasünteesi looduses

Looduses algasid termotuumasünteesi reaktsioonid esimestel minutitel pärast Suurt Pauku. Primaarse nukleosünteesi käigus tekkisid prootonitest vaid mõned kerged tuumad (deuteerium, heelium, liitium).
Nüüd toimuvad tuumareaktsioonid tähtede tuumades, näiteks Päikeses. Peamine protsess on heeliumi tuuma moodustumine neljast prootonist, mis võib toimuda kas prooton-prooton ahelas või Bethe-Weizsäckeri tsüklis.

Tähtedes, mille mass ületab poole M ☉ , võivad tekkida muud, raskemad elemendid. See protsess algab süsiniku tuumade moodustumisega kolmekordses α reaktsioonis. Saadud tuumad interakteeruvad prootonite ja α-osakestega ning moodustavad seega keemilisi elemente kuni raua piigini.

Raskete tuumade (rauast vismutini) moodustumine toimub üsna massiivsete tähtede kestades punase hiiglase staadiumis, peamiselt s-protsessi ja osaliselt ka p-protsessi tõttu. Navagchi (ebastabiilsed) tuumad tekivad supernoova plahvatuste käigus.

4.2. Tuuma lagunemisreaktsioonid

Lagunemisreaktsioonid on tingitud alfa- ja beetaradioaktiivsusest. Alfa lagunemise käigus lendab tuumast välja alfaosake 4 He ning tuuma massi- ja laenguarv muutuvad vastavalt 4-ks ja 2-ks. Beeta-lagunemise käigus lendab elektron või positron tuumast välja, tuuma massiarv ei muutu ning laenguarv suureneb või väheneb 1. Mõlemat tüüpi lagunemine toimub spontaanselt.

4.3. Tuuma lõhustumine

Väike hulk isotoope on võimelised lõhustumisreaktsiooniks, mille käigus tuum jaguneb kaheks suureks osaks. Tuuma lõhustumine võib toimuda spontaanselt, nii sunnitud- teiste osakeste, peamiselt - neutronite mõjul.

aastatel selgus, et uraan-235 tuumad on võimelised mitte ainult spontaanne lõhustumine(kahel kergel tuumal) ~ 200 MeV energia vabanemisega ja kahe või kolme neutroni emissiooniga, aga ka sundjaotus, neutronite poolt käivitatud. Arvestades, et sellise eraldumise tulemusena eralduvad ka neutronid, mis võivad tekitada uusi naabruses asuvate uraanituumade sundlõhustumise reaktsioone, on ilmnenud tuuma ahelreaktsiooni võimalus. Looduses sellist reaktsiooni ei esine ainult seetõttu, et looduslik uraan koosneb 99,3% uraan-238 isotoobist ning lõhustumisreaktsioonideks on võimeline vaid uraan-235, mida looduslikus uraanis leidub vaid 0,7%.

Tuuma lõhustumise reaktsiooni mehhanism on järgmine. Tuumajõud, mis tekivad vahetus virtuaalosakeste interaktsiooni kaudu (enamasti toimub pion-nukleon interaktsioon), on mittekeskse iseloomuga. See tähendab, et nukleonid ei saa üheaegselt interakteeruda kõigi tuumas olevate nukleonidega, eriti mitmetuumalistes tuumades. Kui tuumas on palju nukleone, põhjustab see tuumajõudude tiheduse asümmeetria ja nukleonide sideme edasise asümmeetria ning sellest tulenevalt energia asümmeetria tuuma ruumala suhtes. Tuum omandab kuju, mis erineb oluliselt sfäärilisest. Sel juhul võib prootonite elektrostaatiline interaktsioon läheneda energia osas tugevale vastasmõjule.

Nii saab tänu asümmeetriale üle lõhustumise energiabarjäär ja tuum laguneb kergemateks tuumadeks, mis on massilt asümmeetrilised.

Mõnikord võib tuum tunneldada madalama energiaga olekusse.

5. Tuumareaktsioonid inimese elus

5.1. Aatompomm

Kahekümnendal sajandil toimunud aatomituumade lõhustumise ahelreaktsiooni hakati aatomipommides kasutama. Kuna intensiivse tuumareaktsiooni jaoks on vajalik kriitiline mass (ahelreaktsiooni tekkeks vajalik mass), siis aatomiplahvatuse läbiviimiseks ühendatakse mitu kriitilisest väiksema massiga osa , tekib ülekriitiline mass ja selles toimub lõhustumise ahelreaktsioon, millega kaasneb suure energiahulga vabanemine – toimub aatomiplahvatus.

5.2. Tuumareaktor

Tuumareaktorit kasutatakse tuuma lagunemisel tekkiva soojusenergia muundamiseks elektrienergiaks. Reaktoris kasutatakse kütusena uraan-235 ja uraan-238 või plutoonium-239 isotoopide segu. Kui kiired neutronid tabavad uraan-238 aatomi tuuma, muundatakse see plutoonium-239-ks ja selle järgnev lagunemine koos energia vabanemisega. Protsess võib olla tsükliline, kuid selleks on vaja kiiretel neutronitel töötavaid reaktoreid. Nüüd kasutatakse reaktorites põhikomponendina uraan-235 nukliidi. Kiirete neutronitega suhtlemiseks tuleb neid aeglustada. Kuidas aeglustit kasutada:

Vastavalt reaktorites kasutatava vee tüübile D 2 O või H 2 O jagatakse reaktorid raske vesi ja kerge vesi vastavalt. Raskeveereaktorites kasutatakse kütusena uraan-238 nukliidi, kergeveereaktorites - uraan-235. Lagunemisreaktsiooni kontrollimiseks ja peatamiseks kasutatakse boori või kaadmiumi isotoope sisaldavaid kontrollvardaid. Lõhustumise ahelreaktsiooni käigus vabanev energia eemaldatakse jahutusvedelikuga. Seetõttu see soojeneb ja vette sattudes soojendab seda, muutes selle auruks (sageli on jahutusvedelikuks vesi ise). Aur pöörab ümber auruturbiini, mis pöörab generaatori rootorit.

See on tühjendatud artikkel Füüsika. Saate projekteerida

TUUMALA REAKTSIOONID
Tuumareaktsioonid – transformatsioonid aatomi tuumad suhtlemisel teiste tuumadega,elementaarosakesedvõi kvantid. See määratlus piiritleb tuuma reaktsioonid ja tuumade spontaanse transformatsiooni protsessid radioaktiivse lagunemise ajal (vt.Radioaktiivsus), kuigi mõlemal juhul räägime uute tuumade tekkest.
Tuuma reaktsioonid mis on tehtud osakeste vahejuhtumi või pommitamise mõjul ( neutronid p, prootonid p, deuteronid d, elektronid e, aatomituumad mitmesugused. elemendid) või kvantid, mida kiiritatakse sihtmärgis sisalduvate raskemate tuumadega. Vastavalt pommitavate osakeste energiatele tuuma reaktsioonid madalal (< 1 МэВ), средних (1-100 МэВ) и высоких (>100 MeV) energiad. Eristage kergete tuumade piirkondi ( massiarv sihttuumad A< 50), ядрах ср. массы (50 < А < 100) и тяжелых ядрах (А > 100).
Tuuma reaktsioon võib tekkida, kui kaks selles osalevat osakest lähenevad tuuma läbimõõdust väiksemale kaugusele (umbes 10–13 cm), st kaugusele, millel tuumasisesed jõud toimivad ja interakteeruvad. moodustavate nukleonide vahel. Kui mõlemad on seotud tuumaenergiaga reaktsioonid osakesed - nii pommitav kui ka sihttuum - on positiivselt laetud, siis takistab osakeste lähenemist nende kahe puti tõukejõud. laenguid ning pommitav osake peab ületama nn. Coulombi potentsiaalbarjäär. Selle barjääri kõrgus sõltub pommitava osakese laengust ja sihttuuma laengust. Tuumade jaoks koos aatomid alates vrd. väärtused aatomnumber ja pommitades osakesi laenguga +1, on barjääri kõrgus umbes 10 MeV. Juhul kui tuumajaamas reaktsioonid kaasatud on osakesed, millel pole laengut ( neutronid ), puudub Coulombi potentsiaalbarjäär ja tuuma reaktsioonid võib voolata soojusenergiaga (st soojusvibratsioonile vastava energia) osakeste osalusel aatomid ).
Tuumaenergia esinemise võimalus reaktsioonid mitte sihttuumade pommitamise tagajärjel langevate osakestega, vaid tahkis paiknevate tuumade ülitugeva lähenemise tõttu (st lähenemine tuuma läbimõõduga võrreldavatel kaugustel) maatriks või pinnal tahke keha (näiteks tuumade osalusel deuteeriumi gaasiaatomid , lahustatud pallaadium ); seni (1995) usaldusväärsed andmed sellise tuumaenergia rakendamise kohta reaktsioonid ("külmtuuma") nr.
Tuuma reaktsioonid järgima samu üldisi loodusseadusi nagu tavaline keemia. reaktsioonid (massi jäävuse seadusja energia, laengu jäävus, impulss). Lisaks tuumaenergia käigus reaktsioonid on ka mõned spetsiifilised seadused, mis keemias ei avaldu. reaktsioonid, näiteks barüonilaengu jäävuse seadus (barüonid on raskedelementaarosakesed).
Rekord tuumaenergia reaktsioonid võimalik, nagu näitab näide Pu tuumade muutumisest Ku tuumadeks plutooniumi sihtmärgi kiiritamisel tuumadega mitte tema:

