Inżynieria Środowiska

2011/12

Materiały

do wykładu 13

12 01 2012

energia wiązania jądra atomowego

Δ

M = Z m

p

+(

A−Z )m

n

−

m

j

masa protonu

masa neutronu

masa jądra

E

w

= Δ

M c

2

E

w

A

E

W /1

=

E

W

A

=

[

Z m

p

+(

A−Z )m

n

−

m

j

]

A

c

2

energia wiązania / nukleon

E

w

A

[

M eV ]

A

0

4

8

12

16

20

24

28

32

1

2

3

4

5

6

7

8

H

1

1

H

1

2

He

2

3

He

2

4

E

w

A

[

M eV ]

A

50

U

235

rozszczepienie jądra

235

U

n

U

236

n

n

n

średnio -
2,5 neutronu / rozszczepienie

niestabilne

A

(l. masowa)

p[%]

liczby atomowe 30 - 63

90

135

U

235

+

n →( U

236

)→

Mo

98

+

Xe

136

+

2n+4 e+Q

1 rozszczepienie - ok. 200 MeV

rozszczepienie 1 g = ok. 20 000 kWh

(przykładowa)

moderator

powolny
neutron

fragmenty
rozpadu

szybkie
neutrony

moderator

powolny
neutron

fragmenty
rozpadu

szybkie
neutrony

U

235

U

235

wychwyt
bez rozszczepienia

ucieczka

reakcja łańcuchowa

współczynnik powielania neutronów

k = 1 reakcja stabilna

k < 1 reakcja wygasa

k > 1 reakcja narasta lawinowo

k =

N

n+1

N

n

rozszczepienie jądra - energia

E

w

A

[

M eV ]

A

50

E

E

dost

E

wydz

masa krytyczna

silna ucieczka neutronów

słaba ucieczka neutronów

reakcja łańcuchowa

U

235

U

235

n

rozszcz. → pochł≈10

−

9

s

reaktor energetyczny z paliwem uranowym

ok. 3%

U

235

rdzeń

chłodziwo

woda

para wodna

reaktor

wymiennik ciepła

turbina

pręty bezpieczeństwa
(kadm, bor)

pręty paliwowe

k ↑

k ↓