Практическое занятие по физике

Практическое занятие №15.

Тема Ядерные реакции.

Цель занятия: Изучить экзоэнергетические реакции деления и синтеза.

Время, отведённое на проведение занятия 2 часа.

Порядок проведения занятия:

повторить теорию;

решение типовых задач;

самостоятельное решение задач;

информация о порядке проведения контрольной работы.

Основные теоретические положения.

1) Энергия реакции :

Если Q > 0 реакция экзоэнергетическая

Q < 0 реакция эндоэнергетическая

2) Цепная реакция и условия ее осуществления.

пример

3) Реакция синтеза и условия ее осуществления.

пример:

Типовые задачи

1) Выразить Q через кинетические энергии участвующих частиц.

Используем закон сохранения энергии

2) Рассчитать порог эндоэнергетической реакции.

Используем инвариантность 4-х мерного вектора энергии импульса.

 

Левую часть вычислим в системе отсчета, где II частица покоится, а I движется

 

Правую вычислим в системе центра масс:

3) Найти электрическую мощность P для а.э.с, расходующей 0,1 кг   в сутки, если к.п.д = 16 %, Q1 = 200 мэВ.

4) Определить энергию реакции синтеза

Задачи для самостоятельного решения

1) Какое вещество рождается в реакции

2) Определить энергию Q ядерной реакции , если энергия связи  равно 58,16 мэВ, а ядра - 64,98 мэВ.

3) Вычислите температуру при которой возможно начало реакции синтеза ядер водорода.

  где м.

4) Доказать, что при одинаковой массе реагирующего вещества выход энергии в термоядерных реакциях выше, чем в реакции деления урана.

Для частных случаев показать, что

для реакции синтеза выше для реакции деления.

5) Определить массу атомов  зная, что Q для равняется 4,03 мэВ

6) Определить кинетическую энергию и скорость теплового нейтрона при t = 27 °C.

7) Определить энергию распада ядер , выбросившего позитрон и нейтрино.

8) Мощность а.э.с 10 МВт. Определить массовый расход топлива принимая Q1 = 200 мэВ и h = 20 %. Какую долю энергии покоя составляет выделяющаяся энергия?

9) e+ и e- с одинаковыми кинетическими энергиями 0,24 мэВ превратили в 2g. Найти lg.

Вопросы по теории.

1) Почему деления идущие спонтанно идут с меньшей вероятностью, чем реакции деления под действием нейтронов?

2) Для чего разгоняют ядра легких элементов при проведении реакций синтеза?

3) Какие недостатки у а.э.с? Достоинства?

4) Назовите преимущества реакций синтеза по сравнению с реакциями деления.

5) Сформулируйте условия необходимые для осуществления управляемых реакций синтеза.

6) При выполнении каких условий возможна цепная реакция?

7) Перечислите методы удержания плазмы.

Практическое занятие № 16.

Тема: Контрольная работа № 2.

Цель занятия: Проверить усвоение пройденного материала.

Время, отведённое на проведение занятия 2 часа.

Порядок проведения занятия:

информация о порядке проведения контрольной работы;

выдача индивидуальных заданий;

выполнение контрольной работы.

Темы включенные в контрольную работу:

Строение ядра,

Радиоактивность,

реакции деления,

реакции синтеза.

Примерный вариант контрольной работы: [2].

1) 40.14 Какую часть объема атома кобальта составляет объем ядра кг/м3.

2) Для реакции  . Найти по этим данным считая остальные массы известными.

3) Какая энергия выделяется при делении всех ядер, содержащихся в 1 г урана –235.

4) Доказать, что тяжелым ядрам выгодно деление.

Атомное ядро. Закон радиоактивного распада