Sellest kandest on näha, et vasak- ja parempoolsed tasude summad (94 + 10 = 104) ning summad massinumbrid (242 + 22 = 259 + 5) on üksteisega võrdsed. Kuna keemia sümbol. element näitab üheselt oma aatomnumbrit (tuumalaeng), siis tuuma kirjutamisel reaktsioonid osakeste laengu väärtusi tavaliselt ei näidata. Sagedamini tuumaenergia reaktsioonid kirjuta lühemalt. Jah, tuumaenergia radionukliidide moodustumise reaktsioon 14 C tuumade kiiritamise ajal 14 N neutronid kirjutage üles järgmiselt: 14 N (n, p) 14 C.
Sulgudes märkige esmalt pommitav osake või kvant, seejärel komaga eraldatuna saadud valgusosakesed või kvant. Vastavalt sellele salvestusmeetodile (n, p), (d, p), (n, 2n) ja muud tuumaenergia reaktsioonid .
Samade osakeste kokkupõrkel tuuma reaktsioonid võib minna erineval viisil. Näiteks kui kiiritatakse alumiiniumist sihtmärki neutronid võib järgneda. tuumaenergia reaktsioonid : 27 A1(n,) 28 A1, 27 A1(n, n) 27 A1, 27 A1(n, 2n) 26 A1, 27 A1(n, p) 27 Mg, 27 Al(n,) 24 Na jne Põrkuvate osakeste kogumit nimetatakse tuuma sisselaskekanaliks reaktsioonid ja tuumaenergia tulemusena tekkinud osakesed reaktsioonid , moodustavad väljundkanali.
Tuuma reaktsioonid saab jätkata energia vabanemise ja neeldumisega Q. Kui kirjutame tuuma reaktsioon kui A(a, b)B, siis sellise tuuma puhul reaktsioonid energia on: Q \u003d [(M A + M a) - (M in + M b)] x c 2, kus M on tuumamass reaktsioonid osakesed; c on valguse kiirus. Praktikas on väärtusi mugavam kasutada massidefektid delta M (vt. Nucleus atomic ), siis on Q arvutamise avaldis kujul: pealegi väljendatakse seda mugavuse huvides tavaliselt kiloelektronvoltides (keV, 1 amu = 931501,59 keV = 1,492443 x 10 -7 kJ).
Tuumaenergiaga kaasnev energiamuutus reaktsioon , võib olla 10 6 korda või rohkem suurem kui kemikaali käigus vabanev või neelduv energia. reaktsioonid. Seega tuumaga reaktsioonid interakteeruvate tuumade masside muutus muutub märgatavaks: eralduv või neelduv energia võrdub tuuma enne ja pärast tuuma osakeste masside summade vahega. reaktsioonid . Võimalus vabastada tuumaenergia rakendamisel tohutul hulgal energiat reaktsioonid asub tuumaenergia keskmes energiat . Tuumaenergiaga seotud osakeste energiate vaheliste seoste uurimine reaktsioonid , samuti suhe nurkade vahel, mille all tekkivad osakesed paisuvad, moodustab osa tuumafüüsikast – tuumareaktsioonide kinemaatikast.
Tuuma reaktsioonid .
Langeva osakese ja sihttuuma vastastikmõju olemus sõltub interakteeruvate osakeste individuaalsetest omadustest ja langeva osakese energiast. Juhtuv osake saab sihtsüdamikusse siseneda ja sealt välja lennata ainult oma trajektoori muutes. Seda nähtust nimetatakse elastne interaktsioon (või elastne hajumine). Ülaltoodud näites tuumade 27 A1 osalusel vastab see tuumale reaktsioon 27 A1(r, r) 27 A1. Pommitava osakese nukleon, mis tabab tuuma, võib kokku põrkuda tuuma nukleoniga. Kui sel juhul osutub ühe või mõlema nukleoni energia suuremaks kui tuumast väljumiseks vajaminev energia, siis mõlemad (või vähemalt üks neist) lahkuvad tuumast. See on nn otsene protsess. Aeg, mille jooksul see voolab, vastab ajale, mille jooksul pommitav osake läbib sihttuuma poolt hõivatud ruumi. Hinnanguliselt on see umbes 10–22 s. Otsene protsess on võimalik pommitava osakese suure energia korral.
Pommitava osakese keskmise ja madala energia korral jaotatakse selle liigne energia ümber paljude tuuma nukleonite vahel. See juhtub 10 -15 -10 -16 sekundi jooksul. See aeg vastab tuumasüsteemi nn liittuuma elueale, mis tekib tuumaplahvatuse käigus. reaktsioonid langeva osakese ühinemise tulemusena sihttuumaga. Sel perioodil jaotub liigne energia, mille liittuum saab langevast osakesest, ümber. See võib keskenduda ühele või mitmele nukleonile, mis moodustavad liittuuma. Selle tulemusena kiirgab liittuum näiteks deuteroni d, tritoni t või osakest.
Kui langeva osakese poolt liittuuma sisestatud energia osutus väiksemaks kui potentsiaalbarjääri kõrgus, mille peab ületama liittuumast kiirgav valgusosake, siis sel juhul kiirgab liittuum kvant ( kiirgushõive). Liittuuma lagunemise tulemusena tekib suhteliselt raske uus tuum, mis võib olla nii põhi- kui kapõnevil olek. Viimasel juhul toimub ergastatud tuuma järkjärguline üleminek põhiolekusse.

Tuumaenergia efektiivne ristlõige reaktsioonid .

