Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Гражданская оборона и гражданская защита

Очаг ядерного поражения. Влияние на людей и объекты

Элементы ядерной физики

Атом является наименьшей частицей химического элемента. Каждый химический элемент состоит из атомов. Атомы отличаются друг от друга массами и размерами. Атом имеет сложное строение. В центре него находится ядро, вокруг ядра вращаются электроны. Ядра атомов, в свою очередь, состоят из протонов и нейтронов. Число протонов характеризует химические свойства элемента и является его атомным номером, а суммарное число протонов и нейтронов в ядре составляет массовое число элементов. Элементы, которые имеют различные массовые числа при одном и том же атомном номере, называют изотопами.

Между протонами, входящих в состав ядра, действуют епекрични силы отталкивания. Но, кроме того, между всеми элементарными ядерными частицами (протонами и нейтронами) действуют ядерные силы сцепления, которые обусловливают устойчивые ядра. Менее устойчивые ядра химических элементов при определенных условиях, могут превращаться в более устойчивые ядра других химических элементов.

Энергия, которая освобождается при ядерных превращениях, называется атомной, а точнее, внутриядерные.

Известны три пути освобождения атомной энергии: радиоактивный распад ядер, разделение тяжелых ядер и сообщения легких ядер атомов в более тяжелые.

Радиоактивным распадом называется процесс самопроизвольного превращения неустойчивых ядер атомов в более устойчивые.

В 1896 г.. Французский физик Беккерель заметил, что соединения урана имеют свойство излучать какие-то невидимые лучи, которые приводят к почернение фотопластинок, свечение некоторых веществ, ионизации воздуха.

Через два года ИГер и Мария (Склодовская) Кюри из урановых руд выделили неизвестный до этого химический элемент, который излучал подобные лучи, а действовали они значительно сильнее. Этому элементу было дано название "радуйся", что означает "лучистый". С тех пор свойство веществ излучать лучи подобно радуюсь стали называть радиоактивностью, а сами вещества радиоактивными.

Радиоактивный распад ядер сопровождается выделением внутренней энергии радиоактивным излучением, то есть выпуском в окружающую среду альфа-, бета- и гамма-лучей.

Альфа-лучи - это поток положительно заряженных частиц, которые представляют собой ядра атомов гелия. С ядра, испытывающего радиоактивного распада, эти частицы выбрасываются со скоростью, достигает 20 тыс. Км / с. В воздухе альфа-частицы проходят путь в несколько сантиметров.

Бета-лучи - это поток отрицательно заряженных частиц - электронов, испускаемых ядрами атомов. Бета-частицы выбрасываются из ядра радиоактивного атома с различными скоростями. При этом скорость некоторых электронов достигает скорости света. В воздухе они проходят путь в несколько метров.

Гамма-лучи 9 подобно рентгеновских лучей, представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение и распространяются со скоростью света. В воздухе гамма-лучи распространяются на сотни метров.

Характерным свойством естественной радиоактивности является интенсивность, с которой происходит распад ядра. Каждому радиоактивному изотопу свойственна определенная скорость распада. Единицей измерения скорости радиоактивного распада является, так называемый период полураспада, то есть время, в течение которого половина атомов любого количества радиоактивного вещества распадается. Способа, с помощью которого можно было бы остановить, замедлить или прекратить этот процесс, еще не найдено. Никакие температурные условия, ни давление не влияют на протекание радиоактивности.

Радиоактивный распад - это внутриядерные преобразования, ведущие к изменению числа протонов в ядре.

Длина пробега альфа-частиц в воздухе не превышает нескольких сантиметров, в жидких и твердых телах намного больше. Пробег, например, в металлах меньше 0,01 мм. Одежда человека поглощает альфа-частицы полностью, даже листок бумаги задерживает их.

Несмотря на незначительную проникающую способность альфа-частиц, этот вид излучения очень опасен для живого организма, поскольку, попадая в организм через органы дыхания или с пищей или водой, поражает ткани.

При бета-распаде поток бета-частиц, проходя через среду, в которой находится источник излучения, взаимодействует с атомами веществ среды. В результате этого взаимодействия, как и при прохождении альфа-частиц, происходит ионизация атомов.

Бета-частицы обладают значительно большей проникающей способностью, чем альфа-частицы, но они могут быть задержаны подошвой обуви, оконным стеклом и любыми металлическими пластинами толщиной несколько миллиметров. В живых тканях максимальный пробег бета-частиц не превышает 1,5 см. Основная часть радиоактивных продуктов, которые образуются во время ядерного взрыва, также бета-активными.

Гамма-лучи - это кванты энергии, излучаемые ядрами атомов. Этот вид излучения имеет наибольшую проникающую способность, а ионизирующая способность гамма-лучей в сотни раз меньше, чем в бета-частиц. В воздухе на пути в 1 см образуется только несколько пар ионов. Проникающая способность гамма-лучей значительно больше, чем бета- и альфа-лучей. В воздухе гамма-лучи могут пройти несколько сотен метров.

Природный радиоактивный распад происходит постепенно, поэтому количество атомной энергии, выделяемой в единицу времени, сравнительно мала.

Общая доза радиации, которую получает человек в год от естественного радиационного фона, составляет около 100 мбэр.

Основным способом получения большого количества внутриядерной энергии является способ, основанный на использовании явлений, сопровождающих процесс деления ядер атомов тяжелых элементов. Оказывается, что при воздействии нейтронов на ядра атомов урана или плутония, происходит ядерная реакция, в ходе которой ядра этих атомов делятся на части, которые представляют собой радиоактивные ядра новых, более легких чем уран, атомов.

Цепная реакция деления ядер тяжелых атомов, проходит с регулируемой скоростью, положенная в основу получения внутриядерной энергии на атомных электростанциях.

Третий путь получения ядерной энергии основан на использовании реакций сообщения (синтеза) легких ядер в более тяжелые.

Термоядерные реакции положены в основу водородного оружия, зарядом которой является тяжелый и сверхтяжелый водород (дейтерий и тритий). Условием, при котором может произойти термоядерная реакция, является ядерная реакция (атомного взрыва), взрыв ее сопровождается очень высокой температурой. Мощность ядерных боеприпасов принято характеризовать количеством энергии, которая выделяется при взрыве. Эту энергию измеряют величиной тротилового эквивалента.

Тротиловый эквивалент - это такая масса тротилового заряда, энергия при взрыве которого равна энергии взрыва данного ядерного заряда. Тротиловый эквивалент измеряют в тоннах и кратных единицах - килотоннах (1 кт равен 1 тыс. Т) и мегатоннах (1 Мт равна 1 млн. Т). Например, если ядерный заряд имеет тротиловый эквивалент (мощность) 20 кт - это значит, что при взрыве такого заряда освободится энергия, равная энергии при взрыве 20 тыс. Т тротила.

По характеру реакции получения энергии ядерное оружие делится на ядерную, термоядерную и комбинированную.

В ядерных боеприпасах применяется реакция деления ядер тяжелых элементов - урана-235, плутония-239, урана-233, которые легко делятся при захвате нейтронов любой энергии, но особенно интенсивно тепловыми.

Наименьшее количество ядерного топлива, в которой может проходить цепная ядерная реакция, называется критической массой.

Критическая масса зависит от природы вещества, расщепляется (уран, плутоний или смеси), от его плотности и степени чистоты, так как примесь захватывает нейтроны. Критическая масса зависит также от материала, который его окружает. Например, оболочка природного урана при окружении вещества, расщепляется, является очень хорошим отражателем, отражая назад нейтроны, выходящие из вещества. При этом масса, при которой становится возможной цепная реакция, может быть уменьшена в 2-3 раза. Так, критическая масса для плутония в металлической фазе составляет около 11 кг, а при хорошем рефлекторе она может быть уменьшена до 5 кг.

В термоядерном оружии применяются ядерные реакции, которые происходят одна за другой: деление ядер урана-235 или плутония-239 и соединения ядер более легких элементов в ядра атомов более тяжелых. Для осуществления реакции синтеза как термоядерное топливо применяют изотопы водорода: тяжелый водород - дейтерий, над тяжелый - тритий и соединения дейтерия и лития - дейтерит лития.

Высокая температура, необходимая для поддержания реакции синтеза ядер дейтерия и трития, образуется за счет реакции деления урана-235 или плутония-239. Таким образом, обычный ядерный заряд является жаром в термоядерном боеприпасе. В связи с этим говорят, что термоядерный заряд основывается на принципе "деление - синтез".

В комбинированных боеприпасах применяют три ядерных реакции, которые проходят одна за другой: деление ядер урана-235 или плутония-239, соединение атомов легких элементов деление ядер урана-238, то есть действие заряда основана на принципе "деление - синтез - деление».

При взрыве ядерного заряда температура повышается до 10 млн градусов, а при термоядерном она доходит до нескольких десятков миллионов градусов.

Подземные ядерные взрывы характеризуются образованием сейсмических волн, разрушением подземных сооружений.

Огромное количество энергии, выделяющейся при воздушном ядерном взрыве, распределяется между поражающими факторами так. На образование ядерной воздушной волны расходуется примерно 50% всей освобожденной энергии ядерного взрыва. Около 35% энергии взрыва выделяется в виде светового излучения. 10% - на радиоактивное излучение продуктов деления (радиоактивное загрязнение) и 5% на проникающую радиацию и электромагнитный импульс.

Ядерные и термоядерные взрывы имеют комбинированную поражающее действие. Это означает, что все поражающие факторы взрыва действуют почти одновременно на различные объекты.

При высотном взрыва сильно действует световое излучение на органы зрения, особенно ночью. Особенностью наземного и подземного ядерных взрывов является высокая разрушительная способность в зоне, прилегающей к центру взрыва, и сильное, радиоактивное загрязнение местности.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее