Параграф 63 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

☢️ Деление ядер урана. Цепная реакция

---

🧨 Механизм деления ядер урана

Деление ядер урана происходит при облучении их нейтронами, что было открыто в 1939 году учёными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом.

• В процессе бомбардировки нейтронами ядро урана захватывает нейтрон и приобретает деформированную форму.

• Данная деформация приводит к его распаду.

• В процессе деления выделяется энергия и образуются два-три новых нейтрона.

• Эти нейтроны могут вызывать дальнейшее деление других ядер урана.

• Этот процесс запускает цепную реакцию.

• Такое деление сопровождается большим выделением энергии в окружающую среду.

---

⛓️ Цепная реакция и её виды

Существует два основных вида цепной реакции.

• Первый вид — взрывной, при котором количество свободных нейтронов увеличивается с каждым делением.

• Это вызывает лавинообразный рост выделения энергии.

• Данный тип цепной реакции применяется в атомных бомбах.

• Второй тип — контролируемая цепная реакция, где количество нейтронов поддерживается на постоянном уровне.

• Это позволяет использовать её для производства электрической энергии.

• Управление числом нейтронов позволяет использовать такую реакцию в ядерных реакторах.

---

⚖️ Критическая масса и её значение

Критическая масса — это минимальная масса делящегося вещества, при которой цепная реакция становится возможной.

• Чем больше масса уранового куска, тем выше вероятность взаимодействия нейтронов с другими ядрами.

• Если масса меньше критической, то большинство нейтронов покидает материал.

• Это приводит к затуханию реакции, так как нейтроны не успевают вызвать дальнейшее деление.

• Критическая масса зависит от формы куска, плотности и наличия замедлителей нейтронов.

---

🐢 Замедлители нейтронов и их роль

Наличие в ядерном топливе веществ, замедляющих скорость нейтронов, значительно увеличивает вероятность деления.

• В случае деления урана-235 быстрые нейтроны могут быть менее эффективны.

• Быстрые нейтроны редко захватываются ядрами.

• Замедлители, такие как графит или тяжёлая вода, снижают скорость нейтронов.

• Это увеличивает вероятность их взаимодействия с ядрами урана.

• Данный процесс способствует поддержанию цепной реакции и снижает критическую массу урана.

---

⚡ Применение цепной реакции в мирных целях

В мирных целях контролируемая цепная реакция используется в ядерных реакторах для производства электричества.

• В ядерных установках поддерживается стабильное количество нейтронов.

• Это позволяет использовать выделяемую энергию для нагрева воды.

• Последующее производство пара приводит в движение турбины.

• Управление процессом требует наличия замедлителей и отражателей нейтронов.

• Необходима защита от чрезмерного накопления свободных нейтронов для предотвращения взрыва.

---

💎 База параграфа

• 🔢 Цифры и константы:

  • 1939 год — открытие деления ядер урана.

  • 2–3 нейтрона — количество нейтронов, вылетающих при делении одного ядра.

  • Уран-235 — основной изотоп урана для цепной реакции.

• 🧪 Явления и опыты:

  • Деление ядра — распад ядра урана при захвате нейтрона на два осколка с выделением энергии.

  • Цепная реакция — процесс, в котором нейтроны, возникшие при делении ядер, вызывают последующие акты деления.

  • Замедление нейтронов — снижение кинетической энергии нейтронов с помощью графита или тяжёлой воды.

• 📖 Определения:

  • Критическая масса — минимальная масса делящегося вещества, необходимая для поддержания цепной реакции.

  • Замедлитель — вещество, уменьшающее скорость нейтронов (графит, тяжёлая вода).

  • Ядерный реактор — установка для осуществления контролируемой цепной реакции.

• 👤 Личности:

  • Отто Ган — первооткрыватель деления ядер урана.

  • Фриц Штрассман — соавтор открытия механизма деления ядра.

---

📝 Подведем итоги

• Деление урана — это искусственный процесс, запускаемый нейтронами и сопровождающийся колоссальным выбросом энергии.

• Фундаментальное условие цепной реакции — наличие вторичных нейтронов, способных поддерживать процесс деления ядер самостоятельно.

• Для реализации процесса необходимо достижение критической массы, значение которой можно регулировать с помощью замедлителей (графит, тяжёлая вода).

• Наука разделяет неконтролируемую (взрывную) реакцию, используемую в оружии, и контролируемую, ставшую основой современной ядерной энергетики.

• Мирное использование атома базируется на строгом управлении нейтронным потоком для безопасного получения тепла и электричества.