Английский тексты. Как только физики измерили точные массы атомных частиц, они обнаружили, что масса атома меньше, чем общая масса электронов, протонов и нейтронов, составляющих атом
 Скачать 32.9 Kb.
|
|
Как только физики измерили точные массы атомных частиц, они обнаружили, что масса атома меньше, чем общая масса электронов, протонов и нейтронов, составляющих атом. Согласно закону сохранения массы и энергии Эйнштейна, эта разница в массе эквивалентна энергии, выделяемой при связывании нуклонов. Эта энергия является связующей энергией. Тщательные исследования энергии связи ядер изотопов различных элементов показали, что энергия связи на нуклон увеличивается с увеличением атомной массы в более легких элементах. Существует два метода, с помощью которых часть энергии связи ядра может быть высвобождена для подачи энергии: деление и слияние. Атомное деление - это расщепление тяжелых атомов (урана). Атомный синтез - это объединение легких атомов (водорода). Термоядерный синтез происходит в водородной бомбе. Есть две основные трудности в управлении слиянием. Одна из трудностей заключается в температуре, при которой происходит плавление. Вторая трудность заключается в том, что во время синтеза образуется опасный газ, который необходимо каким-то образом сдерживать. Изготовить такой контейнер - очень сложная задача. Температура, необходимая для процессов термоядерного синтеза, длится всего лишь очень малую долю миллионной доли секунды. Этого достаточно для бомбы, но слишком мало для контролируемой реакции. Тем не менее теоретические возможности управления процессом термоядерного синтеза очень привлекательны; для деления атомов нам нужен уран, который трудно достать, и он очень дорогой. "Топливом" термоядерного синтеза является дейтерий (тяжелая форма водорода), который легко может быть получен из океанской воды и практически неограничен в количестве. Лучший метод решения проблемы контейнера, разработанный до сих пор, заключается в создании магнитной "бутылки", то есть в электролизе дейтериевого газа при высоких температурах, а затем с помощью мощного электрического поля сжать электрифицированный газ в узкий пучок. Существует определенный успех в создании температуры, необходимой для реакции термоядерного синтеза. Если реакция идет так, как должна, высвобождается большое количество нейронов. Ряд ученых объявили о таком результате, но в каждом случае существовала большая вероятность того, что нейтроны были "ложными нейтронами", а не настоящими термоядерными нейтронами, которые были бы получены в результате успешного синтеза. Основная часть "термоядерного реактора" представляет собой простую стеклянную трубку длиной 30 см и диаметром 3 см. Вокруг этой трубки расположена магнитная катушка, которая должна удерживать газ в трубке. 18 Первым шагом является закачка дейтериевого газа в трубку. Затем газ электрифицируется. Это разбивает его на положительно и отрицательно заряженные частицы. Теперь огромные конденсаторы передают 30 000 000 000 ватт электроэнергии через магнитную катушку. Мощное магнитное поле направляет газообразный дейтерий от стенок трубки к центру и за миллионную долю секунды нагревает его до температуры 3 000 000 градусов. В процессе ядерного синтеза изотопы водорода - дейтерий и тритий нагреваются более чем до 100 миллионов градусов. Таким образом, атомы сплавляются вместе, высвобождая огромное количество тепловой энергии, которую затем можно было бы использовать для производства электричества. Once physicists had measured the precise masses of atomic particles, they found that the mass of an atom is less than the total of the masses of the electrons, protons and neutrons which compose the atom. By Einstein’s law of the conservation of mass and energy, this mass difference is equivalent to the energy released when the nucleons bind together. This energy is binding energy. Careful studies of the binding energy of the nuclei of the isotopes of various elements have shown that the binding energy per nucleon increases with increasing atomic mass in the lighter elements. There aretwo methods by which some of the binding energy of the nucleus can be released to supply power: fission and fusion. Atomic fission is the splitting of heavy atoms (uranium). Atomic fusion is the combining of light atoms (hydrogen). Fusion takes place in the hydrogen bomb. There are two main difficulties in