Атомная энергетика Опыт эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах Принципы энергетической безопасности Программа развития ядерной энергетики Гидроэлектростанции Эволюция ядерных арсеналов

Физические основы ядерной индустрии

Взаимодействие излучения с веществом

Фундаментальную основу для практического использования ядерной энергии составляет учение о радиоактивности. Именно знание законов радиоактивного распада и накопления радионуклидов (в том числе – деления), законов, управляющих термодинамикой и кинетикой ядерных реакций, позволило создать ядерное оружие, ядерные реакторы и установки термоядерного синтеза, изотопные источники тока, а также многочисленные способы использования радионуклидов и ионизирующих излучений. В данной лекции приводится информация по строению атома и атомного ядра, радиоактивному распаду, ядерным реакциям, взаимодействию ионизирующего излучения с веществом, необходимая для понимания принципов функционирования оборудования для получения и использования ядерной энергии.

1. ЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ

1.1 Атомное ядро.

Атом (неделимый), мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства

Нуклид - разновидность атома, характеризуемая числом протонов и нейтронов, а в некоторых

случаях энергетическим состоянием ядра.

Радионуклид - нуклид, испускающий ионизирующее излучение.

Ионизирующее  излучение - поток заряженных или нейтральных частиц и квантов

электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и

возбуждению атомов или молекул среды. По своей природе делится на фотонное (гамма-излучение,

тормозное излучение, рентгеновское излучение) и корпускулярное (альфа-излучение, электронное,

протонное, нейтронное, мезонное).

Атом можно рассматривать как шар, состоящий из расположенного в центре чрезвычайно малого ядра и электронной оболочки, подразделенной на слои. Для нейтрального атома число находящихся в атомном ядре протонов, которые являются носителями положительных зарядов, определяет заряд ядра или порядковый номер и равно числу электронов в оболочке. Атом имеет размер прядка 10-8 см. Массу атома обычно выражают в атомных единицах. Атомная единица массы (а.е.м.) – единица массы, применяемая для выражения масс микрочастиц. За 1 а.е.м. принята 1/12 часть массы атома углерода с массовым числом 12 (т.н. углеродная шкала). 1 а.е.м. = 1,6605655*10-27 кг. За атомную массу элемента, состоящего из смеси изотопов, принимают среднее значение атомной массы изотопов с учетом их процентного содержания. Атомная масса меньше суммы масс составляющих атом частиц (протонов, нейтронов, электронов) на величину, обусловленную энергией их взаимодействия (Дефект массы).


Физические основы ядерной индустрии