химический каталог




ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

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 вьщеляется большое количество энергии, подобно тому, как при химический реакциях вьщеляется энергия, соответствующая энергии возникающих химических 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 около 0,0293 а. е. м. и эквивалентен выделению около 28 МэВ. Отношение энергии связи к числу составляющих ядро нуклонов Есв/А, где А - массовое число, называют удельная энергией связи ядра.
Быстрое уменьшение сил ядерного притяжения между нуклонами с ростом расстояния приводит к слабой зависимости удельная энергии связи от массового числа ядра (рис.). У легких ядер удельная энергия связи невелика (около 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 удельная энергии связи с ростом А происходит довольно медленно, у ядер 738U Есв/A = 7,4 МэВ/нуклон. Из этой зависимости следует, что экзотермодинамически являются реакции ядерного синтеза (образование легких ядер из легчайших) и реакции деления тяжелых ядер, а также спонтанныйраспад.

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 вьщеляется при химический реакциях. Однако точно так же, как при проведении химический реакций обычно не удается освободить всю энергию, отвечающую энергии химических связей атомов в образующихся соединениях, так и при проведении ядерных превращений вьщеляется энергия, значительно меньшая, чем ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ э., 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 современной 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 Я. э. 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 ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ э. наблюдается при делении тяжелых ядер (235U, 239Pu и др.) на два осколка - ядра элементов середины периодической системы элементов, у которых энергия связи больше, чем у тяжелых ядер.
Первый способ реализован пока только в неуправляемом термоядерном взрыве так называемой водородной бомбы. Попытки реализовать управляемый термоядерный синтез и в результате получать ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ э. в регулируемых условиях до сих пор к успеху не привели. Второй способ получения ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ э. 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 э., освобождающаяся в расчете на 1 моль подвергшегося превращению вещества, в 106-107 раз превышает энергию, к-рую можно получить при проведении химический превращения с 1 молем реагента (например, при сжигании 1 моля углерода).
В ядерных превращениях ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ э. освобождается в виде кинетическая 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 кинетическая энергии главным образом в тепловую.
В литературе, особенно издававшейся в 40-50-е гг. 20 в., часто вместо термина "Я. э." использовали термин "атомная энергия", что не вполне оправдано, т. к. речь идет именно об энергии, заключенной внутри ядра.

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

С. С. Бердоносов.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
пионороза купить букет москва
Рекомендуем компанию Ренесанс - лестницы складные чердачные - цена ниже, качество выше!
стул изо купить
услуга склада временного хранения

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)