Жылдам, резонансты нейтрондардың ядромен жұмыс істеуі

Кіріспе 3
Нейтрондық физика 4
Нейтрондар және олардың ядролармен өзара әсерлесу ықтималдылығы 5
Жылулық және шапшаң нейтрондардағы тізбекті бөліну реакциялары 6
Нейтрондардың заттармен әрекеттесуі 11
Жылдам, резонансты және жылу нейтрондардың ядролармен әрекеттесуі 14
Қорытынды 16
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 17
Осы өздік жұмыс жылдам, резонансты нейтрондардың ядромен жұмыс істеуі туралы қарастыратын боламын. Нейтрондық физика – нейтрондардың қасиеттері мен құрылымын (өмір сүру уақыты, магниттік моменті және т.б.), алу тәсілдері, сонымен қатар оларды қолданбалы және ғылыми зерттеулер мақсатында пайдалану мүмкіндіктерін зерттеумен айналысатын физиканың элементарлық бөлшектерінің бөлімі. Нейтрондарда электрлік зарядтың жоқтығы негізінен олардың атом ядросымен тікелей әсерлеседі немесе ядролық реакция тудырады немесе ядрода таралуына әкеп соғады. Нейтрондық-ядролық әсерлесудің мінездемесі мен интенсивтілігі (нейтрондық қиылысу) болмысынан нейтрондардың энергиясынан тәуелді.
1 Мерзликин Г.Я.Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного персонала АЭС. – Севастополь: СИЯЭиП, 2001.
2 P. Фейнман, С. Вайнберг. Элементарные частицы и законы физики. 2000 год. 138 стр
3 Реакторлар физикасының негіздері. Оқу құралы. – Семей, – 2010, – 80бет. Авторлар: Мұқышева М.Қ., Паримбеков З.А.,Тұрысбекова Б.Ш., Рахимбердина А.Т.
4 Смиренский, О.В. Физические основы ядерных реакторов:конспект лекций. – Томск, 2000.
        
        ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК ... ... ... және ... ... ... резонансты нейтрондардың ядромен жұмыс істеуі
Орындаған: Серікқан Е.Е.
Тексерген: Нургалиев Д.Н.
Семей 2015
Мазмұны
Кіріспе 3
Нейтрондық физика 4
Нейтрондар және олардың ядролармен ... ... ... және ... ... тізбекті бөліну реакциялары 6
Нейтрондардың заттармен әрекеттесуі 11
Жылдам, резонансты және жылу нейтрондардың ядролармен әрекеттесуі 14
Қорытынды 16
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 17
Кіріспе
Осы ... ... ... ... ... ... ... істеуі туралы қарастыратын боламын. Нейтрондық физика - ... ... мен ... ... сүру ... магниттік моменті және т.б.), алу тәсілдері, сонымен қатар оларды қолданбалы және ... ... ... пайдалану мүмкіндіктерін зерттеумен айналысатын физиканың элементарлық бөлшектерінің бөлімі. Нейтрондарда электрлік зарядтың жоқтығы негізінен олардың атом ядросымен ... ... ... ... ... ... ... ядрода таралуына әкеп соғады. Нейтрондық-ядролық әсерлесудің мінездемесі мен интенсивтілігі (нейтрондық қиылысу) болмысынан нейтрондардың энергиясынан тәуелді. ... ... ... - ... ... мен ... ... сүру уақыты, магниттік моменті және т.б.), алу тәсілдері, сонымен қатар оларды қолданбалы және ғылыми зерттеулер мақсатында ... ... ... ... ... ... бөлшектерінің бөлімі. Нейтрондарда электрлік зарядтың жоқтығы негізінен олардың атом ядросымен тікелей әсерлеседі немесе ядролық реакция тудырады ... ... ... әкеп ... ... ... ... мен интенсивтілігі (нейтрондық қиылысу) болмысынан нейтрондардың энергиясынан тәуелді. Нейтрондық физикада негізінен энергиясы ... 10-7 эВ ... (Де ... ... ... ... 10-5 см ... нейтрондар пайдаланылады. Осы энергия және толқын ұзындығы диапазонына сәйкес 10−12 см басталатын өлшемді нысандар және 106 - 107 эВ ... ... ... ... тән 10−4 см ... ... ... көрінетін нысандарға дейін (мысалы биополимерлер макромолекулалары) зерттеледі. Нейтрондық сәулеленуді шартты түрде алу тәсілдері және тіркелу нейтрондары, ... ... ... ... ... ... ... диапазондарға бөледі. 1-кестеде нейтрондардың физикалық қасиеттері келтірілген.
1кесте. Нейтрондардың физикалық қасиеттері
Нейтрондар
Энергия Ε, эВ
Жылдамдық v, см/с
Толқынның орташа ұзындығы λ, см
Орташа температура Τср, ... ... ... ... және ... ... өзара әсерлесу ықтималдылығы
Біз нейтрондардың ядролармен негізгі реакцияларын қарастырдық. Нақты жағдайда қандай ... ... ... ... ... ... ... қай түрінің өтетіндігінің ықтималдылығын бағалау үшін реакцияның эффектілік қимасының шамасы енгізіледі.
Реакцияның микроскопиялық қимасы σk - деп оған ұшып кірген нейтрон осы ... ... ... ядро ... ... қиманың эффектілік диаметрін айтады.
Қима ауданы неғұрлым үлкен болса, берілген реакцияның ықтималдылығы да үлкен.
Егер σk реакцияның ... ... ... ... Nj ... санына көбейтсе, реакцияның Σ макроскопиялық қимасы алынады
Σk = σkNj
Реакцияның макроскопиялық қимасына (реакция ықтималдылығына) ядромен соқтығысу алдындағы ... ие ... ... әсер ... ... ... ... энергияға ие болады. Ядролық реакциялар физикасында энергияны өлшеу үшін ... [МэВ] 1 МэВ = 1.602 x 10-13 Дж (1 МэВ =1 000 000 эВ) ... ... ... ... ... ... мынадай топтарға бөледі:
Жылулық- қозғалыс энергиясы ортаның жылулық ... ... (Е < 0.5 эВ) ... - энергиясы 0.5 эВ-тен 2000 эВ аралығында жатады.
Шапшаң - энергиясы 2000 ... ... ... ... ... ... нейтрондар нәтижесінде өтетін реакторларды шапшаң нейтронды реакторлар деп атайды.
Бөліну актісінінің басым ... ... ... нәтижесінде өтетін реакторларды жылулық нейтронды реакторлар деп атайды.
Сондай-ақ, нейтрондардың спектріне байланысты аралық нейтронды және аралас спектрлі ... деп ... ... ... тізбекті реакцияны ұстап тұру үшін энергиялары 0,025 1000 эВ ... ... Бұл ... ... зонасындағы бөлінетін заттардың концентрациясы сондай, шапшаң нейтрондар жұтылу алдында 1 1000 эВ энергияға дейін баяулайды. Мысалы, ... мен 235U - дің ... ... ... 250 ... ... спектрлі реакторларда оның әр бөлігіндегі нейтрондар спектрлерінің бір-бірінен айырмашылығы бар. Осындай реакторларда жылу бөлуші элементтер ... ... ... ... ... ... ... ал жалпы нейтрондық өріс - жылулық нейтрондардағы реакторға сәйкес келеді. Осы реакторларда отынның ... ... ... ... бұл ... ... регенерация коэффициентін аттыруға мүмкіндік береді. Бұл конструкцияның кемшілігі - диаметрі үлкен (ондаған сантиметр) жылу бөлуші ... жылу ... ... Осы ... ... ... іске асқан емес.