Erinevalt enamikust keemilistest reaktsioonidest, kus lähteained reageerivad stöhhiomeetrilistes kogustes üksteisega täielikult, reageerivad tuuma reaktsioon põhjustab vaid väikese osa kõigist sihtmärgile langenud pommitavatest osakestest. See on tingitud asjaolust, et tuum hõivab tühise osa mahust aatom , nii et tõenäosus, et juhuslik osake läbib sihtmärki ja kohtub tuumaga aatom väga väike. Coulombi potentsiaalbarjäär langeva osakese ja tuuma vahel (sama laenguga) takistab ka tuuma reaktsioonid . Koguste jaoks. tuuma tõenäosuse omadused reaktsioonid kasutage efektiivse jaotise mõistet a. See iseloomustab kahe põrkuva osakese ülemineku tõenäosust teatud lõppolekusse ja on võrdne selliste üleminekute arvu ajaühikus ja pommitavate osakeste arvu suhtega, mis läbivad ajaühikus ühikusuunaga risti asetsevat pindalaühikut. nende liikumine. Efektiivsel lõigul on pindala mõõde ja see on suurusjärgus võrreldav ristlõike pindalaga aatomi tuumad (umbes 10 -28 m 2). Varem kasutati efektiivse sektsiooni süsteemivälist üksust - ait (1 ait = 10–28 m 2).
Erinevate tuumaenergia tegelikud väärtused reaktsioonid varieeruvad suuresti (10 -49 kuni 10 -22 m 2). Väärtus sõltub pommitava osakese olemusest, selle energiast ja eriti suurel määral kiiritatud tuuma omadustest. Tuumakiirguse korral neutronid energia muutmisel neutronid saab jälgida nn. resonantspüüdmine neutronid , mida iseloomustab resonantsristlõige. Resonantspüüdmist täheldatakse, kui kineetiline energia neutron on lähedane liittuuma ühe statsionaarse oleku energiale. Pommitava osakese resonantspüüdmisele vastav ristlõige võib ületada mitteresonantset ristlõiget mitme suurusjärgu võrra.
Kui pommitav osake on võimeline tekitama tuuma reaktsioonid üle mitme kanali, siis antud kiiritatud tuumaga toimuvate erinevate protsesside efektiivsete ristlõigete summat nimetatakse sageli koguristlõikeks.
Tuumaenergia efektiivsed ristlõiked reaktsioonid erinevate tuumade jaoks isotoobid c.-l. elemendid on sageli üksteisest väga erinevad. Seetõttu segu kasutamisel isotoobid tuumaenergia jaoks reaktsioonid iga puhul tuleb arvesse võtta efektiivseid ristlõikeid nukliid võttes arvesse selle levimust segus isotoobid.
Tuumaenergia väljapääsud reaktsioonid
Tuumareaktsioonide saagised -arvude suhe tuumareaktsioonide aktid sihtmärgi pindalaühiku (1 cm 2 ) kohta langevate osakeste arv ei ületa tavaliselt 10 -6 -10 -3 . Õhukeste sihtmärkide puhul (lihtsustatult võib sihtmärki nimetada õhukeseks, mille läbimisel pommitavate osakeste vool märgatavalt ei nõrgene) tuuma saagis. reaktsioonid on võrdeline 1 cm 2 sihtmärgi pinnale langevate osakeste arvuga, 1 cm 2 sihtmärgis sisalduvate tuumade arvuga ja ka tuuma efektiivse ristlõike väärtusega. reaktsioonid . Isegi kui tuumareaktorina kasutatakse nii võimsat mürsuosakeste allikat, on tuumaenergia rakendamisel reeglina võimalik saada 1 tunni jooksul. reaktsioonid neutronite mõjul mitte rohkem kui paar mg aatomid sisaldavad uusi tuumasid. Tavaliselt ühes või teises tuumas saadud aine mass reaktsioonid , oluliselt vähem.

pommitavad osakesed.
Tuumaenergia rakendamiseks reaktsioonides kasutatakse neutroneid n, prootoneid p, deuteronid d, tritoonid t, osakesed, rasked ioonid (12 C, 22 Ne, 40 Ar jne), elektronid e ja kvant. Allikad neutronid (vt neutronite allikad) tuumaenergia juhtimisel reaktsioonid toimivad: metalli Be ja sobiva emitteri segud, nt. 226 Ra (nn ampullallikad), neutronite generaatorid, tuumareaktorid. Kuna enamikul juhtudel tuuma reaktsioonid on neutronite puhul kõrgemad madala energiaga (soojus neutronid ), siis enne voolu suunamist neutronid sihtmärgil on nende kasutamine tavaliselt aeglustunud parafiin, grafiit ja muud materjalid. Aeglase korral neutronid põhilised. protsess peaaegu kõigi tuumade jaoks - kiirguse püüdmine - tuuma reaktsioon tüüpi, sest tuuma Coulombi barjäär takistab lendu prootonid ja osakesed. Mõju all neutronite lõhustumise ahelreaktsioonid .
Kasutamisel pommitavate osakestena prootonid , deuteronid jne, positiivset laengut kandva vooluga, kiirendatakse pommitav osake erinevate kiirendite abil kõrgete energiateni (kümnetest MeV kuni sadade GeV-ni). See on vajalik selleks, et laetud osake saaks ületada Coulombi potentsiaalbarjääri ja siseneda kiiritatud tuuma. Kui sihtmärke kiiritatakse positiivselt laetud osakestega, siis max. tuumaväljundid reaktsioonid saavutatakse deuteroonide abil. See on tingitud asjaolust, et siduv energia prooton ja neutron deuteronis on suhteliselt väike ja vastavalt sellele ka vahemaa prooton ja neutron .
Kui deuteroneid kasutatakse pommitavate osakestena, tungib kiiritatud tuuma sageli ainult üks nukleon - prooton või neutron , lendab deuteroni tuuma teine ​​nukleon kaugemale, tavaliselt langeva deuteroniga samas suunas. Tuumatehnoloogias on võimalik saavutada kõrgeid efektiivseid ristlõikeid reaktsioonid deuteroonide ja kergete tuumade vahel langevate osakeste suhteliselt madala energiaga (1-10 MeV). Seetõttu tuuma reaktsioonid deuteroonide osalusel saab läbi viia mitte ainult kiirendil kiirendatud deuteroonide kasutamisega, vaid ka kuumutades interakteeruvate tuumade segu temperatuurini umbes 10 7 K. Sellised tuumad reaktsioonid nimetatakse termotuumadeks. Looduslikes tingimustes esinevad need ainult tähtede sügavuses. Maal toimuvad termotuumareaktsioonid, mis hõlmavad deuteerium, deuteerium ja triitium, deuteerium ja liitium ja teised viidi läbi plahvatused termotuuma (vesiniku) pommid.
Osakeste puhul ulatub raskete tuumade Coulombi barjäär ~ 25 MeV. Sama tõenäoline tuumaenergia reaktsioonid ja tuumatooted reaktsioonid tavaliselt radioaktiivne, tuuma jaoks reaktsioonid - tavaliselt stabiilsed tuumad.
Uue üliraske kemikaali sünteesiks. elemendid, tuuma reaktsioonid , voolab osalusel gaasipedaaliga kiirendatud raske ioonid (22 Ne, 40 Ar jne). Näiteks tuumaenergia jaoks reaktsioonid m. b. süntees fermium. Tuumareaktsioonide jaoks raskete ioonidega mida iseloomustab suur hulk väljundkanaleid. Näiteks tuumade pommitamisel 232 Th ioonid Tekivad 40 Ar, Ca, Ar, S, Si, Mg, Ne tuumad.
Tuumaenergia rakendamiseks reaktsioonid kvantide toimel sobivad suure energiaga kvantid (kümned MeV). Madalama energiaga kvantid kogevad tuumadel ainult elastset hajumist. Juhtumikvantide toimel toimuvad tuumaprotsessid reaktsioonid nimetatakse fototuumadeks, ulatuvad need reaktsioonid 10 30 m 2 -ni.
Kuigi elektronid omavad tuumade omale vastupidist laengut, läbitungimist elektronid tuumasse on võimalik ainult neil juhtudel, kui kasutatakse tuumakiirgust elektronid , mille energia ületab kümneid MeV. Sellise vastuvõtmiseks elektronid kasutatakse betatroneid ja muid kiirendeid.
Tuumauuringud reaktsioonid annab mitmesugust teavet tuumade sisestruktuuri kohta. Tuuma neutroneid hõlmavad reaktsioonid võimaldavad teil saada tuumareaktoritesse tohutul hulgal energiat. Tuumaenergia tagajärjel Lõhustumisreaktsioonid neutronite toimel suur hulk erinevaid radionukliidid , mida saab kasutada eelkõige keemia nagu isotoopide märgistusained. Mõnel juhul tuumaenergia reaktsioonid võimaldab teil vastu võttamärgistatud ühendid. Tuumareaktsioonid on aluseks aktiveerimise analüüs. Tuumaenergia abil reaktsioonid sünteesitud kunstlik keemia. elemendid ( tehneetsium, promeetium, transuraansed elemendid, transaktinoid).

Uraani lõhustumise avastamise ajalugu

Uraani tuumade lõhustumise avastasid 1938. aastal Saksa teadlased O. Hahn ja F. Strassmann. Neil õnnestus kindlaks teha, et uraani tuumade pommitamisel neutronitega tekivad perioodilise süsteemi keskosa elemendid: baarium, krüptoon jne. Austria füüsik L. Meitner ja inglise füüsik O. Frisch andsid sellele tõsiasjale õige tõlgenduse. . Nad selgitasid nende elementide ilmumist uraani tuumade lagunemisega, mis hõivasid neutroni kaheks ligikaudu võrdseks osaks. Seda nähtust nimetatakse tuuma lõhustamiseks ja tekkivaid tuumasid nimetatakse lõhustumisfragmentideks.

Tuuma tilgamudel

Seda lõhustumisreaktsiooni saab seletada tuuma tilkmudeli põhjal. Selles mudelis käsitletakse tuuma elektriliselt laetud kokkusurumatu vedeliku tilgana. Lisaks kõigi tuuma nukleonide vahel mõjuvatele tuumajõududele kogevad prootonid täiendavat elektrostaatilist tõukejõudu, mille tõttu nad paiknevad tuuma perifeerial. Ergastamata olekus elektrostaatilised tõukejõud kompenseeritakse, mistõttu tuum on sfäärilise kujuga (joonis 1).

Riis. üks

Pärast neutroni kinnipüüdmist tuuma poolt moodustub vahepealne tuum, mis on ergastatud olekus. Sel juhul jaotub neutroni energia ühtlaselt kõigi nukleonide vahel ning vahepealne tuum ise deformeerub ja hakkab võnkuma. Kui ergastus on väike, siis tuum (joon. 1, b), vabastades end liigsest energiast kiirgades. ? -kvant või neutron, naaseb stabiilsesse olekusse. Kui ergastusenergia on piisavalt suur, siis võib südamiku deformatsioon vibratsiooni ajal olla nii suur, et sellesse tekib ahenemine (joonis 1c), mis on sarnane lõheneva vedelikutilga kahe osa vahelisele ahenemisele. Kitsas vöökohas toimivad tuumajõud ei suuda enam vastu panna tuuma osade olulisele Coulombi tõukejõule. Kitsendus katkeb ja tuum laguneb kaheks "fragmendiks" (joonis 1d), mis hajuvad vastassuundades.
Praegu on teada umbes 100 erinevat isotoopi massiarvuga umbes 90–145, mis tulenevad selle tuuma lõhustumisest. Selle tuuma kahel tüüpilisel lõhustumisreaktsioonil on järgmine vorm:
.
Pange tähele, et neutroni poolt algatatud tuuma lõhustumise tulemusena tekivad uued neutronid, mis võivad põhjustada lõhustumisreaktsioone teistes tuumades. Uraan-235 tuumade lõhustumisproduktideks võivad olla ka teised baariumi, ksenooni, strontsiumi, rubiidiumi jne isotoobid.
Raskete aatomite tuumade () lõhustumise ajal vabaneb väga suur energia - umbes 200 MeV iga tuuma lõhustumise ajal. Umbes 80% sellest energiast vabaneb killu kineetilise energia kujul; ülejäänud 20% moodustab fragmentide radioaktiivse kiirguse energia ja kiirete neutronite kineetiline energia.
Tuuma lõhustumisel vabanevat energiat saab hinnata tuumas olevate nukleonide spetsiifilise sidumisenergia abil. Nukleonide spetsiifiline sidumisenergia massiarvuga tuumades A? 240 on umbes 7,6 MeV nukleoni kohta, samas kui massinumbritega tuumades A= 90–145 erienergia on ligikaudu võrdne 8,5 MeV/nukleoni kohta. Seetõttu vabaneb uraani tuuma lõhustumisel energia suurusjärgus 0,9 MeV nukleoni kohta ehk ligikaudu 210 MeV uraani aatomi kohta. Kõigi 1 g uraanis sisalduvate tuumade täielikul lõhustumisel vabaneb sama energia kui 3 tonni kivisöe või 2,5 tonni nafta põletamisel.

Tuuma ahelreaktsioon

Tuuma ahelreaktsioon - üksikute jadatuumareaktsioonid , millest igaüks on põhjustatud osakesest, mis ilmnes jada eelmises etapis reaktsiooni produktina. Tuuma ahelreaktsiooni näide on ahelreaktsioontuuma lõhustumine rasked elemendid, mille juures algab põhiline lõhustumissündmuste arvneutronid mis on saadud eelmise põlvkonna tuuma lõhustumise teel.

Uraan-235 tuuma lõhustumisel, mis tekib kokkupõrkel neutroniga, eraldub 2 või 3 neutronit. Soodsates tingimustes võivad need neutronid tabada teisi uraani tuumasid ja põhjustada nende lõhustumist. Selles etapis ilmub juba 4–9 neutronit, mis võivad põhjustada uraani tuumade jne lagunemist. Sellist laviinilaadset protsessi nimetatakse ahelreaktsiooniks. Uraani tuumade lõhustumise ahelreaktsiooni arendamise skeem on näidatud joonisel fig. 3.

Riis. 3

Uraan esineb looduses kahe isotoobi kujul: (99,3%) ja (0,7%). Neutronitega pommitades võivad mõlema isotoobi tuumad jaguneda kaheks fragmendiks. Sel juhul toimub lõhustumisreaktsioon kõige intensiivsemalt aeglaste (termiliste) neutronitega, samas kui tuumad astuvad lõhustumisreaktsiooni ainult kiirete neutronitega, mille energia suurus on 1 MeV. Vastasel juhul moodustunud tuumade ergastusenergia
on lõhustumiseks ebapiisav ja siis lõhustumise asemel toimuvad tuumareaktsioonid:
.
Uraani isotoop ? -radioaktiivne, poolestusaeg 23 min. Neptuuniumi isotoop on samuti radioaktiivne, poolestusajaga umbes 2 päeva.
.

Plutooniumi isotoop on suhteliselt stabiilne, poolestusajaga 24 000 aastat. Plutooniumi kõige olulisem omadus on see, et see on neutronite mõjul samamoodi lõhustuv kui. Seetõttu saab abiga läbi viia ahelreaktsiooni.
Eespool käsitletud ahelreaktsiooni skeem on ideaalne juhtum. Reaalsetes tingimustes ei osale kõik lõhustumisel tekkivad neutronid teiste tuumade lõhustumises. Osa neist püüavad kinni võõraatomite mittelõhustuvad tuumad, teised lendavad uraanist välja (neutronite leke).
Seetõttu ei toimu raskete tuumade lõhustumise ahelreaktsioon alati ja mitte ühegi uraani massi korral.

Neutronite korrutustegur

Ahelreaktsiooni arengut iseloomustab nn neutronite korrutustegur To, mida mõõdetakse arvu suhtega N i neutronid, mis põhjustavad aine tuuma lõhustumist reaktsiooni ühes etapis, arvule N i-1 neutronid, mis põhjustasid reaktsiooni eelmises etapis lõhustumise:
.
Korrutustegur sõltub paljudest teguritest, eelkõige lõhustuva materjali olemusest ja kogusest ning selle ruumala geomeetrilisest kujust. Antud aine samal kogusel on erinev väärtus To. To maksimaalne, kui ainel on sfääriline kuju, kuna sel juhul on kiirete neutronite kadu läbi pinna väikseim.
Lõhustuva materjali mass, milles ahelreaktsioon kulgeb korrutusteguriga To= 1 nimetatakse kriitiliseks massiks. Väikestes uraanitükkides lendab enamik neutroneid välja, ilma et see tabaks ühtegi tuuma.
Kriitilise massi väärtuse määrab füüsilise süsteemi geomeetria, struktuur ja väliskeskkond. Seega on puhta uraani kuuli kriitiline mass 47 kg (17 cm läbimõõduga kuul). Uraani kriitilist massi saab kordades vähendada nn neutronmoderaatorite abil. Fakt on see, et uraani tuumade lagunemisel tekkivad neutronid on liiga suure kiirusega ja aeglaste neutronite kinnipüüdmise tõenäosus uraan-235 tuumade poolt on sadu kordi suurem kui kiiretel. Parim neutronite moderaator on raske vesi D 2 O. Neutronitega suheldes muutub tavaline vesi ise raskeks veeks.
Hea moderaator on ka grafiit, mille tuumad ei neela neutroneid. Elastsel interaktsioonil deuteeriumi või süsiniku tuumadega aeglustuvad neutronid termiliste kiirusteni.
Neutronimoderaatorite ja spetsiaalse neutroneid peegeldava berülliumi kesta kasutamine võimaldab kriitilist massi vähendada 250 g-ni.
Korrutusteguriga To= 1, lõhustuvate tuumade arv hoitakse konstantsel tasemel. See režiim on ette nähtud tuumareaktorites.
Kui tuumkütuse mass on kriitilisest massist väiksem, siis korrutustegur To < 1; каждое новое поколение вызывает все меньшее и меньшее число делений, и реакция без внешнего источника нейтронов быстро затухает.
Kui tuumkütuse mass on suurem kui kriitiline mass, siis korrutustegur To> 1 ja iga uus neutronite põlvkond põhjustab järjest suurema arvu lõhustumisi. Ahelreaktsioon kasvab nagu laviin ja sellel on plahvatuse iseloom, millega kaasneb tohutu energia vabanemine ja ümbritseva õhu temperatuuri tõus mitme miljoni kraadini. Seda tüüpi ahelreaktsioon toimub aatomipommi plahvatamisel.
Tuumareaktor

