Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Курс лекций по физике Законы теплового излучения Фотоэффект Ядерная модель атома Квантовые генераторы Зонная теория твёрдых тел Электропроводимость металлов Ядерная физика Дозиметрия

Курс лекций по физике Примеры решения задач

  Условия для протекания управляемой цепной реакции деления (К = 1) реализуются в ядерных (атомных) реакторах.

 В реакторе на медленных (тепловых) нейтронах с энергией меньше 0,5 эВ управляемая цепная реакция деления может протекать в природном или в слабо обогащённом уране, что достигается введением в реактор специального вещества – замедлителя.

 В активной зоне реактора расположены тепловыделяющие элементы (твэлы) 1 и замедлитель 2. Твэлы представляют собой блоки из делящегося материала, заключённые в герметичную оболочку, слабо поглощающую нейтроны. За счёт энергии, выделяющейся при делении ядер, твэлы разогреваются. Отвод тепла из активной зоны реактора к электрогенерирующему блоку осуществляется теплоносителем 3 , омывающим твэлы.

23 – 7

 Активная зона окружена отражателем 4, уменьшающим утечку нейтронов

 На практике твёрдыми замедлителями являются бериллий и графит, а жидким – тяжёлая вода.

 Уменьшения кинети –

ческой энергии нейтрона от 1 МэВ до 0,5 эВ в замедли – теле происходит в результате многократных (около 50) соударений нейтрона с ядрами атомов замедлителя.

  Регулирующие стержни (управляющие и аварийные) изготавливают из материала сильно поглощающего нейтроны (кадмий или бор).

Термоядерная реакция

 Одной из возможных реакций синтеза лёгких ядер является ядерная реакция, которая может протекать в смеси из дейтерия и трития:

2Н + 3Н  + 4Не + 17,6 МэВ.

 Требующийся для этой реакции тритий может быть получен из лития:

6Li + 3H + 4He.

 Для сближения ядер 2Н и 3Н на расстояние порядка радиуса действия ядерных сил необходимо преодолеть кулоновский барьер высотой ~10 эВ, а для этого сталкивающимся ядрам следует сообщить достаточно высокую кинетическую энергию, т.е. смесь нужно разогреть до температуры порядка 108 К.

  В варианте неуправляемого термоядерного взрыва в водородной бомбе нагрев до таких температур осуществляется взрывом плутониевой атомной бомбы.

 Для осуществления реакции управляемого термоядерного синтеза (УТС) необходимо высокотемпературную дейтериево-тритиевую плазму, нагретую до Т~108 К удерживать от контакта со стенками реактора в течение времени τ, определяемого критерием Лоусона пя.τ = 1020 с/м3, где

 nя – объёмная концентрация ядер в горячей плазме ( d + t).

 В установках типа «Токамак» реализуется идея магнитного удержания плазмы, предложенная российскими физиками Таммом и Сахаровым. Создание плазмы, её нагрев до термоядерных температур и отрыв от стенок торообразной рабочей камеры осуществляют импульсным током газового разряда, вызываемого в плазме индукционным способом. Главная трудность – неустойчивость плазменного шнура.

 Н.Г.Басов и О.Н.Крохин в 1962 г. предложили способ осуществления реакции УТС связанный с разогревом, сжатием и удержанием термоядерной мишени с помощью воздействия на неё мощных пучков лазерного излучения. В таких установках критерий Лоусона следует превзойти по крайней мере в сотни раз, так как световая энергия лазерного пучка составляет примерно 1% от подводимой к лазеру электроэнергии. 

1. Статистические распределения Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределения Максвелла молекул по величине скорости. Скорости теплового движения молекул. Распределение Больцмана частиц в потенциальном поле. Барометрическая формула. Распределения квантовых частиц (функции распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака).
Фотопроводимость полупроводников