16 ma’ruza. Vakuumda magnit maydoni reja: Vakuumda magnit maydoni

YADRO ENERGETIKASI

Sanoat uchun yadro energiyasini olishda bo’linish zanjir reaksiyasini amalga oshirishi va uni boshqarish zarur.

Yadroning reaktori (qozoni) deb, yadroning bo’linish zanjir reaksiyasi boshqariladigan qurilmaga aytiiladi.

Zamonaviy reaktorlarda bo’linuvchi modda sifatida ₉₂U²³⁵ izotop, bilan boyitilgan urandan foydalaniladi. Bo’linish reaksiyasidan vujudga kelgan tez neytronlarni sekinlashtirish, yo’li bilan isaiqlik neytronlariga aylantirildi. Odatda reaktordagi 3 sekinlashtirgichlar grafit yoki og’ir suv (_D2O) dan, ba'zan esa oddiy suv H ₂O dan foydalaniladi.

Reaktorning asosiy qismi aktiv zonasidagi yadro yoqilg’isida bo’linishi zanjirli reaksiyasi bo’lib, bunda energiya ajraladi. Neytronlarning sochilishini kamavtirish uchun aktiv zona neytron qaytargich bilan o’ralgan.

Kadmiy yoki bor elementidan yasalgan boshqaruvchi sterjenlar yordamida reaksiya boshqariladi Chunki kadmiy yoki bor elementlari neytronlarni intensiv yutish xususiyatiga ega.

Atom reaktorlari turli-tuman ilmiy tadqiqot maqsadlarida, shuningdek atom elektr stansiyalarida energiya manbalari sifatida ishlatiladi. .

Quvvati N = 5000 kVt bo’lgan jahonda birinchi atom elektr stansiysai (AES) SSSRda 1954 yildan ishga tushirilgan. Hozirgi kunda jahonda juda ko’p AES ishlab turibdi. Xuddi shuningdek Rossiyada jahonda birinchi «Lenin» nomli atom muzyorar kemasi qurilgan.

Yadro reaktorlari yordamida ko’p miqdorda energiya olish bilan bir qatorda meditsinada, qishloq xo’jaligida, biologiyada, sanoatda hamda ilmiy tadqiqot ishlarida keng qollaniladigan turli-tuniaii izotoplar olinadi. Yaqin kunlarda yadro energiyasi sanoat va xalq xo’jaligining rivojlanishida yetakchi bo’lishiga shubha yo'qdir.

Atom elektr stantsiyasi. Yadro reaksiyalarini o’rganish jarayonida biz yadrosining Bo’linish reaksiyasi energiya ajralishi bilan yuz berishini ko’rdik. Bu reaksiyalarda reaksiyaga kirishuvchi moddaning massa birligi hisobiga ajraladigan energiya kimyoviy reaksiyalardagiga qaraganda millionlab marta katta.

Shuning uchun XX asr o’rtalarida fan va texnikaning barcha kuchlari yadro energiyasini egallashga, uni ajratib olish va qo’llashni o’rganishga yo’naltirildi.

Zanjir reaksiya

Yadro energiyasining ajralishi uchun uran yadrosininig bo’linishida yangi neytronlarning chiqishi prinsipial ahamiyatga ega. Aniqlanishicha, aniq shar saroitlarda uranda yadrolar bo’linishining zanjir reaksiyasi yuz berishi mumkin ekan.

Quyidagi rasmda tasvirlanganidek, uran izotopining yetarli katta bo’lagida bitta neytron ta'siri'da yadrolardan birining bo’linisini reaksiyasi yuz bersin va buning natijasida ikkita neytron ajralsin.

Bu neytronlar yana ikkita yadroning bo’linishiga sabab bo’ladi va bunda to’rtta neytron ajraladi, ular yana to’rtta yadroni bo’linishiga sabab bo’ladi va h. k. Bunday reaksiya bo’linishining zanjir reaksiyasi deb yuritiladi. Uran-235 bo’linishining zanjir reaksiyasi nazariyasini 1938 yili Ya B. Zeldovich va Yu. B. Xaritonlar ishlab chiqishgan.

Amalda yadrolar bo’linishida chiquvchi barcha neytronlar yangi yadrolar tomonidan biriktirib olinmaydi. Neytronlarning bir qismi uran bo’lagidan chiqib ketadi, bir qismi esa aralashmalarning atomlariga tushadi va uran yadrolarining bo’linishlarini yuzaga keltirmaydi. Shuning uchun uran yadrolar bo’linishning zanjir reaksiyasi hamma vaqt ham sodir bo’lavermaydi.