Tuumareaktor on seade, mida juhitaksetuuma ahelreaktsioon millega kaasneb energia vabanemine. Esimene tuumareaktor ehitati 1942. aasta detsembris USA-s E. juhtimisel.Fermi . Euroopas käivitati esimene tuumareaktor 1946. aasta detsembris Moskvas I. V. juhtimisel.Kurtšatov . 1978. aastaks töötas maailmas juba tuhatkond erinevat tüüpi tuumareaktorit. Iga tuumareaktori komponendid on:tuum koos tuumakütus , mida tavaliselt ümbritseb neutronreflektor,jahutusvedelik , ahelreaktsiooni juhtimissüsteem, kiirguskaitse, kaugjuhtimissüsteem. Tuumareaktori peamine omadus on selle võimsus. Võimsus 1-s Kohtusime vastab ahelreaktsioonile, mille käigus toimub 3 10 16 lõhustumise sündmust 1 sek.

Tuumareaktori südamik sisaldab tuumakütust, toimub tuuma lõhustumise ahelreaktsioon ja energia vabaneb. Tuumareaktori olekut iseloomustab efektiivne koefitsient Kef neutronite paljunemine või reaktsioonivõime r:

R \u003d (K? - 1) / K eff. (üks)

Kui a To ef > 1, siis ahelreaktsioon ajaga kasvab, tuumareaktor on ülekriitilises olekus ja selle reaktsioonivõime on r > 0; kui To ef < 1 , siis reaktsioon laguneb, reaktor on alakriitiline, r< 0; при To ? = 1, r = 0, reaktor on kriitilises olekus, toimub statsionaarne protsess ja lõhustumiste arv on ajas konstantne. Ahelreaktsiooni käivitamiseks tuumareaktori käivitamisel sisestatakse tavaliselt südamikusse neutronite allikas (Ra ja Be segu, 252 vt. jne), kuigi see pole spontaanse tuuma lõhustumise tõttu vajalik uraan ja kosmilised kiired anda piisav arv algneutroneid ahelreaktsiooni tekkeks at To ef > 1.

235 U kasutatakse lõhustuva materjalina enamikus tuumareaktorites. . Kui südamik, lisaks tuumakütusele (looduslik või rikastatud Uraan), sisaldab neutronite moderaatorit (grafiit, vesi ja muud kergeid tuumasid sisaldavad ained, vt allpool).Neutronite modereerimine ), siis toimub põhiosa jaotustest tegevuse alltermilised neutronid (termiline reaktor ). Termilise neutronite tuumareaktoris, looduslik Uraan , rikastamata 235 U (need olid esimesed tuumareaktorid). Kui tuumas moderaatorit pole, siis põhiosa lõhustumist põhjustavad kiired neutronid energiaga x n > 10 kev(kiire reaktor ). Vahepealsed neutronreaktorid energiaga 1-1000 ev.

Konstruktsiooni järgi jagunevad tuumareaktorid heterogeensed reaktorid , milles tuumakütus jaotub diskreetselt südamikus plokkidena, mille vahel on neutronite moderaator, jahomogeensed reaktorid , milles tuumkütus ja moderaator on homogeenne segu (lahus või suspensioon). Tuumareaktoris heterogeenses tuumakütusega plokke nimetataksekütuseelemendid (TVEL "ami), moodustavad korrapärase võre; ruumala ühe kütuseelemendi kohta nimetatakse rakuks. Vastavalt kasutuse iseloomule jagatakse tuumareaktor jõureaktoriteks jauurimisreaktorid . Sageli täidab üks tuumareaktor mitut funktsiooni .

Kriitilistes tingimustes on tuumareaktoril järgmine kuju:

To ef = K ? ? P = 1, (1)

kus 1 - P on neutronite väljumise (lekke) tõenäosus tuumareaktori aktiivsest tsoonist, To ? - neutronite korrutustegur lõpmata suurte mõõtmetega südamikus, mis on termiliste tuumareaktorite jaoks määratud nn "4 teguri valemiga":

To? = neju. (2)

Siin n on 235 U tuuma tuuma lõhustumisel tekkivate sekundaarsete (kiirete) neutronite keskmine arv termilised neutronid, e on kiirete neutronite korrutustegur (neutronite arvu suurenemine tuumade, peamiselt tuumade 238 lõhustumise tõttu U , kiired neutronid); j on tõenäosus, et tuum 238 neutronit kinni ei püüa U aeglustusprotsessi ajal on u tõenäosus, et termiline neutron põhjustab lõhustumise. Sageli kasutatakse väärtust h \u003d n / (l + a), kus a on kiirguse kogumise ristlõike s p ja lõhustumise ristlõike s d suhe.

Tingimus (1) määrab tuumareaktori mõõtmed. Näiteks looduslikust uraanist tuumareaktori jaoks ja grafiit n = 2.4. e » 1.03, eju » 0.44, kust To? =1,08. See tähendab, et To ? > 1 nõutav R<0,93, что соответствует (как показывает теория Ядерного реактора) размерам активной зоны Ядерный реактор ~ 5-10 m. Kaasaegse tuumareaktori maht ulatub sadadesse m 3 ja selle määravad peamiselt soojuse eemaldamise võimalused, mitte kriitilisuse tingimused. Kriitilises olekus oleva tuumareaktori aktiivse tsooni mahtu nimetatakse tuumareaktori kriitiliseks ruumalaks ja lõhustuva materjali massi kriitiliseks massiks. Väikseima kriitilise massiga on tuumareaktor, mille kütus on puhaste lõhustuvate isotoopide soolade lahusena vees ja veeneutronreflektoriga. 235 eest U see mass on 0,8 kg, jaoks 239 Pu - 0,5 kg. 251 on väikseima kriitilise massiga vrd (teoreetiliselt 10 g). Loodusliku grafiidist tuumareaktori kriitilised parameetrid uraan: uraani mass 45 t, grafiidi maht 450 m 3 . Neutronite lekke vähendamiseks antakse südamikule sfääriline või sellele lähedane kuju, näiteks läbimõõdu suurusjärgu kõrgusega silinder või kuubik (väikseim pinna ja ruumala suhe).

n väärtust teatakse termiliste neutronite puhul 0,3% täpsusega (tabel 1). Lõhustumise põhjustanud neutroni energia x n suurenemisega kasvab n vastavalt seadusele: n \u003d n t + 0,15x n (x n in mev), kus n t vastab lõhustumisele termiliste neutronite poolt.

Tab. 1. - Väärtused n ja h) termiliste neutronite jaoks (vastavalt 1977. aasta andmetele)

233 U	235 U	239 Pu	241 Pu
n 2,479	2,416	2,862	2,924
h 2,283	2,071	2,106	2,155

(e-1) väärtus on tavaliselt vaid mõni %, sellegipoolest on kiire neutronite paljunemise roll märkimisväärne, kuna suurte tuumareaktorite puhul ( To ? - 1) << 1 (графитовые Ядерный реактор с естественным uraan mille käigus ahelreaktsioon esmakordselt läbi viidi, poleks seda olnud võimalik luua, kui kiiretel neutronitel poleks olnud lõhustumist).

J maksimaalne võimalik väärtus saavutatakse tuumareaktoris, mis sisaldab ainult lõhustuvaid tuumasid. Elektrilised tuumareaktorid kasutavad kergelt rikastatud

Uraan (kontsentratsioon 235 U ~ 3-5%) ja südamikud 238 U neelavad märkimisväärse osa neutronitest. Niisiis, loodusliku isotoopide segu jaoks uraan maksimaalne väärtus nJ = 1.32. Neutronite neeldumine moderaatoris ja konstruktsioonimaterjalides ei ületa tavaliselt 5-20% neeldumisest kõigi tuumkütuse isotoopide poolt. Moderaatoritest on raske vee neutronite ja struktuurimaterjalide madalaim neeldumine - Al ja Zr .

Neutronite resonantspüüdmise tõenäosus tuumade 238 poolt

U aeglustusprotsessis (1-j) väheneb oluliselt heterogeensetes tuumareaktorites.(1 - j) vähenemine on tingitud sellest, et resonantsele lähedase energiaga neutronite arv väheneb järsult kütuseploki sees ja ainult ploki välimine kiht osaleb resonantsneeldumises. Tuumareaktori heterogeenne struktuur võimaldab looduslikul ahelprotsessi läbi viia uraan . See vähendab O väärtust, kuid see reaktsioonivõime kadu on palju väiksem kui resonantsneeldumise vähenemisest tulenev võimendus.

Termiliste tuumareaktorite arvutamiseks on vaja määrata termiliste neutronite spekter. Kui neutronite neeldumine on väga nõrk ja neutronil on aega enne neeldumist mitu korda põrkuda moderaatori tuumadega, siis moodustub termodünaamiline tasakaal (neutronite termiseerimine) aeglustava keskkonna ja neutrongaasi vahel ning termilise gaasi spekter. neutroneid kirjeldatakse

Maxwelli jaotus . Tegelikkuses on tuumareaktori aktiivses tsoonis neutronite neeldumine üsna suur. See toob kaasa kõrvalekaldumise Maxwelli jaotusest – neutronite keskmine energia on suurem kui keskkonna molekulide keskmine energia. Termiseerimisprotsessi mõjutavad tuumade liikumised, aatomite keemilised sidemed ja jne.

Tuumakütuse põletamine ja taastootmine.

Tuumareaktori töötamise ajal toimub kütuse koostise muutus, mis on seotud lõhustumisfragmentide kogunemisega sellesse ja moodustumisega.transuraansed elemendid , peamiselt isotoobid Pu . Lõhustumisfragmentide mõju tuumareaktori reaktsioonivõimele nimetatakse mürgituseks (radioaktiivsete fragmentide puhul) ja räbu (stabiilsete fragmentide puhul). Mürgistus on peamiselt tingitud 135-st Xe millel on suurim neutronite neeldumise ristlõige (2,6 10 6 ait). Selle poolestusaeg T 1/2 = 9,2 h, lõhustumissaagis on 6-7%. Põhikorpus 135 Xe tekkis lagunemise tulemusena 135 ] (Tts = 6,8 h). Mürgistuse korral muutub Kef 1-3%. Suur neeldumisristlõige 135 Xe ja vahepealse isotoobi 135 olemasolu ma põhjustada kahte olulist nähtust: 1) 135 kontsentratsiooni suurenemist Xe ja sellest tulenevalt tuumareaktori reaktiivsuse vähenemisele pärast selle seiskamist või võimsuse vähendamist (“joodikaev”). See muudab reguleerivates asutustes vajalikuks täiendava reaktiivsusvaru või muudab lühiajalised seisakud ja võimsuse kõikumised võimatuks. Sügavus ja kestus jood kaevud sõltuvad neutronite voost Ф: juures Ф = 5 10 13 neutronit/cm2? sek kestus jood augud ~ 30 h, ja sügavus on 2 korda suurem kui statsionaarne muutus To ef mürgistuse põhjustatud 135 Xe . 2) Mürgituse tõttu võivad tekkida neutronite voo Ф ja seega ka tuumareaktori võimsuse ajalis-ruumilised kõikumised Need kõikumised toimuvad Ф> 10 13 neutronit / cm 2? sek ja tuumareaktori suured mõõtmed.Võnkeperioodid ~ 10 h.

Tuuma lõhustumisel tekkivate erinevate stabiilsete fragmentide hulk on suur. Võrreldes lõhustuva isotoobi neeldumisristlõikega on killud suure ja väikese neeldumisristlõikega. Esimese kontsentratsioon saavutab küllastumise tuumareaktori esimestel tööpäevadel (peamiselt 149 Sm , muutes K eff 1% võrra. Viimaste kontsentratsioon ja nende poolt tekitatud negatiivne reaktsioonivõime suurenevad aja jooksul lineaarselt.

Transuraani elementide moodustumine tuumareaktoris toimub vastavalt järgmistele skeemidele:

Siin tähendab 3 neutronite püüdmist, noole all olev number on poolestusaeg.

239 Pu kogunemine (tuumakütus) toimub tuumareaktori töö alguses ajas lineaarselt ja seda kiiremini (fikseeritud põlemisega 235 U ), seda vähem rikastamist uraan. Siis kontsentratsioon 239 Pu kaldub konstantsele väärtusele, mis ei sõltu rikastusastmest, vaid on määratud neutronite püüdmise ristlõigete suhtega 238 U ja 239 Pu . Tasakaalukontsentratsiooni kujunemise iseloomulik aeg 239 Pu ~ 3/ F aastat (F ühikutes 10 13 neutronit/ cm 2 ?sek). Isotoobid 240 Pu, 241 Pu saavutavad tasakaalukontsentratsiooni ainult siis, kui kütus pärast tuumakütuse regenereerimist tuumareaktoris uuesti põletatakse.

Tuumakütuse põlemist iseloomustab tuumareaktoris vabanev koguenergia 1 kohta t kütust. Loodusliku uraaniga töötavate tuumareaktorite puhul maksimaalne läbipõlemine ~ 10 gwt?päev/t(raskevee tuumareaktorid). Nõrgalt rikastatud tuumareaktoris uraan (2-3% 235 U ) läbipõlemine ~ 20-30 GW-päev/t. Kiire neutronite tuumareaktoris - kuni 100 GW-päev/t. Läbipõlemine 1 GW-päev/t vastab 0,1% tuumakütuse põlemisele.

Tuumakütuse läbipõlemisel väheneb tuumareaktori reaktsioonivõime (looduslikul uraanil töötavas tuumareaktoris madala põlemise korral suureneb reaktsioonivõime mõningal määral). Läbipõlenud kütuse asendamine võib toimuda koheselt kogu südamikust või järk-järgult mööda kütusevardaid nii, et südamikus oleks igas vanuses kütusevardaid - pidev tankimisrežiim (võimalikud on ka vahepealsed variandid). Esimesel juhul on värske kütusega tuumareaktoris liigne reaktiivsus, mis tuleb kompenseerida. Teisel juhul on sellist kompensatsiooni vaja ainult esmasel käivitamisel, enne pideva ülekoormusrežiimi sisenemist. Pidev tankimine võimaldab suurendada põlemissügavust, kuna tuumareaktori reaktsioonivõime määravad lõhustuvate nukliidide keskmised kontsentratsioonid (TVEL-id, mille lõhustuvate nukliidide kontsentratsioon on minimaalne, laaditakse maha) Tabelis 2 on näidatud ekstraheeritud tuumkütuse koostis. (sisse kg) sissesurveveereaktor võimsus 3 Gwt. Kogu südamik laaditakse maha üheaegselt pärast tuumareaktori töötamist 3 aastat ja "väljavõtted" 3 aastat(Ф = 3?1013 neutronit/cm2?sek). Algkoosseis: 238 U - 77350, 235 U - 2630, 234 U - 20.

