Ланцюгова ядерна реакція поділу ядер Урану. Термоядерні реакції

Проблемні питання

Як допомагають дослідження з ядерної фізики забезпечувати людство енергією?

Великий адронний колайдер

Поділ важких ядер

Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

Уран-238

Уран-235

Ланцюгова ядерна реакція

Ланцюгова ядерна реакція – це реакція поділу важких ядер, під час якої утворюються нейтрони, необхідні для подальшого протікання цієї реакції

Під час поділу одного ядра Урану-235 вивільняється близько 200 МеВ енергії

Як дізнатися, яка енергія вивільняється під час будь-якої ядерної реакції?

Енергія виходу ядерної реакції

Ланцюгова ядерна реакція

Як здійснити ланцюгову ядерну реакцію?

Гіпотеза Фермі: під час поділу ядра Урану повинні утворюватися нейтрони, які можуть знову захопитися ядрами Урану, тому можлива ланцюгова ядерна реакція

Чому це не спостерігалося на дослідах з природним ураном?

Ланцюгова ядерна реакція

Що необхідно зробити, щоб реакція все ж таки відбулася?

Чому це не спостерігалося на дослідах з природним ураном?

Уран-235 ділиться під впливом швидких і повільних нейтронів

Уран-238 ділиться під впливом тільки частини швидких нейтронів (він майже не захоплює повільні нейтрони, а 80 % швидких нейтронів захоплює без ділення)

Ланцюгова ядерна реакція

Критична маса – це мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу

Що необхідно зробити, щоб реакція все ж таки відбулася?

Щоб реакція відбулася слід:

і (або) сповільнювати нейтрони

Чи потрібно ще щось, щоб реакція відбулася?

Яким чином можна перетворити ядерну енергію на інші її види (теплову, електричну)?

Ядерний реактор

Ядерний реактор – пристрій, призначений для здійснення керованої ланцюгової реакції поділу, яка завжди супроводжується виділенням енергії

ТВЕЛ (тепловидільний елемент)

Корпус реактора

Ядерне паливо

Регулювальні стрижні

Парогенератори

Зовнішня оболонка

Паропроводи

Турбіна

Генератор

Трансформатор

Гаряча вода

Електрика

Холодна вода

Басейн

Насос

Холодна вода

Насос

Холодильник

Охолоджуюча вежа

Водяна пара

Принцип роботи атомної електростанції

Термоядерна реакція

Що буде якщо взяти ядра ізотопів легких елементів, наприклад ядро Дейтерію і ядро Тритію та їх з’єднати?

Термоядерний синтез – це реакція злиття легких ядер у більш важкі, яка відбувається за дуже високих температур (понад 10⁷ °С) і супроводжується виділенням енергії

Відбуваються в надрах зір

Є основним джерелом їх енергії

Термоядерна реакція

Токамак – це тороїдальна установка для магнітного утримання плазми з метою здійснення реакції термоядерного синтезу в високотемпературній плазмі

EAST – експериментальний надпровідний токамак

Вакуумна камера в токамак EAST

Різні конфігурації магнітного поля в токамак EAST (праворуч) і вид внутрішньої частини вакуумної камери під час горіння розряду (зліва)

Атомна енергетика України

Хмельницька АЕС має 2 атомні енергоблоки потужністю 1000 МВт кожен

В Україні працюють чотири АЕС

Запорізька АЕС – найбільша атомна електростанція Європи: 6 атомних енергоблоків потужністю 1000 МВт кожен

Рівненська АЕС має 4 атомні енергоблоки загальною потужністю 2835 МВт

Південно-Українська АЕС має 3 атомні енергоблоки потужністю 1000 МВт кожен

Запитання для самоперевірки

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Чи може ланцюгова ядерна реакція відбуватися в природному урані?

Запитання для самоперевірки

4. Як побудований ядерний реактор?

Для чого призначені його основні елементи?

5. Як працює атомна електростанція?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?