Реферати українською » Военная кафедра » Атомна енергетика і атомну зброю


Реферат Атомна енергетика і атомну зброю

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Зміст:

  1. Феномен атома

  2. Модель атома Резерфорда.

  3. Створення моделі атома: квантова теорія і спектроскопія.

  1. Атомна енергетика

  1. Радіоактивність: її відкриття музею та природа.

  2. Одержання ядерної енергії.

  3. Ядерні реактори: класифікація.

  4. Термоядерну енергія – основа енергетики майбутнього

3. Атомне зброю

3.1. Сучасні атомні бомби і снаряди

  1. Сучасні термоядерні бомби і снаряди

«Чиста» воднева бомба

4. Атом і екологія.


1. Феномен атома.

Наскільки сьогодні відомо, думка, що матерія може складатися з окремих частинок, уперше було висловлена Левкиппом з Мілета в розмірі 5 в. е. Цю ідею розвинув його учень Демокріт, що й ввів слово атом (від грецького атомос, що таке неподільний). На початку 19 століття Джон Дальтон (1766 – 1844) відродив це слово, підбивши наукові основи під умоглядні ідеї античних греків. Відповідно до Дальтону, атом – це крихітна неподільна частка матерії, приймаюча що у хімічних реакціях.

Прості уявлення про атомі, належать Дальтону, були похитнулися в 1897 р., коли Дж. Дж. Томсон (1856 – 1940) встановив, що атома можуть випускати ще менші негативно заряджені частки (пізніше названі електронами). Стало очевидним, що атом має внутрішньої структурою. Це відкриття вказувало, що атом, очевидно, мусить мати і позитивні заряди. Томсон припустив, що електрони розсіяні в позитивно зарядженому атомі, подібно «родзинок в булці». Ця модель не дозволяла пояснити тільки деякі властивості атомів, проте він більше досконалу модель вдалося лише після відкриття радіоактивного випромінювання. Явище радіоактивності було відкрито Беккерелем, який виявив, що атома урану спонтанно випускають випромінювання. Відомі 3 форми цього випромінювання: бета частки (негативно заряджені електрони), альфа частки (позитивно заряджені ядра гелію, які з двох протонів і двох нейтронів) і гамма-випромінювання (коротковолновое електромагнітне випромінювання, яке заряду).


1.1. Модель атома Резерфорда.

У 1911 р. Ернест Резерфорд (1871 – 1937) запропонував цілком нову модель атома, засновану на результатах його власних експериментів і експериментів Ганса Гейгера (1882 – 1945), у яких вимірювалося розсіювання альфа частинок під час проходження через золоту фольгу. Відповідно до моделі Резерфорда, позитивного заряду і полягала основна маса атома зосереджено центральному ядрі, навколо якого рухаються електрони. Сьогодні знаємо, що атом є майже порожній простір з малесеньким ядром, розміри що його десятки тисяч разів менше розмірів атома загалом. Самі атоми теж гранично малі: 10 млн. атомів, вибудовані до кількох, становитимуть лише 1 мм.

Пізніше Резерфорд встановив, що бажаний позитивний заряд ядра несуть частки в 1836 раз важчі, ніж електрон. Назвав їх протонами. Заряд протона дорівнює за величиною, але протилежний за сигналом заряду електрона. Найпростіший атом – атом водню – складається з одного протона (ядра) і самого електрона, рушійної навколо неї.

Більше важкі ядра містять більше протонів (їх кількість називають атомним номером), причому вона завжди одно числу оточуючих ядро електронів. Пізніше було встановлено, що це ядра атомів, крім ядра водню, містять також частинки й іншого типу – незаряджені частки (названі тому нейтронами) з безліччю, що дорівнює масі протона.


1.2. Створення моделі атома: квантова теорія і спектроскопія.

