Основы ядерной физики

Атомная энергетика. Ядерные реакторы АЭС. Атомный флот. Ядерное оружие

ВВЭР-1000
Ядерная физика
Карта сайта
Ядерные реакторы на быстрых нейтронах
Проектные решения систем безопасности
АЭС с БН-800
Схемы обращения с РАО на АЭС с БН-800
Реализация принципа естественной безопасности в проекте БН-1200
ВВЭР
(Водо-Водяной Энергетический Реактор)
История разработки и сооружения
Конструктивные особенности реактора ВВЭР
Принципиальная тепловая схема
Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК)
РБМК-1000 история создания
Устройство реактора РБМК-1000
Концепции безопасности реакторов РБМК
Тепловыделяющая сборка
Атомные станции
Смоленская атомная станция САЭС
Месторасположение Смоленской АЭС
История строительства
Деятельность
Экологическая политика
Экологический контроль
Атомные надводные корабли
Суда с ядерными энергетическими установками в России
Обзор судов с ядерной энергетической установкой
Атомные энергетические установки в корабельной энергетике
Атомная установка на авианосце
Атомный авианосец проекта «Шторм»
Тяжёлые атомные ракетные крейсеры проекта «Орлан»
История создания крейсеров проекта «Орлан»
Вооружение крейсеров проекта «Орлан»
Тяжелый атомный ракетный крейсер «Киров»
Тяжелый атомный крейсер «Петр Великий»
Разведывательный корабль «Урал»
Тяжелый авианесущий крейсер «Ульяновск»
Атомные ледоколы
Действующие ледоколы России
Атомный ледокол "Россия"
Ледоколы класса "Арктика"
Легендарный ледокол «Ленин»
ПЕРСПЕКТИВЫ АТОМНОГО ПРИВОДА
РИТМ-200 реактор для атомного ледокола
Судовая ядерная ППУ ледокола
Реактор ледокола
Корпус реактора
Система компенсации давления
Система газоудаления
Особенности парогенераторов
Второй контур
Реактор атомохода «Ленин»
Реакторы ОК-150
Универсальный двухосадочный атомный ледокол ЛК-60
Атомный сухогруз «Фукусима»
Саванна
ТРАНСПОРТНЫЕ СУДА
Рудовоз Otto Hahn («Отто Ган»)
Атомная подводная лодка
Реакторы для подводных лодок
АПЛ проекта 627
Атомная шестиракетная субмарина «К-19»
Ракетный подводный крейсер стратегического назначения
Атомные подлодки типа «Огайо»
АПЛ «Наутилус». США.
Атомный противолодочный самолет
Создание атомного бомбардировщика
Летающая «утка» М-60/М-30
Атомный самолет М-19
Самолет с ядерным двигателем NB-36H (X6)
Ядерные двигатели
Стратегия США
Летающая атомная лаборатория
лаборатория
ПАТЭС Академик Ломоносов
Первый в мире плавающий реактор МН-1А
Ядерное оружие
Первый атомный заряд
Ядерные материалы
Испытания ядерного оружия
Средства доставки
Стратегические системы
Фотографии ядерных взрывов
Ядерный арсенал США
Ядерный арсенал России

Строение атомного ядра.

Атом является сложной системой, в состав которой входят определенные частицы. Английский физик Э. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома. Основные положения ядерной модели атома. 
1. Ядро имеет очень маленький размер (диаметр атома 10-10 м, диаметр ядра ~10-15 м). 
2. Ядро имеет положительный заряд. 
3. Почти вся масса атома находится в ядре. 
Ядро состоит из нуклонов: протонов и нейтронов.

Частица

Обозначение

Абсолютная масса, кг

Заряд,Кл

Протон

11p

1,6726 x 10-27

+1,602 х 10-19

Нейтрон

10n

1,6750 x 10-27

0

Г. Мозли (Англия) установил, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева. Каждый протон имеет заряд +1, поэтому заряд ядра равен числу протонов.
Масса протона, как и масса нейтрона, приблизительно в 1840 раз больше массы электрона. Протоны и нейтроны находятся в ядре, поэтому масса атома почти равна массе ядра. Масса ядра, как и масса атома, определяется суммой числа протонов и числа нейтронов. Эта сумма называется массовым числом атома. Массовое число атома (A) = Число протонов (Z) + Число нейтронов (N) A=Z+N 
Протоны и нейтроны, входящие в состав любого ядра, не являются неделимыми элементарными частицами, а состоят из кварков.



Кварки, в свою очередь, взаимодействуют друг с другом, непрерывно обмениваясь глюонами - переносчиками истинно сильного взаимодействия (оно в тысячи раз сильнее того, которое действует между протонами и нейтронами в ядре). В результате протоны и нейтроны оказываются очень сильно связанными системами, которые невозможно разбить на составные части.


Атомы одного элемента, которые имеют разные массовые числа, называются изотопами. Атомы изотопов одного элемента имеют одинаковое число протонов (Z) и отличаются друг от друга числом нейтронов (N). Изотопы обозначаются символами соответствующих элементов, слева от которых вверху записывают массовое число изотопа. Например: 12С— изотоп углерода с массовым числом 12. 

Размеры атомного ядра зависят от их массового числа. Объем ядра пропорционален А, а его линейный размер пропорционален А1/3. Эффективный радиус R ядра определяется равенством: R = аА1/3, где постоянная а составляет величину (1,1-1,4) х 10-13 см в зависимости от того, в каком физическом эксперименте измеряется R. Это равенство показывает, что R меняется от 10-13 до 10-12 см. Плотность ядерного вещества чрезвычайно велика по сравнению с плотностью обычных веществ и составляет около 1014 г/см3. Плотность распределения нуклонов в ядре почти постоянна в центральной его части и экспоненциально убывает на периферии.  Нуклоны в ядре подвижны. В ядре существуют силы поверхностного натяжения.

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ

Между одинаково заряженными протонами действуют электростатические силы отталкивания, однако ядро не "разлетается" на отдельные частицы, так как между протонами и нейтронами внутри ядра действуют ядерные силы - силы притяжения, намного превосходящие электростатические. Ядерные силы по величине в 100 раз превосходят электростатические и называются сильным взаимодействием (это обменное взаимодействие).
Ядерные силы проявляются лишь на расстояниях внутри ядра, поэтому считаются короткодействующими, в то время как электростатические силы - дальнодействующими.

 Ядерные силы - это силы притяжения, так как они удерживают нуклоны внутри ядра (при очень сильном сближении нуклонов ядерные силы между ними имеют характер отталкивания).

Свойства ядерных сил:

 Ядерные силы – это не электрические силы, так как они действуют не только между протонами, но и между не имеющими зарядов нейтронами, и не гравитационные, которые слишком малы для объяснения ядерных эффектов.

Область действия ядерных сил, ничтожно мала. Радиус их действия 10-13см. При больших расстояниях между частицами ядерное взаимодействие не проявляется.

Ядерные силы (в той области, где они действуют) очень интенсивные. Их интенсивность значительно больше интенсивности электромагнитных сил, так как ядерные силы удерживают внутри ядра, одноимённо заряженные протоны, отталкивающиеся друг от друга с огромными электрическими силами.

Изучение степени связанности нуклонов в разных ядрах показывают, что ядерные силы обладают свойством насыщения, аналогичным валентности химических сил. В соответствии с этим свойством ядерных сил один и тот же нуклон взаимодействует не со всеми остальными нуклонами ядра. А только с несколькими соседними.

Важнейшим свойством ядерных сил является их зарядовая независимость, то есть тождественность трёх типов ядерного взаимодействия: между двумя протонами, между протоном и нейтроном и между двумя нейтронами.

Ядерные силы нецентральные.

Атомная энергетика