controlling the fusion. One difficulty is the temperature at which the fusion takes place. The second difficulty is that during the fusion a dangerous gas is formed which must be contained in some manner. To make such a container is a very difficult problem. The temperature needed for the fusion processes lasts only a very small fraction of one- millionth of a second. This is long enough for a bomb, but too short for a controlled reaction. Yet the theoretical possibilities of controlling the fusion process are very attractive; for atomic fission we need uranium which is difficult to get and it is very expensive. The "fuel" of fusion is deuterium (a heavy form of hydrogen) which could easily be got from the ocean water and is practically unlimited in quantity. The best method of solving the container prob-lem, worked out up to now is to make a magnetic "bottle", that is, to elec-trify the deuterium gas at high temperatures and then, by means of a pow-erful electrical field, squeeze the electrified gas into a narrow beam. There is a certain success in making the temperature needed for the fusion reaction. If the reaction goes as it should, great quantities of neu-trons are released. A number of scientists have announced such a result, but in each case there has been a strong possibility that the neutrons were the "false neutrons" - not the real thermonuclear neutrons which would have been produced by successful fusion. The main part of the "thermonu-clear reactor" is a simple glass tube 30 cm long and 3 cm in diameter. Around this tube there is a magnetic coil which must keep the gas in the tube. 18 The first step is to pump deuterium gas into the tube. The gas is then electrified. This breaks it into positively and negatively charged particles. Now huge condensers send 30,000,000,000 watts of electricity through the magnetic coil. The powerful magnetic field sends deuterium gas away from the sides of the tube and toward the centre and in one-millionth of a second heats it to a temperature of 3,000,000 degrees. In the process of nuclear fusion isotopes of hydrogen-deuterium and tritium are heated up to over 100 million degrees. The atoms are thereby fused together thus releasing enormous amounts of thermal energy, which could then be harnessed to produce electricity. Marie Curie was born in Warsaw on the 7th of November, 1867. Marie thought of her entering the Sorbonne in Paris and in 1891 her dreams came true. Among many scientists Marie met and worked with in Paris was one – Pierre Curie, the son of a doctor. Very soon Pierre and Marie began working together and in 1895 Marie Sklodovska became Madame Curie. For some time Pierre and Marie Curie were interested in the research work of a French scientist named A. H. Becquerel. There was a substance called uranium which as Becquerel discovered, emitted rays very much like X-rays. The Curies’ kept wondering about these rays of uranium and in 1897 having applied the ionization method Marie could measure the emitted intensity of uranium radiation. Marie continued examining every known chemical element and came to the conclusion that a mineral called pitchblende emitted such powerful rays. After repeating her experiments Marie Curie found that pitchblende contained some new and unknown element. There was no other explanation for the powerful rays it emitted. Scientists called the property of giving out such rays “radioactivity”, and Marie decided to call this new element “radium” because it was more strongly radioactive than any known substance. The way of separating radium was a difficult one. Marie and Pierre Curie could do it by treating large amounts of pitchblende. Their having discovered radium gave them the possibility of finding other radioactive elements. She was the leading scientist and the first person who received the Nobel Prize twice. Открытие радия. Ни одна книга по атомной теории не может быть написана без упоминания имени Кюри. Мария Кюри родилась в Варшаве 7 ноября 1867 года. Ее отец был учителем естественных наук и математики, и от него маленькая Мария Склодовская получила свои первые уроки естественных наук. Мари думала о том, чтобы поступить в Сорбонну в Париже, и в 1891 году ее мечты сбылись. Она решила получить две степени магистра – одну по физике, другую по математике. . Среди многих ученых, с которыми Мари встречалась и работала в Париже, был один – Пьер Кюри, сын врача. Очень скоро Пьер и Мари начали работать вместе, и в 1895 году Мария Склодовская стала мадам Кюри. В течение некоторого времени Пьер и Мария Кюри интересовались исследовательской работой французского ученого по имени А. Х. Беккерель. Существовало вещество под названием уран, которое, как обнаружил Беккерель, испускало лучи, очень похожие на рентгеновские. Кюри продолжали интересоваться этими лучами урана, и в 1897 году, применив метод ионизации, Мари смогла измерить интенсивность испускаемого излучения урана. Мари продолжала изучать все известные химические элементы и пришла к выводу, что минерал, называемый смолистой обманкой, излучает такие мощные лучи. Повторив свои эксперименты, Мария Кюри обнаружила, что смоляная обманка содержит какой-то новый и неизвестный элемент. Другого объяснения испускаемым им мощным лучам не было. Ученые назвали свойство испускать такие лучи “радиоактивностью”, и Мари решила назвать этот новый элемент “радием”, потому что он был более радиоактивен, чем любое известное вещество. Способ разделения радия был трудным. Мария и Пьер Кюри могли бы сделать это, обработав большое количество смоляной обманки. То, что они открыли радий, дало им возможность найти другие радиоактивные элементы. Мадам Кюри-Склодовская умерла в 1934 году. Она была ведущим ученым и первым человеком, дважды получившим Нобелевскую премию. "Breeder" Reactors. The type that is attracting the greatest attention of scientists is the 22 "breeder" reactor, which produces its own atomic fuel faster than it uses the atomic fuel. The "breeder" reactor uses enriched uranium. The fuel is made up of one part Uranium-235, which fissions, to three parts Uranium 238, which does not fission. The breeding process goes on as follows: the chain reaction releases neutrons which split nuclei of Uranium-235 atoms. Every time the nucleus of Uranium-235 atom fissions, approximately 2.5 new neutrons are released. One of these neutrons splits another Uranium-235 nucleus, keeping up the chain reaction. As for the other 1.5 neutrons, 1.2 enters the nuclei of the non-fissionable Uranium-238 atoms and turn them into nuclei of plutonium atoms. Scientists think Plutonium to be highly fissionable. That is why, as this "breeding" process goes on, more fuel is collected in the reactor than was present there at the beginning of the operation. Scientists consider such a reactor using 87.5 kg of Uranium-235 to produce the same amount of energy as 51,597 tons of coal. "Thermal Breeder" Reactors. "Thermal" reactors use a moderator that slows down the speed of neutrons from 10,000 miles per second to one mile per second. At the speed of one mile per second it is very easy to control the reactor. A "thermal" reactor with the moderator can be combined with the breeder principle, and then it becomes "thermal breeder" reactor, that is, it works with slow moving neutrons and at the same time "breeds" its own fuel. A "thermal breeder" reactor uses as its fuel not uranium, but thorium. Here is how it works: The thorium fuel in the reactor is turned into Uranium-233, a fissionable material that does not exist in the natural state. As each atom of Uranium-233 fissions, it releases neutrons. Some of these neutrons split more Uranium-233 nuclei, keeping up the chain reaction; other neutrons enter the thorium nuclei and continue turning them into Uranium-233. As this process goes on, more fuel (in the form of Uranium-233) is left than was originally present (in the form of thorium). Thorium is believed to be three times more abundant in nature than uranium. Portable Reactors. Nuclear scientists all over the world are reported to devote much time to the problem of making reactors lighter and more compact than those we have now. Supplying diesel oil to the remote Arctic station is a very difficult problem. To provide such Arctic stations with a source of light and heat, the scientists have made the Low Power Reactor .This reactor supplies enough energy to light 300 cottages or heat 30 cottages. Instead of producing heat that goes to a turbo-generator, this reactor produces steam in its own core. The Low Power Reactor is made portable because it is intended for use at remote stations. Реакторы-"размножители". Тип, который привлекает наибольшее внимание ученых, - это реактор-размножитель 22, который производит собственное атомное топливо быстрее, чем использует атомное топливо. В реакторе-"размножителе" используется обогащенный уран. Топливо состоит из одной части урана-235, который расщепляется, на три части урана-238, который не расщепляется. Процесс размножения протекает следующим образом: цепная реакция высвобождает нейтроны, которые расщепляют ядра атомов урана-235. Каждый раз, когда ядро атома урана-235 делится, высвобождается примерно 2,5 новых нейтрона. Один из этих нейтронов расщепляет другое ядро урана-235, поддерживая цепную реакцию. Что касается остальных 1,5 нейтронов, то 1,2 проникает в ядра не делящихся атомов урана-238 и превращает их в ядра атомов плутония. Ученые считают, что плутоний обладает высокой способностью к расщеплению. Вот почему по мере продолжения этого процесса "размножения" в реакторе собирается больше топлива, чем присутствовало там в начале операции. Ученые считают, что такой реактор использует 87,5 кг урана-235 для производства того же количества энергии, что и 51 597 тонн угля. Реакторы "Теплового размножителя". В "тепловых" реакторах используется замедлитель, который замедляет скорость нейтронов с 10 000 миль в секунду до одной мили в секунду. При скорости в одну милю в секунду управлять реактором очень легко. "Тепловой" реактор с замедлителем может быть объединен с принципом размножения, и тогда он становится реактором "теплового размножения", то есть он работает с медленно движущимися нейтронами и в то же время "размножает" свое собственное топливо. Реактор "теплового размножителя" использует в качестве топлива не уран, а торий. Вот как это работает: Ториевое топливо в реакторе превращается в уран-233, расщепляющийся материал, которого не существует в естественном состоянии. При делении каждого атома урана-233 он высвобождает нейтроны. Некоторые из этих нейтронов расщепляют больше ядер урана-233, поддерживая цепную реакцию; другие нейтроны попадают в ядра тория и продолжают превращать их в уран-233. По мере продолжения этого процесса остается больше топлива (в виде урана-233), чем было первоначально (в виде тория). Считается, что в природе тория в три раза больше, чем урана. Портативные Реакторы. Сообщается, что ученые-ядерщики во всем мире уделяют много времени проблеме создания реакторов более легких и компактных, чем те, которые мы имеем сейчас. Поставка дизельного топлива на удаленную арктическую станцию - очень сложная проблема. Чтобы обеспечить такие арктические станции источником света и тепла, ученые создали реактор малой мощности.Этот реактор обеспечивает достаточно энергии, чтобы осветить 300 коттеджей или обогреть 30 коттеджей. Вместо того, чтобы вырабатывать тепло, которое поступает в турбогенератор, этот реактор производит пар в своей собственной активной зоне. Реактор малой мощности сделан портативным, поскольку он предназначен для использования на удаленных станциях. Nuclear engineers have career options in many fascinating areas. A popular field is the generation of nuclear power. This process takes place in a nuclear reactor. Engineers also develop nuclear fuel. This is what sustains nuclear reactions. Another option is working with nuclear weapons. Nuclear proliferation is an increasing international concern. Engineers develop systems for the detection of nuclear waste. Then, they ensure safe disposal. Many engineers also work in the medical world. Nuclear engineers monitor radiation therapy and diagnostic imaging. Accurate dosimetry ensures that these treatments are safe. Manufacturers need nuclear engineers to develop, maintain, and improve these systems. У инженеров-ядерщиков есть возможности карьерного роста во многих увлекательных области. Популярной областью является производство ядерной энергии. Этот процесс происходит в ядерном реакторе. Инженеры также разработать ядерное топливо. Это то, что поддерживает ядерные реакции. Другой вариант - это работа с ядерным оружием. Ядерная распространение - это растущая международная проблема. Инженеры разработать системы обнаружения ядерных отходов. Затем они обеспечить безопасную утилизацию. Многие инженеры также работают в медицинском мире. Ядерная инженеры следят за лучевой терапией и диагностической визуализацией. Точная дозиметрия гарантирует безопасность этих методов лечения. Производителям нужны инженеры-ядерщики для разработки, обслуживания, и улучшить эти системы. |