новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Ядерная энергия


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Ядерная энергия, внутренняя энергия атомного ядра, вьщеляющаяся при ядерных превращениях. Обусловлена действием внутри атомных ядер сил притяжения между составляющими ядра нуклонами - протонами и нейтронами. Силы притяжения между нуклонами действуют только на очень небольших расстояниях, сопоставимых с размерами ядер (10-13 см). В результате действия ядерных сил при образовании ядер из протонов р и нейтронов п выделяется большое кол-во энергии, подобно тому, как при хим. реакциях выделяется энергия, соответствующая энергии возникающих хим. связей между атомами.

Полная энергия, высвобождающаяся при образовании ядра из нуклонов (она равна энергии связи ядра Есв, см. Ядро атомное)отвечает дефекту массы. т. е. уменьшению массы образовавшегося ядра по сравнению с общей исходной массой составляющих его протонов и нейтронов. Так, при образовании ядра 4Не из двух протонов и двух нейтронов дефект массы равен ок. 0,0293 а. е. м. и эквивалентен выделению ок. 28 МэВ. Отношение энергии связи к числу составляющих ядро нуклонов Есв/А, где А - массовое число, наз. уд. энергией связи ядра.

Быстрое уменьшение сил ядерного притяжения между нуклонами с ростом расстояния приводит к слабой зависимости уд. энергии связи от массового числа ядра (рис.). У легких ядер уд. энергия связи невелика (ок. 7 МэВ/нуклон в случае 4Не). С ростом А число соседей у каждого нуклона возрастает, и растет значение Есв/А. Оно достигает максимума при А = 50-60 (так, у ядер 56Fe Есв/A 8,5 МзВ/нуклон), а затем вновь убывает. Снижение уд. энергии связи с ростом А происходит довольно медленно, у ядер 738U Есв/A = 7,4 МэВ/нуклон. Из этой зависимости следует, что экзотермич. являются реакции ядерного синтеза (образование легких ядер из легчайших) и реакции деления тяжелых ядер, а также спонтанный распад.

Зависимость удельной энергии связи ядра от массового числа.

Энергия, освобождающаяся при образовании ядер из протонов и нейтронов в расчете на 1 моль, примерно в 109 раз больше, чем энергия, которая выделяется при хим. реакциях. Однако точно так же, как при проведении хим. реакций обычно не удается освободить всю энергию, отвечающую энергии хим. связей атомов в образующихся соединениях, так и при проведении ядерных превращений выделяется энергия, значительно меньшая, чем ядерная энергия, отвечающая всей энергии связи нуклонов в ядрах. Исключение составляют только процессы синтеза легких ядер (4Не и др.), имеющие место, например, в звездном веществе. Так, по совр. представлениям, энергия Солнца обусловлена выделением энергии связи нуклонов в ядрах 4Не, которые образуются в недрах Солнца из протонов и нейтронов в результате цикла последоват. превращений.

В земных условиях освободить и использовать ядерную энергию удается в двух процессах. Во-первых, при термоядерном синтезе, т. е. при синтезе ядер сравнительно легких элементов из еще более легких ядер, у которых энергия связи меньше. Примером такого процесса служит ядерная реакция с участием двух ядер дейтерия, приводящая к образованию ядра 3Не и выделению нейтрона. Во-вторых, высвобождение ядерной энергии наблюдается при делении тяжелых ядер (235U, 239Pu и др.) на два осколка - ядра элементов середины периодич. системы элементов, у которых энергия связи больше, чем у тяжелых ядер.

Первый способ реализован пока только в неуправляемом термоядерном взрыве т. наз. водородной бомбы. Попытки реализовать управляемый термоядерный синтез и в результате получать ядерную энергию в регулируемых условиях до сих пор к успеху не привели. Второй способ получения ядерной энергии осуществляется как при неуправляемом взрыве ядерного боеприпаса, так и благодаря управляемой ядерной цепной реакции деления в ядерном реакторе (используется, как правило, 235U или 239Ри). Во всех этих случаях удается освободить главным образом в виде тепловой энергии менее 10% общей энергии связи, отвечающей участвующим в превращениях ядрам. Тем не менее, ядерная энергия, освобождающаяся в расчете на 1 моль подвергшегося превращению вещества, в 106-107 раз превышает энергию, которую можно получить при проведении хим. превращения с 1 молем реагента (напр., при сжигании 1 моля углерода).

В ядерных превращениях ядерная энергия освобождается в виде кинетич. энергии частиц (новых синтезированных ядер, осколков деления и др.), движущихся с огромными скоростями, а также в виде жесткого электромагн. излучения (рентгеновского и у). Торможение частиц сопровождается переходом кинетич. энергии главным образом в тепловую.

В литературе, особенно издававшейся в 40-50-е гг. 20 в., часто вместо термина "ядерная энергия" использовали термин "атомная энергия", что не вполне оправдано, т. к. речь идет именно об энергии, заключенной внутри ядра.

Лит.: Физические величины. Справочник,М., 1991.

© С. С. Бердоносов.


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация