Использование атома в мирных целях

                
 

    Содержание:

    Цель  работы………………………………3

    Как был  открыт нейтрон………………4-5

    Деятельность  НИИАРа………………..6-8

    Выводы…………………………………….9

    Список  используемой литературы…..10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Цель  работы:

1. Узнать, кто и как изучал свойства нейтронов.
2. Познакомится с деятельностью Научно-исследовательского института атомных реакторов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                         Как был открыт нейтрон. 
 

    В наше время  человек научился получать протоки нейтронов, управлять ими, заставил их работать. Подвластные воле человека, нейтроны дают жизнь двигателям атомных ледоколов, подводных лодок, трудятся на электростанциях, на спутниках Земли. А всего лишь несколько десятилетий назад люди вообще не знали о существовании нейтронов.

    Мысль о возможном существовании нейтрона была впервые высказана Э. Резерфордом в1920 году.

    В 1930 году немецкие физики Боте и Беккер обнаружили, что бериллий при обстреле альфа-частицами  испускает не протоны, а какое-то неизвестное излучение. Это излучение  не оставляло следов в камере Вильсона; через довольно толстую свинцовую плиту

( толщиной 10 см) оно проходило, почти не ослабевая. Было высказано предположение, что это есть электромагнитное излучение, кванты которого обладают очень большой энергией. Загадочным излучением заинтересовались физики Ирен и Фредерик Жолио-Кюри. Они поставили на пути излучения заслонку из водородсодержащего вещества – парафина и получили интереснейший результат: лёгкая парафиновая заслонка, в отличие от тяжёлой свинцовой, надёжно перекрывала излучение Боте-Беккера, при этом из парафина вылетали быстрые протоны в направлении излучения. И. и Ф. Жолио-Кюри предположили, что протоны – это ядра отдачи, возникающие в результате столкновения фотонов большой энергии с атомами водорода, имеющимися в парафине. Произведя необходимые оценки, они получили, что фотоны должны обладать очень большой энергией – около 50 МэВ.

    Казалось  бы, явление объяснено. Однако признать это объяснение удовлетворительным было нельзя. Многое оставалось неясным. Откуда берётся столь большая энергия фотонов? Почему, передавая свою энергию протонам, фотоны в то же время «не желают» взаимодействовать с атомами свинца? И, тем не менее, в своей работе, опубликованной 18 января 1932 года, Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри продолжали считать излучение Боте-Беккера жёстким электромагнитным излучением. Работа заканчивалась словами: «Итак, настоящими опытами, по-видимому, установлено, что электромагнитное излучение высокой частоты способно освобождать в водосодержащих веществах протоны и придавать им скорости».

    Познакомившись  с работой И. и Ф. Жолио-Кюри, английский физик Чедвик из лаборатории Резерфорда в Кембридже догадался, что французские  физики имели дело не с электромагнитным излучением,  

                                                          

а с нейтронами. Чедвик был учеником Резерфорда; под влиянием учителя он давно проникся идеей «нейтрона», искал нейтроны, ожидал встретить их в любом новом излучении. Чедвик повторил опыты Жолио-Кюри, внеся в них существенное дополнение с целью

проверки нейтронной гипотезы: он использовал разные

заслонки, содержащие лёгкие элементы (водород, литий, углерод, азот и др.). Чедвик обнаружил, что загадочное излучение, возникающее при бомбардировке бериллия альфа-частицами, способно создавать не только протоны, но и другие ядра отдачи – ядра лития, углерода, азота и т. д.

    Наиболее  существенный момент в исследованиях  Чедвика состоял в том, что  он выполнил довольно тщательные измерения  энергии ядер отдачи. Сравнив затем  энергии, учёный пришёл к выводу: излучение, возникающее при бомбардировке бериллия альфа-частицами, есть не что иное, как поток нейтральных частиц с массой, практически равной массе протона.

    И вот 27 февраля 1932 года появляется краткое  сообщение Чедвика под названием  «Возможность существования нейтрона».

    С открытием  нейтрона начался новый период в  развитии современной физики.

    В 1934 году И. В. Курчатов открыл явление разветвления ядерных реакций и исследовал искусственную радиоактивность ряда химических элементов. В1935 году при облучении брома потоком нейтронов Курчатов и его сотрудники заметили, что возникающие при этом радиоактивные атомы брома распадаются с двумя различными скоростями. Такие атомы назвали изомерами, а открытое учеными явление – ядерной изометрией. Наукой было установлено, что быстрые нейтроны способны разрушать ядра урана. При этом выделяется много энергии, и образуются новые нейтроны, способные продолжать процесс деления ядер урана.

    Под руководством Курчатова был сооружён первый в  СССР циклотрон (1944) и первый в Европе атомный реактор (1946), созданы атомная (1949) и термоядерная (1953) бомбы, построена первая в мире промышленная атомная электростанция (1954). Первая АЭС с реактором деления была построена и пущена в СССР, в городе Обнинске. В большинстве атомных электростанций используются ядерные реакторы на тепловых нейтронах с лёгкой водой в качестве замедлителя и теплоносителя, а также реакторы с графитовым или тяжеловодным замедлителем и охлаждением водой, углекислым газом, гелием. 
 

                                                

                     Деятельность НИИАРа. 

    Научно-исследовательский  институт атомных реакторов

НИИАР – крупный  ядерный центр, расположен в 5 км к  западу от города Димитровграда. Основан  в 1956 году для инженерных и научных  исследований по различным проблемам атомной энергетики и включает в себя:

    1) уникальную экспериментальную базу на основе семи исследовательских реакторов (СМ, МИР, РБТ-6, РБТ-10/1, РБТ-10/2, БОР-60, ВК-50), позволяющую проводить исследования по актуальным вопросам ядерно-энергетической отрасли;

    2) крупнейший  комплекс для материаловедческих  исследований элементов активных  зон ядерных реакторов, образцов  облучённых материалов и ядерного  топлива;

    3) комплекс  стендов, установок и технологических  линий для проведения исследовательских работ в области ядерного топливного цикла;

    4) радиохимический  комплекс для исследования свойств трансурановых элементов, радионуклидов высокой удельной активности, для разработки и выпуска источников ионизирующих излучений;

      5) комплекс по переработке и захоронению радиоактивных отходов.

    Для обеспечения  основной деятельности института созданы  вспомогательные отделы по разработке средств измерений и систем автоматизации  проведения экспериментов, по эксплуатации и метрологии средств измерения, по защите окружающей среды, а также конструкторский отдел, вычислительный центр, лаборатория метрологии нейтронных измерений, цеха для изготовления оборудования и централизованного ремонта оборудования реакторов и «горячих» лабораторий, объекты энергетического снабжения, автомобильного и железнодорожного транспорта.

    Первый  из реакторов НИИАРа – реактор  СМ вступил в строй действующих  в октябре 1961 года. В соответствии с требованиями по безопасности реконструирован  в 1992 году. Реактор СМ предназначен для облучения материалов и топливных композиций, опытных твэлов и ГВС при высокой интенсивности нейтронных потоков, а также для накопления трансурановых элементов и радионуклидов с высокой удельной активностью.

    Затем вступали в строй:

    1) в1963 году ядерная энергетическая установка АРБУС с органическим теплоносителем (после реконструкции в 1978 году – АСТ-1), в настоящее время находится на консервации;

                                                   

2) в 1965 году опытная энергетическая установка с реактором ВК-50 (водяной кипящий) – единственная в России установка подобного типа. В настоящее время используется в качестве источника электроэнергии и тепла для теплоснабжения;

3. в декабре 1966 года реактор МИР (реконструирован в 1976 году). По совокупности экспериментальных возможностей является одним из наиболее крупных исследовательских реакторов в мире для отработки новых конструкций твэлов перспективных энергетических реакторов;
4. в декабре 1969 года реактор БОР-60 (быстрый опытный реактор). Предназначен для решения физических и технических проблем энергетических реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, широко используется для целей реакторного материаловедения.

В институте успешно эксплуатируются три исследовательских реактора собственной разработки, названные РБТ (реактор бассейнового типа). Время ввода в строй: РБТ-6 – 1975 год, РБТ-10/1 – 1983 год, РБТ-10/2 – 1984 год. Эти реакторы используются для облучения конструкционных образцов, определения изменений их свойств в процессе облучения, а также для накопления некоторых радионуклидов средней удельной активности и ядерного легирования монокристаллов кремния.

В январе 1964 года была введена в строй первая очередь  материаловедческого комплекса. Вторая очередь комплекса с радиационно-защитными  камерами, предназначенная для неразрушающих исследований полномасштабных ТВС, введена в 1989 году. Материаловедческий комплекс ГНЦ НИИАР позволяет проведение полного цикла исследований любых реакторных материалов в защитных камерах, многократное облучение в реакторах в заданных условиях по температуре, плотности потока и спектру нейтронов, а также проведение послереакторных исследований полномасштабных ТВС реакторов ВВЭР, РБМК и БН. Инженерное и методическое оснащение комплекса позволяет обеспечить безопасное проведение исследований поведения элементов активной зоны реакторов в аварийных условиях, включая исследования, расплавленного отработавшего топлива.

Введённый в эксплуатацию радиохимический комплекс позволяет перерабатывать облучённые мишени для получения урано-плутоневых элементов, а также более лёгких радионуклидов с высокой удельной активностью; изучать их свойства; изготавливать источники ионизирующих излучений для медицины промышленности. Организована поставка продукции заказчикам,  

                                             

приём отработанной продукции, захоронение отходов.

В 1977 году был введён в эксплуатацию опытно-исследовательский  комплекс химико-технологического отделения. В 1989 году произведён пуск после реконструкции. Этот комплекс – крупнейший в России и единственный в мире, где реализованы наиболее безопасный и экологически чистый «сухой» пироэлектрохимический метод переработки ядерного топлива в солевых расплавах и автоматизировано управляемый технологический комплекс изготовления твэлов и ТВС энергетических реакторов из гранулированного топлива, где проводится разработка и обоснование способов трансмутации, утилизации и хранения младших актинидов и радиоактивных отходов пироэлетрохимического производства. 
 
 
 

  
 

      
 
 
 
 

      

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Список  литературы:

1. Блудов М.И., Беседы по физике – М., Просвещение, 1985 г.;
2. Энциклопедический словарь юного физика – М., Педагогика, 1984 г.;
3. Егоров В.Н., Ульяновская-Симбирская энциклопедия, т.1 – Ульяновск, Симбирская книга, 2000 г.;
4. Сидакова А., Танарахтына С., Краткие данные, ГНЦ РФ НИИАР, 1999 г.