Ядролы энергияны пайдалану жолдары

Ядролы реакцияларда те кп энергия блініп шыады,ол кдімгі экзотермиялы химиялы реакциялардаыдан бірнеше миллион есе арты.Біра ол энергияны іске асырып пайдалануа кп кедергілер болды,оны бастысы- белгілі ядролы реакцияларды ішінде бір басталаннан кейін мысалы,кмірді жананы не кейбір баса химиялы реакциялар сияты,тотамай жре беретін болмады.Ядролы реакция жру шін,не бойы сырттан,айталы нейтронмен атылап отыру керек.

1939 жыды басында неміс алымдары Ган жне Штрассман уран ядросын нейтронмен атылауды зерттей отырып,ядро энергиясын пайдалануа ммкіншілік беретін бірнеше маызды былыстар байаан.

Уран изотопы U235 нейтронмен атылаанда,ол ядро жарылып,одан екі “сыны” пайда болады,ол сыны – айталы барий жне криптон элементтеріні ядролары.Бл былыс азірде атомды ядроны блінуі деп аталады.U235 ядросы блінгенде орасан кп энергия блініп шыады,мысалы 1 кг уран блінгенде,ядродан 2-3 нецтрон блініп шыады.

Міне,осы ылыми жаалы, оны сіресе соы айтылан фактісі,ядролы энергияны пайдалану проблемасын шешіп берді.

Ядроа кірген бір нейтрон,жаадан 2-3 нейтрон бліп шыаратын болса,ол нейтрондар уранны баса ядроларымен кездесіп,з ретімен оларды бліп жаа 4-9 нейтрон шыарып,одан рі осы ретпен нейтрондар тез кбейіп,ядролы процесс рбіп,керемет жылдамдыа кшеді.Осылайша аулаан,яни жылдамдыы сті-стіне артып жатан ядролы бліну процессі тізбекті ядролы реакция деп аталады.(1.1 сурет)

Орыс физиктері К.А.Петржак жне Г.Н.Флеров (1940 жылы)уран ядролары,оларды нейтронмен атыламай-а,здігінен екіге блініп рбір ядродан 2-3 нейтрон шыатынын ашты.Осы жніндегі келесі зерттеулер Pu239 жнеTh233 ,U235 сияты блінетіндігін крсетті.

Уран – 235 оай,жасы бліну шін нейтрондарды жылдамдыы бсе боланы олайлы екен.

Жылдамдыты бседету шін нейтрондарды графит,не ауыр су сияты баяулатыштар арылы ткізеді.

Осыны брін іске асырудаы бір иынды мынау болды.Ядросы блінетін изотоп U235 , ал жаратылыстаы уранда U238 -99.3%, U235 -0.7 %,міне,осы изотоптарды бір-бірінен ажыратып U235 жинау те иын жмыс болды,біра бл мселе де шешілді.Тжірибе шін америкада алаш жасалан ядролы реактор 1942 жылды желтосанында іске осылды;оны ішінде 6 т таза уран бар еді;бл реактор дрыс жмыс істеу шін керекті уранны е аз млшері.Ядролы энергияны алуды кп кешікпей-а Ресейде де мегерді.Ресейде 1954 жылы 27 маусымда ядролы энергиядан істейтін дние жзіндегі е бірінші электр станция іске осылды.Онда “ядролы отын”ретінде ішінде 5% U235 изотопы бар уран олданылды.Станцияны уаты 5000 квт,ол тулігіне 30 г уран жмсайды (100 т кмірге пара-пар).

Ядролы ректорларды тек ана электр станциясын жасау шін немесе жылу алу шін олданып оймай,сонымен атар одан блініп шыан нейтрондармен баса элементтерді атылап радиоактивті изотоптар алу шін де олданады.

Жартылай ыдырау периоды

Радиоактивті ядролар саныны жартысы ыдырайтын уаыт аралыын жартылай ыдырау периоды деп атайды.

Демек, радиоактивті ядроларды алашкы саны N0 болса , уаыт ткеннен кейін оларды саны болады. рнектен aламыз.

Осы тендеуді логарифмдесек, , бдан шыатыны Ал

траты шама боландытан, жартылай ыдырау периоды траты.

Радиоактивті ыдырау заын 1902 жылы Э . Резерфорд пен Ф.Содди ашан. Есептеулер радиоактивті ядроны орташа мір сру уаытын

рнегіарылыанытауаболатынынкрсетті. Ядроныорташамірсрууаытыжартылайыдыраупериодынапропорционал.

Радиоактивтіядроныыдырауасиетінсипаттайтынтаыбіршаманыайтуаболады. Уаытбірлігіішіндеыдырайтынядроларсаныменаныталатыншаманырадиоактивтізаттыактивтілігі (A) депатайды:

АктивтіліктіХалыаралыжйедегі (SI) лшембірлігі — беккерель.

1 беккерель (Бк) — уаытбірлігі 1 сішіндебірыдырауболатынрадиоактивтіпрепараттыактивтілігі:

1 Бк = 1 ыдырау / 1 c .

Ісжзіндеолданылатынактивтіліктібасадалшембірлігібар, ол — кюри (Ки)

1 Ки = 3,7 · 1010 Бк; 1 мКи = 3,7 · 107 Бк .

Кейбірэлементтердіжартылайыдыраупериоды

Менделеевкестесіндегіхимиялыэлементтердіжартысынанкбінітабиирадиоактивтіизотопыбар. Олардыжартылайыдыраупериодтарыныдиапозонытелкен. Мселен, уранны изотопыныжартылайыдыраупериоды = 4.5 млрджыла, алторийды изотопыныжартылайыдыраупериоды = 14 млрджылате. Жерпланетасыпайдаболалы 4-5 млрджылуаытттідесек, уранменторийдітолыыменыдырапболмаанызінен-зітсінікті.

Табиаттажартылайыдыраупериодыыса, тіптіжартылайыдыраупериодысекундтымиллионнанбірлесіндейанаболатынэлементтербар. Мысалы, радий изотопышін = 1600 жыл, радон шін = 3,28 тулболса, полоний шін = 3 мин.

Радиоактивтіыдыраудыажабысол, жартылайыдыраупериодыысаболатынизотоптардыертеде, брсігніде, тіптен 100 жылдансодатабиаттакездестіругеболады.

Радиоактивтіизотоптар "артаймайды", себебі уакытты туіне байланысты ыдырау жылдамдыы згермейді. Уран мен торий изотоптары ядроларыны ыдырау кезінде пайда болатын туынды ядролар траты болмайды, радиоактивті болады. Осылайздіксізтізбектелгенядролыыдыраупроцесітратыядро, янирадиоактивтіеместуындыядротзілгеншежаласабереді. Осыыдыраутізбегінрадиоактивтіатардепатайды . Радиоактивтіыдыраузаыстатистикалызадылыа баынатындытан, ол те кпсанды атом ядролары шін дрыс.Кейбір элементтерді ыдырау асиеттері:

Элемент 238U 234U 210Bi 210Tl
Жартылай ыдырау периоды 4,5×109 жыл 2,48×105 жыл 4,97 кн 1,32 минут
Ыдырау тратысы 4,84×1018с1 8,17×1014с1 1,61×106с1 8,75×103с1
Блшек
Ыдырауды толы энергиясы 4,2 МэВ 4,75 МэВ 1,17 МэВ 1,80 МэВ