Читать онлайн «Физические основы ядерной энергетики. Часть II»
Автор Заричняк Ю.П
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УНИВЕРСИТЕТ ИТМО
Ю. А. Балошин, Ю. П. Заричняк, М. В. Успенская
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (Часть II)
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2015
2
Балошин Ю. А. Заричняк Ю. П. Успенская М. В. Физические основы
ядерной энергетики: Учебное пособие. Часть II. – СПб: Университет ИТМО,
2015. – 88 с. Пособие адресовано для студентов, обучающихся по направлениям 223200
-«Техническая физика», 241000 - «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в
химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» и содержит сведения о
месте и роли энергетики в развитии общества, основ ядерной физики и
термоядерной энергетики в России и мире. Рекомендовано к печати Ученым советом инженерно-физического
факультета, протокол № 6 от 24. 06. 2014. Университет ИТМО – ведущий вуз России в области информационных
и фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в
2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013 года
Университет ИТМО – участник программы повышения конкурентоспособности
российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных
центров, известной как проект «5 в 100». Цель Университета ИТМО –
становление исследовательского университета мирового уровня,
предпринимательского по типу, ориентированного на интернационализацию
всех направлений деятельности.
Университет ИТМО, 2015
Балошин Ю. А. , 2015
Заричняк Ю. П. , 2015
Успенская М. В. , 2015
3
Содержание
2. 1 Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц ... ... ... ... ... ... ... 4
2. 1. 1 Энергия связи ядра. Дефект массы ядра ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 5
2. 2 Радиоактивность ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
2. 2. 1 Закон радиоактивного распада ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 8
2. 3 Ядерные реакции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
2. 3. 1 Цепная реакция... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 10
2. 3. 2 Термоядерная реакция ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 19
2. 4 Топливный цикл термоядерного реактора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2. 5 Ядерные реакторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 28
2. 5. 1 Классификация ядерных реакторов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 30
2. 5. 2 Ядерные реакторы на тепловых нейтронах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 32
2. 5. 3 Атомные реакторы на быстрых нейтронах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 35
2. 6 Атомные электростанции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 38
2. 6. 1 История... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38
2. 6. 2 Выработка электроэнергии ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 39
2. 6. 3 Классификация ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 39
2. 6. 4 Принцип действия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40
2. 6. 5 Атомная станция теплоснабжения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
2. 7 Достоинства и недостатки АЭС... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
2. 7. 1 Выбросы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 44
2. 7. 2 Безопасность атомных электростанций ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 45
2. 7. 3 Перспективы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45
2. 7. 4 Производство водорода ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
2. 8 Термоядерная энергетика ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 47
2. 8. 1 Система ТОКАМАК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 47
2. 8. 2 Стеллараторы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 56
2. 8. 3 Лазерный термоядерный синтез ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 61
2. 8. 4 Холодный ядерный синтез ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 69
Приложение 2. 1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 80
Список использованных источников к Разделу 2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 85
Сведения о кафедре ИТТЭК НИУ ИТМО ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 86
3
2. 1 ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА
И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ [1]
Существование атомного ядра впервые было экспериментально доказано
в опытах Резерфорда по рассеянию α- частиц на тонкой золотой фольге в 1911
году.