Tab. 2. - mahalaaditud kütuse koostis, kg

238 jne.................
Tuumareaktsioon (NR) – protsess, mille käigus aatomi tuum muutub purustades või ühinedes teise aatomi tuumaga. Seega peab see viima vähemalt ühe nukliidi muutumiseni teiseks. Mõnikord, kui tuum interakteerub teise tuuma või osakesega ilma ühegi nukliidi olemust muutmata, nimetatakse seda protsessi tuuma hajumiseks. Kõige tähelepanuväärsemad on ehk valguselementide reaktsioonid, mis mõjutavad tähtede ja Päikese energiatootmist. Looduslikud reaktsioonid toimuvad ka kosmiliste kiirte koosmõjul ainega. looduslik tuumareaktor Kõige tähelepanuväärsem inimese juhitav reaktsioon on lõhustumisreaktsioon, mis toimub tuuma ahelreaktsiooni algatamise ja juhtimise seadmes. Kuid seal pole ainult kunstlikud reaktorid. Maailma esimese loodusliku tuumareaktori avastas 1972. aastal Gabonis Oklos prantsuse füüsik Francis Perrin. Paul Kazuo Kuroda ennustas 1956. aastal tuumareaktsiooni loomuliku energia tekitamise tingimusi. Ainus teadaolev leiukoht maailmas koosneb 16 kohast, kus on toimunud seda tüüpi isemajandavad reaktsioonid. Arvatakse, et see juhtus umbes 1,7 miljardit aastat tagasi ja kestis mitusada tuhat aastat, mida tõendavad ksenooni isotoobid (lõhustumissaadusgaas) ja U-235/U-238 erinevad suhted (loodusliku uraani rikastamine). Tuuma lõhustumine Sidumisenergia diagramm viitab sellele, et nukliidid massiga üle 130 a.m.u. peaksid üksteisest spontaanselt eralduma, moodustades kergemaid ja stabiilsemaid nukliide. Eksperimentaalselt on teadlased leidnud, et tuumareaktsiooni elementide spontaansed lõhustumise reaktsioonid toimuvad ainult kõige raskemate nukliidide puhul, mille massiarv on 230 või rohkem. Isegi kui seda tehakse, on see väga aeglane. Näiteks 238 U spontaanse lõhustumise poolestusaeg on 10–16 aastat ehk umbes kaks miljonit korda pikem kui meie planeedi vanus! Lõhustumisreaktsioone saab esile kutsuda raskete nukliidide proovide kiiritamisel aeglaste termiliste neutronitega. Näiteks kui 235 U neelab termilise neutroni, laguneb see kaheks ebaühtlase massiga osakeseks ja vabastab keskmiselt 2,5 neutronit. 238 U neutroni neeldumine kutsub tuumas esile võnkumisi, mis deformeerivad seda kuni purunemiseni, nii nagu vedelikutilk võib puruneda väiksemateks piiskadeks. Rohkem kui 370 tütarnukliidi aatommassiga 72–161 a.m.u. toodetud termilise lõhustumise teel 235U, sealhulgas kaks allpool näidatud toodet. Tuumareaktsiooni isotoobid, nagu uraan, läbivad indutseeritud lõhustumise. Kuid ainsat looduslikku isotoopi 235 U leidub arvukuses vaid 0,72%. Selle isotoobi indutseeritud lõhustumisel vabaneb keskmiselt 200 MeV aatomi kohta ehk 80 miljonit kilodžauli 235 U grammi kohta. Tuuma lõhustumise kui energiaallika ligitõmbavust saab mõista, kui võrrelda seda väärtust 50 kJ/g maagaasi vabanemisel. on põletatud. Esimene tuumareaktor Esimese kunstliku tuumareaktori ehitas Enrico Fermi ja selle panid töötajad jalgpallistaadioni all tööle 2. detsembril 1942. aastal. See mitu kilovatti võimsust tootnud reaktor koosnes kuhjast 385 tonni grafiidiplokke, mis olid virnastatud kihtidena ümber 40 tonni uraani ja uraanoksiidi kuupvõre. 238 U või 235 U spontaanne lõhustumine selles reaktoris andis väga vähe neutroneid. Kuid uraani oli piisavalt, nii et üks neist neutronitest indutseeris 235 U, vabastades seeläbi keskmiselt 2,5 neutronit, mis katalüüsis ahelreaktsioonis (tuumareaktsioonides) täiendavate 235 U tuumade lõhustumist. Ahelreaktsiooni säilitamiseks vajalikku lõhustuva materjali kogust nimetatakse. Rohelised nooled näitavad uraani tuuma lõhenemist kaheks uusi neutroneid kiirgavaks lõhustumisfragmendiks. Mõned neist neutronitest võivad vallandada uusi lõhustumisreaktsioone (mustad nooled). Mõned neutronid võivad teistes protsessides kaduda (sinised nooled). Punased nooled näitavad hilinenud neutroneid, mis pärinevad hiljem radioaktiivsetest lõhustumisfragmentidest ja võivad põhjustada uusi lõhustumisreaktsioone. Tuumareaktsioonide määramine Mõelge aatomite põhiomadustele, sealhulgas aatomarvule ja aatommassile. Aatomarv on prootonite arv aatomi tuumas ja isotoopide aatomnumber on sama, kuid need erinevad neutronite arvu poolest. Kui tähistatakse algtuumasid a ja b, ja toote tuumad on tähistatud koos ja d, siis saab reaktsiooni esitada võrrandiga, mida näete allpool. Millised tuumareaktsioonid tühistavad kergete osakeste puhul täisvõrrandi kasutamise? Paljudes olukordades kasutatakse selliste protsesside kirjeldamiseks kompaktset vormi: a (b, c) d võrdväärne a+b toodavad c + d. Kerged osakesed kahanevad sageli: tavaliselt lk tähendab prootonit, n- neutron, d- deuteron, α - alfaosake või heelium-4, β beetaosake või elektron γ - gammafooton jne. Tuumareaktsioonide tüübid Kuigi võimalikke selliseid reaktsioone on tohutult palju, saab neid sorteerida tüübi järgi. Enamiku nende reaktsioonidega kaasneb gammakiirgus. siin on mõned näidised: Elastne hajumine. Tekib siis, kui sihttuuma ja langeva osakese vahel energiat ei kanta. Ebaelastne hajumine. Tekib energia ülekandmisel. Kineetiliste energiate erinevus ergastatud nukliidis säilib. tabada reaktsioone. Nii laetud kui ka neutraalseid osakesi saab püüda tuumadega. Sellega kaasneb ɣ-kiirte emissioon. Tuumareaktsioonide osakesi neutronite püüdmise reaktsioonis nimetatakse radioaktiivseteks nukliidideks (indutseeritud radioaktiivsus). Ülekande reaktsioonid. Osakese neeldumist, millega kaasneb ühe või mitme osakese eraldumine, nimetatakse ülekandereaktsiooniks. Lõhustumisreaktsioonid. Tuuma lõhustumine on reaktsioon, mille käigus aatomi tuum jaguneb väiksemateks tükkideks (kergemateks tuumadeks). Lõhustumisprotsess tekitab sageli vabu neutroneid ja footoneid (gammakiirte kujul) ning vabastab suures koguses energiat. Fusioonireaktsioonid. Tekib siis, kui kaks või enam aatomituuma põrkuvad kokku väga suure kiirusega ja ühinevad, moodustades uut tüüpi aatomituuma. Deuteeriumi-triitiumi tuumasünteesireaktsioonide osakesed pakuvad erilist huvi nende potentsiaali tõttu tulevikus energiat pakkuda. lõhestavad reaktsioonid. Tekib siis, kui tuuma tabab osake, millel on piisavalt energiat ja hoogu, et välja lüüa mõned väikesed killud või purustada see paljudeks kildudeks. ümberkorraldusreaktsioonid. See on osakese neeldumine, millega kaasneb ühe või mitme osakese eraldumine: 197Au (p, d) 196mAu 4He (a, p) 7Li 27Al (a, n) 30P 54Fe (a, d) 58Co 54Fe(a, 2n) 56Ni 54Fe (32S, 28Si) 58Ni Erinevad ümberkorraldusreaktsioonid muudavad neutronite arvu ja prootonite arvu. tuuma lagunemine Tuumareaktsioonid tekivad siis, kui ebastabiilne aatom kaotab kiirguse tõttu energiat. See on juhuslik protsess üksikute aatomite tasemel, kuna kvantteooria järgi on võimatu ennustada, millal üksik aatom laguneb. Radioaktiivset lagunemist on mitut tüüpi: Alfa radioaktiivsus. Alfaosakesed koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist, mis on omavahel seotud heeliumi tuumaga identse osakesega. Tänu oma väga suurele massile ja laengule ioniseerib see materjali tugevalt ja on väga väikese ulatusega. Beeta radioaktiivsus. Need on suure energiaga kiired positronid või elektronid, mida kiirgavad teatud tüüpi radioaktiivsed tuumad, näiteks kaalium-40. Beetaosakeste läbitungimisulatus on suurem kui alfaosakestel, kuid siiski palju väiksem kui gammakiirtel. Väljapaisatud beetaosakesed on ioniseeriva kiirguse vorm, mida tuntakse ka tuuma ahelreaktsiooni beetakiirtena. Beetaosakeste tootmist nimetatakse beeta-lagunemiseks. Gamma radioaktiivsus. Gammakiired on väga kõrge sagedusega elektromagnetkiirgus ja seetõttu kõrge energiaga footonid. Need tekivad tuumade lagunemisel, kui nad lähevad kõrge energiaga olekust madalamasse olekusse, mida nimetatakse gamma lagunemiseks. Enamiku tuumareaktsioonidega kaasneb gammakiirgus. Neutronite emissioon. Neutronite emissioon on neutronite (eriti lõhustumisproduktide) üleliigseid tuumasid sisaldavate tuumade radioaktiivne lagunemine, mille käigus neutron lihtsalt väljutatakse tuumast. Seda tüüpi kiirgusel on tuumareaktorite juhtimisel võtmeroll, kuna need neutronid on hilinenud. Energia Tuumareaktsiooni energia Q-väärtus on reaktsiooni käigus vabanenud või neeldunud energia hulk. Seda nimetatakse reaktsiooni Q-väärtuseks. Seda energiat väljendatakse toote kineetilise energia ja reagendi koguse vahena. Reaktsiooni üldvaade: x + X ⟶ Y + y + Q……(i) x + X ⟶ Y + y + Q……(i), kus x ja X on reaktiivid ja y ja Y- reaktsiooniprodukt, mis võib määrata tuumareaktsiooni energia, Q - energiabilanss. Q-väärtus NR tähendab reaktsioonis vabanenud või neeldunud energiat. Seda nimetatakse ka NR energiabilansiks, mis võib olenevalt iseloomust olla positiivne või negatiivne. Kui Q-väärtus on positiivne, on reaktsioon eksotermiline, mida nimetatakse ka eksoergiliseks. Ta vabastab energiat. Kui Q-väärtus on negatiivne, on reaktsioon endoergiline või endotermiline. Sellised reaktsioonid viiakse läbi energia neelamise teel. Tuumafüüsikas määratletakse selliseid reaktsioone Q-väärtusega, mis on erinevus algsete reagentide ja lõppsaaduste masside summa vahel. Seda mõõdetakse energiaühikutes MeV. Mõelge tüüpilisele reaktsioonile, milles mürsk a ja eesmärk A halvem kui kaks toodet B ja b. Seda saab väljendada järgmiselt: a + A → B + B või isegi kompaktsemas tähises - A (a, b) B. Tuumareaktsiooni energiatüübid ja selle reaktsiooni väärtus määratakse valemiga : Q = c2, mis langeb kokku lõpptoodete liigse kineetilise energiaga: Q = T lõpp - T algus Reaktsioonide puhul, mille käigus täheldatakse toodete kineetilise energia suurenemist, on Q positiivne. Positiivseid Q-reaktsioone nimetatakse eksotermilisteks (või eksogeenseteks). Toimub energia netovabanemine, kuna lõppoleku kineetiline energia on suurem kui algoleku kineetiline energia. Reaktsioonide puhul, mille käigus täheldatakse toodete kineetilise energia vähenemist, on Q negatiivne. Radioaktiivse aine poolestusaeg on iseloomulik konstant. See mõõdab aega, mis kulub teatud ainekoguse vähenemiseks poole võrra lagunemise ja seega ka kiirguse tõttu. Arheoloogid ja geoloogid kasutavad orgaaniliste objektide senist poolestusaega protsessis, mida nimetatakse süsiniku dateerimiseks. Beetalagunemise käigus muudetakse süsinik 14 lämmastikuks 14. Surma hetkel lõpetavad organismid süsiniku 14 tootmise. Kuna poolväärtusaeg on konstantne, annab proovi vanuse mõõtmise süsiniku 14 ja lämmastiku 14 suhe. Meditsiinivaldkonnas on tuumareaktsioonide energiaallikateks Cobalt 60 radioaktiivsed isotoobid, mida on kasutatud kiiritusravis kasvajate kahandamiseks, mis hiljem kirurgiliselt eemaldatakse, või vähirakkude hävitamiseks mitteoperatiivsetes kasvajates. Kui see laguneb stabiilseks nikliks, kiirgab see kaks suhteliselt kõrget energiat – gammakiirgust. Tänapäeval asendatakse see elektronkiire kiiritusravi süsteemidega. Mõnede proovide isotoopide poolestusaeg: hapnik 16 - lõpmatu; uraan 238 - 4 460 000 000 aastat; uraan 235 - 713 000 000 aastat; süsinik 14 - 5730 aastat; koobalt 60 - 5,27 aastat; hõbe 94 - 0,42 sekundit. radiosüsiniku dateering Väga ühtlase kiirusega laguneb ebastabiilne süsinik 14 järk-järgult süsinikuks 12. Nende süsiniku isotoopide suhe näitab mõnede maakera vanimate elanike vanust. Radiosüsiniku dateering on meetod, mis annab objektiivseid hinnanguid süsinikupõhiste materjalide vanuse kohta. Vanust saab hinnata, mõõtes proovis sisalduva süsiniku 14 kogust ja võrreldes seda rahvusvahelise standardi võrdlusalusega. Radiosüsiniku dateerimise mõju kaasaegsele maailmale on teinud sellest ühe 20. sajandi olulisema avastuse. Taimed ja loomad assimileerivad süsinikdioksiidist süsinikku 14 kogu oma elu jooksul. Kui nad surevad, lõpetavad nad süsiniku vahetuse biosfääriga ja süsiniku 14 sisaldus neis hakkab vähenema kiirusega, mis on määratud radioaktiivse lagunemise seadusega. Radiosüsiniku dateerimine on põhiliselt jääkradioaktiivsuse mõõtmise meetod. Teades, kui palju süsinikku 14 on proovis alles, saate teada organismi vanusest, millal see suri. Tuleb märkida, et radiosüsiniku dateerimise tulemused näitavad, millal organism oli elus. Radiosüsiniku mõõtmise põhimeetodid Süsiniku 14 mõõtmiseks mis tahes proovivõtja proportsionaalses loendus, vja kiirendi massispektromeetrias kasutatakse kolme peamist meetodit. Proportsionaalne gaasiloendus on levinud radiomeetriline dateerimise meetod, mis võtab arvesse antud proovist eralduvaid beetaosakesi. Beetaosakesed on radiosüsiniku lagunemissaadused. Selle meetodi puhul muundatakse süsinikuproov esmalt süsinikdioksiidiks, enne kui mõõdetakse seda gaasiproportsionaalsetes meetrites. Stsintillatsioonivedeliku loendamine on teine ​​radiosüsiniku dateerimise meetod, mis oli populaarne 1960. aastatel. Selle meetodi puhul on proov vedelal kujul ja sellele on lisatud stsintillaator. See stsintillaator tekitab beetaosakestega suhtlemisel valgussähvatuse. Proovitoru juhitakse kahe fotokordisti vahele ja kui mõlemad seadmed registreerivad valgussähvatuse, tehakse loendus. Tuumateaduse eelised Tuumareaktsioonide seadusi kasutatakse paljudes teaduse ja tehnoloogia valdkondades, nagu meditsiin, energeetika, geoloogia, kosmose- ja keskkonnakaitse. Tuumameditsiin ja radioloogia on meditsiinipraktika, mis hõlmab kiirguse või radioaktiivsuse kasutamist haiguste diagnoosimiseks, raviks ja ennetamiseks. Kui radioloogiat on kasutatud peaaegu sajandi, siis terminit "tuumameditsiin" hakati kasutama umbes 50 aastat tagasi. Tuumaenergiat on kasutatud aastakümneid ja see on üks kiiremini kasvavaid energiavõimalusi riikides, mis otsivad energiajulgeolekut ja vähese heitega energiasäästulahendusi. Arheoloogid kasutavad objektide vanuse määramiseks laia valikut tuumameetodeid. Artefakte, nagu Torino surilina, Surnumere kirjarullid ja Karl Suure kroon, saab tuumatehnikat kasutades dateerida ja autentida. Põllumajanduskogukondades kasutatakse haiguste vastu võitlemiseks tuumatehnoloogiaid. Radioaktiivseid allikaid kasutatakse kaevandustööstuses laialdaselt. Näiteks kasutatakse neid torustike ja keevisõmbluste ummistuste mittepurustavatel katsetel, stantsitud materjali tiheduse mõõtmisel. Tuumateadusel on väärtuslik roll meie keskkonna ajaloo mõistmisel. Kas te ei leidnud oma küsimusele vastust? Vaata siit Mäng "Skyrim": kõik Skyrimi karjed on 4 sõna The Elder Scrolls V: Skyrim The Elder Scrolls V: Skyrim Walkthrough