Zanjir reaksiya yuz berishi uchun birinchidan izotopining bo’lagi yetarli katta bo’lishi kerak. Uran bo’lagining o’lchamlari yetarli katta bo’lganda bo’linish reaksiyasi davomida ajraluvchi neytronlarning ko’p qismi uran bo’lagining chekkasiga yetguncha reaksiyaga kirishib ulguradi. Uran bo’lagini neytronlarni qaytaruvchi maxsus g’ilofga joylashtirish ham zanjir reaksiyaning amalga osliishiga yordam beradi.

Termoyadro reaksiyalari. Quyosh va yulduzlar energiyasi. Radioaktiv nurlanishlarning biologik ta’siri.

Ancha yengil bo’lgan yadrolar qo’shilishi natijasida o’rtacha yoki yengll yadro hosil bo’lganda energiya ajralishi lozim, chunki yangi yadroda nuklonlar dastlabki yadrolardagiga qaraganda kuchliroq bog’langan bo’ladi.

Yengil yadrolar sintez qilinishida energiya ajralishi ancha yuqori bo’lishi lozim, chunki A ning kichik qiymatlarida Yeb/A kattalik juda tez ortadi.
Masalan, deyteriy va tritiy yadroiaridagi geliy yadrosi hosil bo’lishida

(1)

quyidagi energiya ajraladi: 28,3-(8,5+ 2,2)= 17,6 MeV. Reaksiyada qatnashayotgan bitta nuklonga to’g’ri keladigan energiyani hisoblaganda kelib chiqadi, bu uran yadrolarining bo’linish reaksiyasidagiga qaraganda 4 marta ko’p. Shunday qilib, 1 kg deyteriy va trettiy aralashmasi geliyga toliq aylanganda 1 kg uran to’tiq parchalanganda ajraladigan energiyaga qaraganda 4 marta ko’p energiya ajraladi.

Yadrolai raaksiyaga kirishish uchun yetarli bolgan masofaga yaqmlashishi uchun ular juda katta kinetik energiyaga ega bo' lishi lozim, chunki bir xil ismli zaryadlangan yadrolarning bir-biriga yaqinlashishida elektrostatik itarishish kuchlari qarshilik ko’rsatadi.

Reaksiyaga kirishuvchi yadrolar aralaghmasini yuqori haroratlargacha qizdirilganda yadrolar kinetik energiyasining issiqlik harakati yadroviy sintez reaksiyalarini amaiga oshirish uchun yetadigan darajada yuqori bo’lib qoladi. Bunday reaksiyalar termoyadro reaksiyalari deb nom oldi. Bunday sharoitlar quyoshda va boshqa yulduzlarda mavjud, quyosh markazida harorat taxminan 13 mln. Gradusga yetadi.
Bimday haroratda atomlar tola ionlangan bo’ladi va modda «yalang’och» yadrolar (elekhonsiz qpbiq) hamda elektronlardan tashkil topgan plazmadan iborat quyosh zaminida tennoyadro reaksiyalari sikli ro’y beradi, buning natijasida vodorod yadrolari geliy yadrosiga aylanadi:

(2)

Bu siklda ₂Ne⁴ yadrorimng bog’lanish energiyasiga deyarli teng bolgan energiya ajraladi (bu energiya E_b energiyada bir oz kamroq, chunki ikkita protonning neytronlar va pozitronlarga aylanishida energiya sarfbo’ladi).

Quyoshning taxminiy tarkibi quyidagicha: 70% ga yaqin H vodorod, 29% geliy va 1 % dan ortiqroq og ir neytronlar. Quyosh massasi 2. 10³⁰ kg.

Quyosh bundan keyin ham xuddi hozirgidek har sekundda 4.10¹¹ J energiya nurlansa, vodorod 10¹¹ yilga yetishini hisoblab chiqish mumkin. Tarkibi va fizik xossalariga kora quyosh tipik o’rtacha yulduzga oxshaydi, vodorodning geliyga aylanishida tennoyadro reaksiyalar sikli kopgira yulduzlarning asosiy energiya manbaidir.

Yulduzlar bag'nda boshqa sintez reaksiyalar ham bo'lib o'tishi mumkin. Vodorodning «yonishiga» qarab yulduz markazida geliy yadrosi hosil boladi Unda 100 ruin, gradusga yaqin haroratda quyidagi

(3)

va boshqa termoyadro reaksiyalar hosil bolishi mumkin.