Жылулық және шапшаң нейтрондардағы тізбекті бөліну реакциялары
Жылулық нейтрондарда қармау қимасы өте үлкен және бір ядродан екіншіге өткенде қатты ... ... ... ... ... ... бұл ... 235U-ға қарағанда жүздеген есе тіпті одан да артық ... ... ... ... ... жылулық нейтрондар үшін бірқатар қоспаларға тазалықтарына қатысты өте ... ... ... ... үшін ... ... кішкене және бір-бірінен көп айырмашылығы жоқ болғандықтан, жоғары жиілікке қатысты проблемалар туындамайды. Шапшаң нейтрондардың басқа да ... - ... ... ... реакциялардың шапшаң реакциядан ерекше қасиеті мынада - актив зонада отын өте күшті араластырылған, яғни отынның бір ядросына бөлінуге қатыспайтын ... көп ... ... ... ... уранның жылулық реакциясында 235U отын ядросына 238U ... 140 ... ... ал шапшаң реакцияда 235U ядросына келетін 238U ядросы бес-алтаудан артық болмайды. ... ... ... ... кезінде шапшаңға қарағанда энергия көп мөлшерде бөлінеді. Сондықтан жылулық реакция кезінде актив зонадан жылуды бұру ... ол бұл ... ... ... үлкен қарқындылықпен жүргізуге мүмкіндік береді.
Тек бөлінетін изотоптың бір түрінен ғана тұратын біртекті ортада көбею коэффициенті η болуы ... еді. ... ... ... ... ... қатар, басқа да бөлінбейтін ядролар жолығады. Осы бөтен ... ... ... алуы ... көбею коэффициентіне әсері болады. Осыдан kinfinity, k коэффициенттерін анықтайтын үшінші шама - ... ... ... нейтронның қармауланбау ықтималдылығы. Нақты қондырғыларда қармау баяулатқыш ядроларында, әртүрлі конструкциялық элементтер ядроларында, сондай-ақ бөліну өнімдері мен қармау өнімдерінде өтеді.
Баяу ... ... ... ... асыру үшін актив зонаға арнайы заттар енгізеді - бөлу ... ... ... ... Іс жүзінде баяу нейтрондардағы тізбекті реакция табиғи немесе уранның жеңіл байытылған 235U изотобында ... ... ... 238U ... көп ... ... ... қиындатады да, баяулатқыштың сапасына деген талаптарды күшейте түседі. ... бар ... ... ... бір ... ... ... бөлуге болады: жылулық энергияға дейін баулау және жұтылуға дейін жылулық жылдамдықтармен диффузиялану. Нейтрондардың негізгі бөлігі ... ... үшін ... шарт ... қажет
σупр/σзахв >> n,
мұндағы σупр, σзахв- энергиялары бойынша орташаланған серпімді және қармау ... n - ... ... ... ... ... ... баяулатқыш ялроларымен соқтығысу саны. Бұл сан баяулатқыштың массалық саны ... ... тез ... 238U үшін ол ... мың ретке ие. Осы изотоп үшін σупр/σзахв қатынасы шапшаң нейтрондар үшін 50-ден аспайды. Әсіресе нейтрондарды қармауға ... ... 1 ... ... ... ... . Бұл аймақта нейтрондардың 238U ядроларымен әсерлесуінің толық қимасының қарқынды резонансы өте көп болады (1-сурет). Төмен энергияларда радиациялық ... ... ... түседі. Сондықтан резонанстар аймағында σупр/σзахв қатынасы бірден кіші. Бұл қайсы бір ... ... ... ... бірден жүз пайыздық ықтималдылықпен жұтылып кетедіндігін көрсетеді. Уран сияқты ауыр ядрода ... ... ... ... ... өткенде баулаушы нейтрон міндетті түрде бір резонансқа соқтығысып жұтылады. Осыдан табиғи уранда бөтен қоспасыз тізбекті реакция ... ... ... ... ... ... реакция η-ң аздығынан жүрмейді, ал баяу нейтрондар пайда бола алмайды.
Нейтрондарды резонанстық қармауды болдырмау үшін баяулату үшін өте жеңіл ... ... ... ... ... жүреді, сондықтан нейтрондардың резонанстық аймақтан секіріп өту ықтималдылығы тез артады. Ең ... ... ... ... ... көміртегі жатады.
2-сурет. Баяулатқышы бар ортадағы тізбекті реакцияның сұлбасы
Практикада негізінен ... ... ауыр су, ... ... ... ... сондай-ақ кәдімгі су қолданылады. Кәдімгі су нейтрондарды ауыр судан кем баяулатпайды, бірақ оларды көп мөлшерде жұтады. Баяулатқыш өте жақсы тазартылуы ... ... баяу ... жүру үшін ... ... ондаған, тіпті жүздеген есе көп болуы қажет, тек осы жағдайда ғана нейтрондардың 238U ядроларымен резонанстық соқтығысын болдырмауға ... ... ... ... алғанда үш шамамен сипатталуы мүмкін: баяулау кезінде нейтрондардың баяулатқышпен жұтылын болдырмау ықтималдылығы, 238U ... р ... ... ... ... және жылулық нейтронның отын ядросымен, бауяулатқышпен емес, f жұтылу ықтималдылығы. f шамасы жылулық қолдану коэффициенті деп ... Бұл ... дәл ... өте ... Оларды есептеу үшін көбінесе жартылай эмпирикалық жуықтау ... ...
p және f ... тек баяулатқыштың салыстырмалы санына ғана байланысты емес, сондай-ақ актив зонадағы оның орналасу геомериясына да байланысты. ... ... ... және ... тұратын актив зона гомогенді, ал уран мен баяулатқыштар кезектескен блоктарынан тұратын жүйе гетерогенді ... ... ... ... сапа ... ... сол, ... уранда пайда болған шапшаң нейтрон резонанстық энергияға жетпей баяулатқышқа өтіп ... Бұл ... ... ... ... арттырады
pгет > pгом.
Екіншіден, керісінше, баяулатқышта жылулық болып, нейтрон тізбекті реакцияға қатысуы үшін, таза баяулатқышта жұтылмай, оның шекарасына дейін диффундалынуы ... ... ... қолдану коэффициенті f гетерогендік ортада гомогендік ортаға қарағанда кем болуы қажет:
fгет < fгом.
Жылулық реактордың kinfinity көбею ... ... үшін ... төрт ... формуласы қолданылады
kinfinity = ηpfε
Алғашқы үш көбейткіштер жоғарыда қарастырылған. Ε шамасы шапшаң нейтрондардағы көбею коэффициенті делінеді. Бұл коэффициент баяуламай ... ... ... ... ... бөлінуге қатысуын есептеу үшін енгізіледі.Мағынасы бойынша ε коэффициенті әрқашанда бірден ... Бұл ... ... ... ... реакция үшін бұл шама ε= 1.03.Шапшаң реакциялар үшін төрт көбейткіш формуласы қолданылмайды, семебі әр коэффициент энергияға байланысты және ... ... ... ... ... өте ... заттармен әрекеттесуі
Нейтрондардың заттан өтуі кезінде жұту ортасының ядроларымен әрекеттесуінің екі түрі орын алады. Нейтрондардың зат ... ... ... ... ... өзгермейді, ал нейтрондар атом ядроларында ыдырап кетеді. Бұл ... ... және ... ... ... ... ... түрінде бөлшектердің соқтығысуы кезінде табиғаты өзгереді. (n,β),(n,p),(n,γ),(n,2n), т.б. типтес ядролық реакциялар жүреді және ауыр ядролардың ... ... да бір ... жүру ... у (n, β), у (n,p), у (n, γ), у (n,2n) ... ... ... бомбалаушы бөлшек, екінші ұшып шығатын бөлшек немесе γ-квант жазылады) реакцияларының микроскопиялық қимасымен анықталады.
Микроскопиялық қима ретінде ядро айналасындағы сфера қимасын елестетуге ... ... бұл ... өте ... ... реакцияға түсуі мүмкін.
Сферадан тыс радиусында әрекеттесу жүрмейді. Микроскопиялық қима шаршы сантиметрмен (см[2]) және барнмен ... ... ... ... ... ... тәуелді у белгілі мәнге ие.
Нейтрондар энергиясы 10МэΒ-тен жоғары болған кезде толық эффективті қима мәні тәжірибеде дәлелденген ... ядро ... ... радиусын масса саны А бойынша толығырақ тәжірибелік зерттеулер 14 және 25 МэВ энергияға ие нейтрондарды қолданумен ... ... ... ... ... у 1 см3 жұту ортасының ядро санына N көбейтіп, жұтатын заттың 1см3-тегі барлық ядроладың толық қимасын - берілген реакция үшін ... ... ... қимасын аламыз:
У= уN
(4)
Макроскопиялық қима өлшем бірлігі ұзындық өлшеміне кері шама, см-1.
Энергияларына байланысты нейтрондарды келесі топтарға бөлуге ... ... ... - энергиясы 10[-7]эΒ-тан кіші нейтрондар;
- суық нейтрондар - ... ... кіші ... ... және суық ... ... ... арқылы өткен кезде аномальды үлкен өту қасиетімен ... ... ... ... ... ыдырайтын атомдарымен термодинамикалық тепе-теңдікте тұратын және максвелл ... ... ... ... әлсіз жұтылатын орта арқылы диффундалады. Сондықтан оларды жылулық деп атайды. ... ... ... ... ... ... E0=kT ... сипатталады (T-нейтрондар диффундалатын ортаның абсолютті температурасы, k - Больцман тұрақтысы).
- жылуүсті ... ... ... ... ... ... нейтрондардың бөлімдеріне жылуүсті нейтрондарды энергиясы 0,5эΒ-тан кіші нейтрондарды жұтатын кадмий арқылы өткізеді. Кадмий арқылы өткен нейтрондарды кейде кадмиүсті нейтрондары деп те ... ... ... ... ... ... ... тепе-теңдігінде тұрмайды, сондықтан олар максвелл таралуына бағынбайды. Жылуүсті нейтрондары жұту және шашырау ... ... өтуі ... ... ... ... ... энергиясының анықталған мәндерінде (n,г) реакциясын радиациялық жаулау реакциясы пайда болады.
- ... ... ... 0,5кэΒ-тен 0,2 МэΒ-ке дейін.
Осы энергиядағы нейтрондар үшін затпен әрекеттесудің типтік процессіне ... ... ... ... от ... 20 ... дейінгі тез нейтрондар серпімді шашыраумен де, серпімсіз шашыраумен де және ақаулық ядролық реакциялардың пайда болуымен де сипатталады.
- өте тез ... ... ... ... ие. Олар ... біраз санының ұшып шығаты ядролық реакциямен ерекшеленеді. Нейтрондардың энергиясы 300 МэΒ-тен жоғары ... ... ... (өте тез ... үшін ... ... нейтрондармен әлсіз әрекеттесуі және нәтижесінде бомбалаушы ядро бірнеше сынықтар шығаратын пайда болуы байқалады.
235U жылулық ... ... ... ... энергетикалық спектрлері
Жоғарыдағы суретте 235U жылулық нейтрондардың бөлінуі кезіндегі нейтрондардың энергетикалық спектрлері көрсетілген. Бұндай ... ... ... ... үшін ... ... бойынша үлкен айырмашылық болады, негізінен нейтрондар басым көпшілігінің энергиясы 1 - 3 МэВ аралықта жатады. Бөлінген кезде нейтрондар баяулайды да, ... ... ... ... ... немесе онсыз жұтылады. Ортаның қасиетіне байланысты, нейтрондар жұтылғанаға дейін әртүрлі энергияға дейін баяулайды. Жақсы баяулатқыш жағдайында нейтрондардың басым ... ... 0.025 эВ ... ... ... ... Бұл жағдайда тізбекті репкция баяу, немесе жылулық делінеді. Қажетті баяулатқыш болмаған жағдайда ... тек 0.1 - 0.4 МэВ ... ... ... да, ... ... ... ауыр болғандықтан олар нашар баяулатады. Сәйкес тізбекті реакциялар тез ( және деген эпитеттер реакциялар жылдамдығын емес, нейтрондардың ... ... ... ... бірнеше оннан бір кэВ-ге дейін баяулайтын болса тізбекті ... ... ... резонансты және жылу нейтрондардың ядролармен әрекеттесуі
Кез-келген ядролық реакторда 0-ден 10-ға дейінгі және одан да көп МэВ ... ... ... электрондар бар. Реактордың материалдық құрамына байланысты нейтрондардың энергетикалық спектрінде белгілі диапазондағы энергиялар көбірек ... ... тез, ... және жылу нейтронды реакторлар бар. Нейтрондардың ядролармен әрекеттесуін қарастыру ... ... үшін ... үш топқа бөлінеді: тез (10 МэВ - 1 кэВ), аралық және ... ... және жылу (0,625 эВ және ... Бөлу кезінде басқа критериялармен қолдану кезінде шарт бойынша басқа да шектеулі энергиялар ... ... ... бөлінуі кезінде туындайтын энергияның 99% тез аумақта жатады. Тез аумақтың басты қасиеті көптеген материалдар үшін мұндағы ... ... ... ... және ... ... негізгі бөлігін шашырау қимасы алатынында. Серпімсіз шашыраудың болуы тек ... ... ... - ... ... ... ... ғана мүмкін. Серпімсіз шашырау ақауы осы аймақта жатыр: ауыр атомдар үшін (А>100) ақау шамасы шамамен 100 кэВ, жеңілірек ядролар үшін - ... жүз ... ... ... қатысты айтатын болсақ, тез аумақ үшін сипатталуы ақау энергиясынан ... ... ... т.б. сияқты ауыр ядролардың жұп-жұпты бөліну қимасы нөліне тең емес, бөлінетін нуклидтер - 235U, 239Pu, т.б. үшін бұл ... ... ... ...
Осы өздік жұмыста мен жылдам, резонансты нейтрондардың ядромен жұмыс істеуін туралы қарастырдым. Қысқаша қорытындылай айтатын болсам: аралық нейтронды реакторларда ... ... ... тұру үшін ... 0,025 1000 эВ ... ... Бұл ... актив зонасындағы бөлінетін заттардың концентрациясы сондай, шапшаң нейтрондар жұтылу алдында 1 1000 эВ ... ... ... ... ... мен 235U - дің ... қатынасы 150-ден 250 аралығында жатады. Аралас спектрлі ... оның әр ... ... ... ... ... бар. ... реакторларда жылу бөлуші элементтер (ТВЭЛ) ішіндегі нейтрондар спектрі ... ... ... ал жалпы нейтрондық өріс - жылулық нейтрондардағы реакторға сәйкес келеді. Осы реакторларда отынның регенерациясы ... ... ... бұл ... ... регенерация коэффициентін аттыруға мүмкіндік береді.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Мерзликин Г.Я. Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного ... АЭС. - ... ... ... P. ... С. Вайнберг. Элементарные частицы и законы физики. 2000 год. 138 стр
3 ... ... ... Оқу ... - ... - 2010, - ... ... М.Қ., Паримбеков З.А.,Тұрысбекова Б.Ш., Рахимбердина А.Т.
4 Смиренский, О.В. Физические основы ... ... ... ... - ... 2000.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 10 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Жылдам, резонансты нейтрондардың ядромен жұмыс істеуі туралы7 бет
5-сыныптың «Ежелгі дүние тарихы» оқулығымен оқушылардың жұмыс істеуі42 бет
Fast Ethernet стандартындағы жоғары жылдамдықты жергілікті есептеуіш желісін жобалау64 бет
Gigabit Ethernet жоғары жылдамдықты технологиясы24 бет
Бағдарламаларды (қосымшаларды) жылдам өңдеуде моделін жобалау10 бет
Дүмбілдер және жылдам мұздатылған екінші тағамдар4 бет
Дүмбілдер және жылдам мұздатылған екінші тағамдар жайлы5 бет
Жылдам тамақтандыру мейрамхана желілері81 бет
Жылдам тамақтандыру мейрамханаларының түрлеріне сипаттама16 бет
Жылдам қайнайтын жарма технологиясы5 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь