Ядерные реакции. Ценные ядерные реакции. Ядерный реактор.
Билет № 25
Электрический ток в полупроводниках.
Билет № 24
К полупроводникам относят вещества, занимающие промежуточное положение по электропроводности между проводниками и диэлектриками. Это 12 элементов таблицы Менделеева: бор, кремний, фтор, сера, индий, германий, мышьяк, селен, олово, сурьма, теллурий, йод.
Полупроводники обладают собственной проводимостью. Электронная проводимость обусловлена перемещением свободных электронов между узлами кристаллической решетки, а дырочнаяобусловлена перемещением связанных электронов на свободные места парных электронных связей.
дырка
-Si (кремний);
Для увеличения электропроводности к полупроводникам добавляют примеси. Если к полупроводнику добавить атом полупроводника, у которого валентность меньше, то образуются дополнительные дырки. Такая примесь называется акцепторной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником P – типа. В нем основные носители заряда дырки, а не основные электроны.
Если к полупроводнику добавить атомы полупроводника, валентность которого больше, то образуются дополнительные свободные электроны. Такая примесь называется донорной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником n – типа. В них основные носители заряда - электроны, а не основные дырки.
Электрона – дырочный переход (p,n - переход) – это область, образованная при контакте двух полупроводников p – типа и n – типа за счет явления диффузии.
Основное свойство p, n – перехода – односторонняя проводимость.
| n p |
| A |
| V |
| R |
- +
I
Прямой переход
U
Обратный переход
Полупроводниковый диод –это устройство, предназначенное для выпрямления и преобразования переменных токов, состоящих из p, n – переходов.
Преимущества полупроводникового диода: малогабаритен и компактен; устойчив к механическим повреждениям; большой срок службы; высокий КПД; работает при температурах от -70оС до +125оС.
Транзистор –устройство, служащее для усиления и генерации электрических колебаний. Состоит из двух p, n – переходов. Бывают биполярные (два типа проводимости) и полевые (ток образуется электронами или дырками).
К полупроводниковым приборам также относят:
1. Терморезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от температуры.
2. Фоторезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от света.
3. Тензорезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от нагрузки.
4. Светодиоды – полупроводниковые источники света.
Ядерная реакция –реакция превращения ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.
Ядерные реакции классифицируются по:
1. Роду участвующих в них частиц (на нейтронах, на заряженных частицах, на гамма - квантах).
2. Массе участвующих в них ядер (на легких ядрах – А<50, на средних ядрах – 50< А<200, на тяжелых ядрах).
3. Энергии вызывающих частиц:
ü На малых энергиях – W =1эВ;
ü На средних энергиях – W = 1МэВ;
ü На высоких энергиях – W = 1ГэВ;
4. Характеру происходящих ядерных превращений (с испусканием нейтронов, заряженных частиц, реакции захвата).
Ядерная реакция характеризуется энергетическим выходом – это разность энергий покоя ядер до реакции и после нее.
ΔW =Δm c2;
Если ΔW<0, то реакция идет с поглощением энергии (называется эндотермической).
Если ΔW>0, то реакция идет с выделением энергии и называется изотермической.
В 1938г. Ганн и Штрасман установили, что при бомбардировке урана нейтронами, возникают элементы средней части таблицы Менделеева. Это объяснили Майтнер и Фриш: при бомбардировке урана нейтронами, ядро урана захватывает нейтрон и переходит в возбужденное состояние, меняет свою форму, деформируется, образуя перетяжку, и ядро раскалывается на два осколка, вылетает 2 – 3 нейтрона:
| + + |
| + |
| + |
Цепная реакция – это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие эту реакцию образуются как продукты этой реакции.
;
Для протекания цепной реакции необходимо:
1. Чтобы коэффициент размножения нейтронов лежал в пределах 1≤K≤1.01;
2. Масса делящегося вещества должна быть выше критической ;
Неуправляемые цепные реакции протекают в атомной бомбе, а управляемые – в ядерных реакторах.
Ядерные реакторы могут быть:
1. исследовательские;
2. энергетические;
3. воспроизводящие;
4. транспортные;
Основные элементы ядерного реактора:
1. делящиеся вещества (уран – 235, 238, 239, торий – 232, плутоний – 239,240,241);
2. управляющие стержни из кадмия или бора;
3. теплоноситель;
4. поглотитель нейтронов;
5. Замедлитель нейтронов (вода, тяжелая вода, графит);
6. Система биологической защиты и дозиметрического контроля;
Синтез легких ядер:
Термоядерная реакция – это реакция слияния ядер легких элементов, протекающая при сверхвысоких температурах при сближении ядер до расстояния 2*10-15м.
Термоядерная реакция протекает в недрах звезд. Неуправляемая термоядерная реакция протекает в водородной бомбе, а управляемый термоядерный синтез пытаются получить с помощью установок «Токмак», с помощью ядерного синтеза.