Понятие о радиоактивных веществ, ядерных реакциях и их роль в энергетическом потенциале Казахстана

Средняя школа  гимназия №4.

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему «Понятие о радиоактивных  веществ, ядерных реакциях и их роль в энергетическом потенциале Казахстана»

 

 

 

 

 

Выполнила :Сагадинова Асема

Проверила: Кадралиева Жаният Узакпаевна.

Класс :10 А.

 

 

Актау 2013.

Радиоактивные вещества.

• Радиоактивные вещества-вещества естественного или искусственного происхождения, содержащие в своём составе радиоактивные изотопы. В больших количествах образуются при ядерных взрывах или в ходе работы ядерных реакторов. Являются источником ионизирующих излучений, представляющих опасность для личного состава войск и населения.
• Радиоактивный элемент — химический элемент, все изотопы которого радиоактивны. На практике этим термином часто называют всякий элемент, в природной смеси которого присутствует хотя бы один радиоактивный изотоп, то есть если элемент проявляет радиоактивность в природе. Кроме того, радиоактивными оказываются все изотопы любого из синтезированных на сегодняшний день искусственных элементов.
• Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.
• Радиоакти́вный распа́д (от лат. radius «луч» и āctīvus «действенный») — спонтанное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа A) путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов. Процесс радиоактивного распада также называют радиоакти́вностью, а соответствующие ядра (нуклиды, изотопы и химические элементы) радиоактивными. Радиоактивными называют также вещества, содержащие радиоактивные ядра.
• Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, встречающихся в природе.
• Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

 

                Ядерная реакция.

• Я́дерная реа́кция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением большого количества энергии. Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд в 1919 году, бомбардируя α-частицами ядра атомов азота, она была зафиксирована по появлению вторичных ионизирующих частиц, имеющих пробег в газе больше пробега α-частиц и идентифицированных как протоны. Впоследствии с помощью камеры Вильсона были получены фотографии этого процесса.
• По механизму взаимодействия ядерные реакции делятся на два вида:
• реакции с образованием составного ядра, это двухстадийный процесс, протекающий при не очень большой кинетической энергиисталкивающихся частиц (примерно до 10 МэВ).
• прямые ядерные реакции, проходящие за ядерное время, необходимое для того, чтобы частица пересекла ядро. Главным образом такой механизм проявляется при больших энергиях бомбардирующих частиц.
• Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то реакция является упругим рассеянием в поле ядерных сил, сопровождается только перераспределением кинетической энергии и импульса частицы и ядра-мишени и называется потенциальным рассеянием
• Механизмы ядерных реакций. Характер взаимод. налетающей частицы с ядром мишени зависит от индивидуальных св-в взаимодействующих частиц и энергии налетающей частицы. Налетающая частица может войти в ядро мишени и вылететь из него, лишь изменив свою траекторию. Это явление наз. упругим взаимодействием (или упругим рассеянием). В приведенном выше примере с участием ядер ²⁷А1 ему отвечает ядерная реакция ²⁷А1(п, п)²⁷А1. Нуклон бомбардирующей частицы, попав в ядро, может столкнуться с нуклоном ядра. Если при этом энергия одного или обоих нуклонов окажется больше, чем энергия, нужная для вылета из ядра, то они оба (или хотя бы один из них) покинут ядро. Это - т.наз. прямой процесс. Время, за к-рое он протекает, соответствует времени, за к-рое бомбардирующая частица проходит через пространство, занимаемое ядром мишени. По оценке, оно равно ок. 10^-22 с. Прямой процесс возможен при высоких энергиях бомбардирующей частицы.  
  При средних и невысоких энергиях бомбардирующей частицы ее избыточная энергия перераспределяется между многими нуклонами ядра. Происходит это за время 10^-15-10^-16 с. Это время отвечает времени жизни т.наз. составного ядра- ядерной системы, образующейся в ходе ядерной реакции в результате слияния налетающей частицы с ядром-мишенью. За этот период избыточная энергия, полученная составным ядром от налетевшей частицы, перераспределяется. Она может сконцентрироваться на одном или неск. нуклонах, входящих в составное ядро. В результате составное ядро испускает, напр., дейтрон d, тритон t или частицу.  
  Если же энергия, привнесенная в составное ядро налетающей частицей, оказалась меньше высоты потенциального барьера, к-рый должна преодолеть вылетающая из составного ядра легкая частица, то в этом случае составное ядро испускает квант (радиационный захват). В результате распада составного ядра образуется относительно тяжелое новое ядро, к-рое может оказаться как в основном, так и в возбужденном состоянии. В последнем случае будет происходить постепенный переход возбужденного ядра в основное состояние.
• Выходы ядерных реакций, т. е. отношение числа актов ядерных реакций к числу частиц, упавших на единицу площади (1 см²) мишени, обычно не превышают 10^-6-10^-3. Для тонких мишеней (упрощенно тонкой можно назвать мишень, при прохождении через к-рую поток бомбардирующих частиц заметно не ослабевает) выход ядерной реакции пропорционален числу частиц, попадающих на 1 см² пов-сти мишени, числу ядер, содержащихся в 1 см² мишени, а также значению эффективного сечения ядерной реакции. Даже при использовании такого мощного источника налетающих частиц, каким является ядерный реактор, в течение 1 ч удается, как правило, получить при осуществлении ядерных реакций под действием нейтронов не более неск. мг атомов, содержащих новые ядра. Обычно же масса в-ва, полученного в той или иной ядерной реакции, значительно меньше.

 Энергетический  потенциал в Казахстане.

 

Страны Центральной Азии, получившие независимость 17 лет назад в результате распада СССР, обладают значительным энергетическим потенциалом. Самое  большое по территории государство Центрально-Азиатского региона – Казахстан – относится к числу наиболее обеспеченных энергетическими ресурсами стран. В республике имеются запасы нефти, газа, угля и урана, составляющие заметную часть мировых ресурсов. На добыче и экспорте полезных ископаемых и базировался феноменальный экономический рост Казахстана, нередко превышавший в 2000-е годы уровень10% в год.

Первый фонтан казахстанской нефти забил в  сегодня уже далеком 1899 году на юго-востоке  Прикаспийской впадины, в малоизвестной  местности под названием Карашунгул. А промышленное освоение началось с разработки в районе Эмбы (ныне Макатский район Атырауской области) двух месторождений: Доссор (с 1911 г.) и Макат (с 1915 г.). В тот период годовая добыча составляла 250—300 тыс. т.

Нефтегазовый комплекс республики относится к экспортному блоку, в который также входят металлургическая, урановая и угольная отрасли промышленности. В Стратегическом плане развития страны до 2010 года отмечается, что опережающий  рост этих отраслей, прежде всего нефтедобывающей, станет определяющим для всей экономики.

Разведанные запасы углеводородов  составляют 2,8 млрд т нефти, 0,7 млрд т газового конденсата и 1,7 трлн куб. м природного газа. А прогнозные ресурсы (на суше и на прилегающем к Казахстану шельфе Каспийского моря) отечественные эксперты оценивают соответственно в 12 млрд т, в 1,6 млрд т и в 5,9 трлн куб. м. Однако относительно запасов нефти у специалистов нет единой оценки, и диапазон их мнений достаточно широк: от 1,5 до более чем 30 млрд т. В последние годы особый интерес вызывает морской шельф. В частности, французские эксперты полагают, что запасы Каспия составляют от 6,8 до 34 млрд т, а Государственный департамент США разведанные запасы казахстанской нефти оценивает в 30 млрд т. По мнению Международного института стратегических исследований (Лондон), потенциальные залежи Каспия составляют 31,8 млрд т нефти и 20 трлн куб. м газа. У российских экспертов оценки более скромные.

В настоящее время запасы нефти промышленных категорий установлены  в шести областях Казахстана. В  Атырауской, Актюбинской, Западно-Казахстанской и Мангистауской (западная часть страны) находится большая часть месторождений. 

 

               

 

 

                         Дополнительная  литература:

1. Давыдов А. С, Теория атомного ядра, М., 1958;
2. Мухин К. Н., Введение в ядерную физику, 2 изд., 1965;
3. Вильдермут К., Тан Я., Единая теория ядра, пер. с англ., М., 1980.
4. А.Н.Климов Ядерная физика и ядерные реакторы. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
5. Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — Москва: Энергоатомиздат, 1982. — С. 512.