Бөлшектердің заттан өту кезіндегі энергия шығындалуы

Презентация қосу

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
«МАТЕМАТИКА, ФИЗИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА ИНСТИТУТЫ

№6 практикалық жұмыс
Бөлшектердің заттан өту кезіндегі энергия
шығындалуы. Бөліну реакциясының негізгі ерекшелігі

Пәні: Атомдық энергетика негіздері
Қабылдаған: PHD,аға оқытушы Қырықбаева А.А
Орындаған: Алжанбаева М.С . Исагалиева А
жасанды радиоактивтілікті зерттеу жұмыстарынан
басталады. 1934-жылы олар уранды нейтрондармен
атқылау кезінде туатын өнімдерге бірнеше жартылай
ыдырау периоды тән екенін байқады. Оларды дәлірек
зерттеу кезінде біреуі-біреуіне түрленетін бірнеше
радиоактивті
1938-жылы Ирэнэлементтер тізбегі тағайындалды
Жолио-Кюри мен Савичтің
зерттеулері уранды нейтрондармен атқылағанда
пайда болатын элементтердің ішінде лантан, ал
Ган мен Штрассман олардың қатарында барий бар
екенін анықтады. Сөйтіп, уранды нейтрондармен
атқылағанда, ураннан
Мейтнер мен Ферми ауыр
уран емес, оданаралық
ядросының екі еседей
жеңіл элементтер
массалы пайда болатыны
екі жарқыншаққа жіктелуібелгілі болды.
деп түсіндірді.
Ядроның мұндай жіктелуін оның бөлінуі деп
атады. Олар ядроның сығылмайтын сұйық
тамшысына ұқсастығы негізінде бөлінудің бірінші
механизмін ұсынды. Сұйықтың тамшысының
қатты соққы кезінде бірнеше ұсақ тамшыға
шашырайтыны сияқты, нейтронды қарпыған
ядро да бірдей екі жарқыншаққа бөлінеді
Уранды нейтронмен сәулелендіру нәтижесінде
периодтық жүйенің ортасындағы элементтер, лантан
және барий түзілетіндігі дәлелденді.Осы нәтиже
ядролық реакцияның жаңа түрі ядролық бөліну
реакциясына жатады.
Ядроның бөліну реакциясы дегеніміз ауыр
ядроның нейтрондар немесе басқа бөлшектердің
әсерінен массалары шамалас 2 жеңіл ядроға бөлінуі.
)

235 1 139 85 1
U 92 n Xe
0 54 Sr 2n
38 0

139 134 139 139
Xe 54 Cs 53 Ba 56 La 57

139 139
Xe 54 орнықсыз ядро, ол 3 рет бета ыдырау нәтижесіде орнықты изотоп Лантанға La 57

Бөліну реакциясының мынадай түрі де бар:

235 1 139 94 1
U 92 n Ba
0 56 Kr 36 3n 0
U бөліну реакциясы
235
Тізбекті бөліну реакция
Ядролық бөлінуді (ЯБ) жалғастыру үшін бір ядроның бөліну реакциясы
кезінде пайда болған нейтрондардың кемінде біреуі келесі ядроны
бөлуге жұмсалуы керек.
Тығырық ядролық бөлінудің тізбекті реакциясы тұрақты түрде
жалғасатын күйді тығырық (критика) деп атайды.
жұтады
U-238
нейтрон
ЯБ нейтрон шығады

U-235 басқа U-235

басқа атомдар реакция жалғасады
жұтады
нейтрон
шығымы
Бөліну реакциясының негізгі ерекшеліктері:

1.Реакция кезінде көп мөлшерде энергия
бөлінеді.

2.Реакцияның нәтижесінде 2-3 нейтрон бөлінеді.
Бөлінген нейтрондың энергиясы 0-7 МэВ аралығында
болады. Бір нейтронға шамамен 2МэВ энергия келеді.
Ауыр ядроның бөліну процесі
жүргенде басқа ядролардың бөлінуін
тудыра алатын бірнеше нейтрон
шығарылады, уран үшін әдетте 2–3
нейтрон ыдырайды. Дәл осы
нейтрондар энергия бөлетін әрі
басқарылатын тізбекті ядролық
реакцияны жүзеге асыруға
мүмкіндік береді. Алынған
нейтрондардың энергетикалық
спектрі 1 эВ пен 10 МэВ
аралығында болады. 1,5 МэВ
энергияға ие нейтрондар шапшаң
нейтрондар деп аталады. Энергиясы
аз нейтрондар баяу нейтрондар деп
аталады, ал энергиясы жылулық
қозғалыс энергиясымен
салыстырғанда өте аз нейтрондар
жылулық нейтрондар деп аталады
Ядролық «тамшы» нейтронды
жұтып, қозған күйге ауысады,
периодты түрде созылмалы пішінге
ие болып, тербеле бастайды Берілген
көлемде сфералық тамшы бетінің
ауданы өте аз, демек, созылған
тамшыда беттік энергия артады, ал
ядролық байланыс энергиясы кемиді.
Егер ядроның созылмалы күйінде
кулондық тебу күштерінің шамасы
ядролық күштерден артық болса,
онда ядро жарықшақтарға бөлінеді.
Элементтің реттік нөмірі өскенде
электрстатикалық тебу энергиясы
беттік энергияға қарағанда жылдам
артады, сондықтан тек ауыр ядро
ғана бөлінеді
Бөлінудің негізгі заңдылықтарын ядроның тамшылық
моделіне сүйеніп түсіндіруге болады. Бұл – теория бойынша
ядро зарядталған сығылмайтын сұйық тамшы тәрізді бөлшек.
Оған нейтрон келіп соқтығысқанда ядро тербелмелі қозғалысқа
келеді. Осының салдарыннан ядро екі бөлікке бөлінеді, яғни
екі жеңіл ядроға айналады. Ядроның бөліну ықтымалдығы
нейтрон энергиясымен анықталады. Меншікті байланыс
энергиясы Менделеев таблицасының аяғындағы ядролар үшін
оның орта шеніндегі ядроларға қарағанда 1МэВ-қа аз. Демек
ауыр (А~200) ядролар бөлінген кезде ~ 200МэВ энергия
бөлініп шығуы тиіс. Бұл тәжірибелердің нәтижелерімен
үйлеседі. Бөліну энергиясы жарықшалар мен бөліну кезінде
шығарылатын нейтрондардың кинетикалық энергиясы,
шығарылатын гамма -кванттар энергиясы және
жарқықшақтардың ыдырау энергиясы түрінде байқалады.
Ядролық реакцияның энергетикалық шығымы деп
ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейінгі және
кейінгі энергияларының айырымын айтады.

Егер ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейініг
жалпы кинетикалық энергиясы реакциядан кейінгі
бөлшектердің кинетикалық энергияларының қосындысынан
көбірек болса,онда реакция энергия бөлінуімен жүреді да
экзотермиялық деп аталады.
Егер ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейініг
жалпы кинетикалық энергиясы реакциядан кейінгі
бөлшектердің кинетикалық энергияларының қосындысынан
аз болса,онда реакция энергия жұтылады да, эндотермиялық
деп аталады
Мысалы.
Уран-235 -ядросы үшін олардың ара қатынасы жуықтап алғанда мынадай:
Жарықшалардың кинетикалық энергиясы 160МэВ
Бөліну гамма -нұрының энергиясы 8 МэВ
Нейтрондардың кинетикалық энергиясы 6 МэВ
Жарықшақтардың ыдырау энергиясы 21 МэВ

Ядролардың ыдырау энергиясын жартылай эмпирикалық Вейцзеккер формуласынан
табуға болады. Алдымен, бөліну кезінде ядроның заряды мен массалық саны сақталады

(1)

Бұл пайымдау, бөліну кезінде ұшып шығатын нейтрондар мен гамма-нұрдың
энергияларын және жарықшалардың радиоактивтілігін елемеумен пара-пар. Егер оларды
елесек, (1)-шарты орындалмас еді. Жарықшақтардың ыдырауы (b -ыдырау мен
-

нейтрондық ыдырау) кезінде олардың заряды өседі, бөліну кезінде нейтрондардың
шығарылуынан жарықшақтардың массалық саны бөлінетін ядроның массалық санынан

кем болады: (2)
Егер (2)-шарты орындалса, жарықшақтардыдың кинетикалық энергиясы реакция
энергиясына тең болады. Ол бөлінетін аралық ядроның массасы мен жарықшақтардың
Ол бөлінетін аралық ядроның массасы мен жарықшақтардың массаларының айырмасына

тең.
(3)

мұндағы М –бөлінетін, М мен М , сәйкес, жеңіл және ауыр жарықшақтардың
Я ж А

массалары.

Ядролардың массаларын өз кезегінде олардың байланыс энергиялары арқылы өрнектейміз:

(4

Мұнда Еб –ядролардың байланыс энергиялары.
(5)

Мұндағы a=15,75МэВ, b=23,7МэВ, g=0,71МэВ, s=17,8МэВ, d=-34МэВ тақ-тақ ядролар үшін, d=34МэВ жұп-
жұп ядролары үшін, d=0 жұп-тақ, тақ-жұп ядролар үшін.

(6)
Егер тәжірибелік мәліметтерге сәйкес

(7)
Вейцзеккер формуласының мәні кішкентай соңғы мүшесін елемей, бөлінетін ядро
мен жарықшақтар үшін байланыс энергияларын (5)-ке қойсақ, олардың бірінші және
екінші мүшелері өзара қысқарады да, бөліну энергиясы

Мұндағы
құрама ядроның байланыс
энергиясының беттік және кулондық құраушылары,

Бөліну барысындағы беттік керілу энергиясы артады, кулондық тебілу энергиясы кемиді.:
Сонда ядроның бөліну энергиясы (байланыс энергиясының артуы, толық энергияның
кемуі):

Бөліну энергиясы кулондық энергия мен беттік энергияның өзгерісімен
анықталады. Бөліну барысында кулондық энергия кемиді де, беттік энергия
артады

Криптон 93 пен ксенон 139 ядроларына ыдырағанда, оның кулондық энергиясы
337МэВ-қа кемиді де, беттік энергиясы 166МэВ-қа өседі. Осыдан бұл ядроның бөліну
энергиясы
Мұндағы Z2/A бөліну көрсеткіші деп аталады.Бұл көрсеткіш неғұрлым жоғары болса,
бөліну энергиясы
соғұрлым жоғары болуы тиіс. Бұл шартты күмістен ауыр ядролардың барлығы
қанағаттандырад ы

ядросы үшін Z2/A=472/108=20>17 Демек, бөліну Менделеев
таблицасының екінші жартысындағы барлық элементтердің
ядролары үшін тиімді.
НАЗАР ҚОЙЫП
ТЫҢДАҒАНДАРЫҢЫЗҒА
РАҚМЕТ!!!

Ұқсас жұмыстар

Ядроның тамшы моделі

ҚҰРҒАҚ ҚОСПАЛАР НЕГІЗІНДЕ ӘРЛІ

Құрылма қатаңдығын анықтайтын факторлар

Кванттық физика Фотоэффект

Еркін өшетін тербелістердің дифференциалдық теңдеуі және оның шешімі

РЕНТГЕН ТҮТІГІ

Тізбекті ядролық реакциялар

Қатты заттардың жылулық қасиеті

Атомдық физика. Лазерлер

Ядролардың бөліну энергиясы

Пәндер