Датський фізик Нільс Бор (1885 – 1962), який зробив наступний важливий крок по дорозі створення моделі атома, спирався у своїй на дві інші галузі досліджень. Перша їх – квантова теорія, друга – спектроскопія. Вперше ідея квантування пролунала Максом Планком (1858 – 1947) в 1900 р. до пояснень механізму випромінювання тепла (і світла) нагрітим тілом. Планк показав, що енергія може випромінюватися і поглинатися лише певними порціями, чи квантами.

Основи спектроскопії було закладено ще Ісааком Ньютоном (1642 – 1727): він пропустив промінь сонячного світла через скляну призму, розклавши його за сукупність квітів видимого спектра. У 1814 р. Йозеф Фраунгофер (1787 – 1826) відкрив, що спектр сонячного світла містить кілька темних ліній, відповідних, як було встановлено пізніше, лініях в спектрі випущення водню, де відбувся електричний розряд.

Бор довів, що рухомий електрон в атомі водню може існувати на фіксованих орбітах, а спектральні лінії водню відповідають поглинання (темні лінії) чи випромінюванню (світлі лінії) кванта енергії; ці процеси відбуваються, коли електрон «перестрибує» з одного фіксованою орбіти в іншу. Модель Бору, пізніше вдосконалена Арнольдом Зоммерфельдом (1868 – 1951), дозволила досягти у поясненні спектра водню.

Відповідно до сучасної квантової теорії, фіксовані орбіти Бору годі було представляти занадто буквально – насправді електрон в атомі із певною ймовірністю то, можливо виявлено будь-де, Не тільки поблизу орбіти. Це – слідство квантової механіки, яку перевидали основному сформульована Вернером Гейзенбергом (1901 – 1976) і Ервіном Шредингером (1887 – 1961). У його основі лежить так званий принцип невизначеності Гейзенберга. Через війну орбіти Бору виявилися точними траєкторіями електрона, а місцями його найімовірнішого виявлення в атомі. Відповідно до ідеї корпускулярно-хвилястого дуалізму, вперше висловленої Луї де Бройлем, субатомные частки можна описувати як і, як і світло, тому, що у одних випадках при цьому доцільно користуватися поняттям «частка», а інших – «хвиля». Так, «пучок» електронів поводиться як сукупність частинок в катодних променях, але, як сукупність хвиль в електронному мікроскопі. Проте, з погляду хімії, уявлення про атомі, як "про щонайменшої частинці матерії, приймаючої що у хімічних реакціях, продовжує залишатися найзручнішим.


  1. Атомна енергетика.

Ядерна енергія грає виняткову роль світі: ядерну зброю впливає на політику, воно нависло загрозою з усього, котрі живуть Землі. Поки що ж людство прагне вгамувати свої безупинно зростаючі потреби в енергії шляхом безмежного розвитку ядерної енергетики, радіоактивні відходи забруднюють нашу планету. Насправді життя в Землі завжди від ядерної енергії: ядерний синтез живить енергією Сонце, радіоактивні процеси у надрах Землі нагрівають її рідке ядро впливають на рухливість материкових плит. Ядерна енергія виділяється, по-перше, при радіоактивному розпаді і розподілі атомного ядра, а по-друге, з процесі синтезу – злиття легких ядер у важкі.


Радіоактивність – її відкриття музею та природа.

Радіоактивність було відкрито Антуаном Беккерелем (1852 – 1908). Після набуття радію зрозуміли, що радіоактивний процес супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Розпад радію відбувається у кілька стадій, у своїй виділяється в 2*105 разів більше енергії, аніж за згорянні той самий маси вугілля. Ядро атома має діаметр порядку 10-12 сантиметрів і складається з протонів (позитивно заряджених частинок) і нейтронів (нейтральних часток отримують за масою, що дорівнює масі протона). Тільки ядро водню складається із одного-єдиного протона (і містить нейтронів). Більшість елементів є сумішшю ізотопів, ядра яких різняться числом нейтронів.


  1. Одержання ядерної енергії.

Одержання ядерної енергії багато було вперше досягнуто в ланцюгову реакцію розподілу ядер урану. Коли ізотоп уран-235 поглинає нейтрон, ядро урану розпадається на частини і навіть вилітають два – три нейтрона. Якщо у складі нейтронів, які виникають після кожного акта розподілу, наступного бере участь у середньому понад одного нейтрона, то процес експоненціально наростає, наводячи до некерованої ланцюгову реакцію.

Для перетворення ядерної енергії у електричну той процес необхідно уповільнити і зробити керованим; тоді її можна використовуватиме отримання тепла, яке потім перетворюється на електрику. Ядерний реактор – це свого роду «грубка». Можливість розподілу ядра урану-235 велика, якщо рухається порівняно повільно (зі швидкістю близько двох км/c). Для уповільнення нейтронів в ядерний реактор поміщають спеціальні матеріали, звані сповільнювачами.


  1. Ядерні реактори: класифікація.

Ядерні реактори можна класифікувати на кшталт застосовуваних них уповільнювачів: реактори на графіті, на води та на важкої воді. Важкою називається вода, у якій звичайний водень замінений його важким ізотопом – дейтерієм. Важка вода поглинає значно більше електронів, ніж звичайна.

Задля підтримки ланцюгову реакцію потрібен певний кількість делящегося речовини. Якщо реакторі втрачається на результаті поглинання чи випущення більше нейтронів, якій виникає, то реакція нічого очікувати самоподдерживающейся. Якщо ж, навпаки, нейтронів виникає більше, ніж втрачається, то реакція стає самоподдерживающейся і наростаючою. Мінімальна кількість речовини, що забезпечує самоподдерживающееся перебіг реакції, називається критичної маси. Для нормальної роботи ядерного реактора потік нейтронів повинен підтримуватися постійним на необхідному рівні. Режим роботи реактора регулюють, усуваючи і висуваючи стрижні з яка поглинає матеріалу.


2.4. Термоядерну енергія – основа енергетики майбутнього.

Першу половину 20 століття завершилася найбільшої перемогою науки – технічним рішенням завдання використання величезних запасів енергії важких атомних ядер – урану і торію. Цього виду палива, спалюваного в атомних казанах, непогані багато у земної корі. Якщо всю енергетику земної кулі перекласти нього, то, при сучасних темпи зростання споживання енергії урану і торію лише на 100 – 200 років. За той самий термін вичерпаються запаси вугілля й нафти.

Друга половина 20 століття століттям термоядерну енергію. У термоядерних реакціях відбувається виділення енергії у процесі перетворення водню в гелій. Швидко які відбуваються термоядерні реакції здійснюються, як говорилося вище, в водневих бомбах. Зараз перед наукою поставлено завдання здійснення термоядерної реакції над вигляді вибуху, а формі керованого, спокійно викликаного процесу. Виконання цього завдання можна буде використовувати величезні запаси водню Землі як палива.

У термоядерних реакторах, безумовно, використовуватиметься звичайна, а важкий водень. Через війну використання водню з атомним вагою, відмінними від найчастіше зустрічається у природі, вдасться отримати ситуацію, коли він літр звичайній води по енергії виявиться рівноцінний приблизно 400 літрам нафти. Елементарні розрахунки доводять, що дейтерію (різновид водню, яка використовуватися у таких реакціях) вистачить землі на сотні років при найбільш бурхливому розвитку енергетики, у результаті проблема піклування про паливі відпаде практично назавжди.


  1. Атомне зброю.

Атомне зброю – найпотужніший зброю нині, яка була на озброєнні п'яти стран-сверхдежав: Росії, США, Великобританії, Німеччині й Китаю. Існує й держави, які ведуть більш-менш успішні розробки цієї зброї, проте дослідження або закінчено, чи ці країни що немає необхідними коштами доставки зброї до мети, що робить її безглуздим. Індія, Пакистан, Північна Корея, Ірак, Іран мають розробки створення ядерної зброї різних рівнях, ФРН, Ізраїль, ПАР і навіть Японія теоретично мають необхідними потужностями до створення ядерної зброї порівняно стислі терміни.

Важко переоцінити роль створення ядерної зброї. З одного боку, це потужний засіб залякування, з іншого – найефективніший інструмент зміцнення світу та профілактики військового конфліктами між державами, які мають цим зброєю. З часу першого застосування створення атомної бомби в Хіросімі минуло 52 року. Світова спільнота близько наблизилося до усвідомлення, що ядерна війна неминуче призведе до глобальної екологічну катастрофу, що зробить подальшого існування людства неможливим. Упродовж багатьох років створювалися правові механізми, покликані розрядити напруженість і послабити протистояння між ядерними державами. Приміром, підписано безліч договорів про взаємне скорочення ядерного потенціалу держав, була підписана Конвенція про Нераспространении Ядерного Оружия, через яку страны-обладателя зобов'язалися не передавати технології виробництва цієї зброї інших країнах, а країни, які мають створення ядерної зброї, зобов'язалися не робити кроків щодо його розробки; нарешті, нещодавно наддержави домовилися про заборону ядерних випробувань. Вочевидь, що ядерну зброю є найважливішим інструментом, який став регулюючим символом цілої доби історії міжнародних взаємин держави і історії людства.


3.1. Сучасні атомні бомби і снаряди.

Залежно від потужності атомного заряду атомні бомби, снаряди ділять на калібри: малий, середній уже й великий. Щоб самому отримати енергію, рівну енергії вибуху створення атомної бомби малого калібру, потрібно підірвати кілька тисяч тонн тротилу. Тротиловый еквівалент створення атомної бомби середнього калібру становить десятки тисяч, а бомби великого калібру – сотні тисяч тонн тротилу. Ще більшої потужністю може мати термоядерное (водневе) зброю, його тротиловий еквівалент може становити мільйонів і навіть десятків мільйонів тонн.

Атомні бомби, тротиловий еквівалент яких дорівнює 1- 50 тис. т, належать до класу тактичних атомних бомб і предназначают на вирішення оперативно-тактичних завдань. До тактичного зброї відносять також артилерійські снаряди з атомним зарядом потужність 10 – 15 тис. т. і атомні заряди (потужністю майже п'ять – 20 тис. т) для зенітних керованих снарядів і снарядів, що використовуються озброєння винищувачів. Атомні і водневі бомби потужністю понад 50 тис. т належать до класу стратегічної зброї.

Слід зазначити, що така класифікація цієї зброї є лише умовної, що у дійсності наслідок застосування тактичного цієї зброї може бути не меншими, ніж, які зазнало у собі населення Хіросіми і Нагасакі, а навіть великими.

Зараз, вочевидь, що лише однієї водневої бомби може викликати такі тяжкі наслідки на величезні території, яких не несли з собою десятки тисяч снарядів і бомб, які застосовувались у масштабах попередніх світові війни. А кількох водневих бомб предосить, щоб перетворити на зону пустелі величезні території.

Ядерну зброю підрозділяється на 2 основних типи: атомне і водневе (термоядерное). У атомному зброї виділення енергії відбувається поза рахунок реакції розподілу ядер атомів важких елементів урану чи плутонію. У водневому зброї енергія виділяється внаслідок освіти (чи синтезу) ядер атомів гелію з атомів водню. Види термоядерного зброї розглядатимуться нижче.


3.2. Сучасне термоядерное зброю.

Сучасне термоядерное зброю належить до стратегічного зброї, що може застосовуватися авіацією для руйнації на теренах противника найважливіших промислових, військових об'єктів, у містах як цивілізаційних центрів. Найбільш знаним типом термоядерного зброї є термоядерні (водневі) бомби, які можуть опинитися доставлятися

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація