Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

ENERGETYKA JĄDROWA TADEUSZ HILCZER. Historia Historia.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "ENERGETYKA JĄDROWA TADEUSZ HILCZER. Historia Historia."— Zapis prezentacji:

1 ENERGETYKA JĄDROWA TADEUSZ HILCZER

2 Historia Historia

3 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 3 Wstęp Historia energetyki jądrowej jest związana z rozwojem fizyki jądrowej pierwszej połowy XX wieku. Wybuch II Wojny Światowej spowodował, że olbrzymi wysiłek umysłu oraz olbrzymie środki materialne zostały skierowane na zastosowanie militarne energii jądrowej. –W pracach badawczych i teoretycznych brali udział praktycznie wszyscy wybitni fizycy tego okresu, w tym prawie wszyscy laureaci Nagrody Nobla. Właściwy rozwój energetyki jądrowej nastąpił dopiero w drugiej połowie XX wieku. Do rozwoju przyczyniło się doświadczenie zdobyte przy opracowaniu zastosowań militarnych.

4 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 4 E = mc 2 Albert Einstein ( ) – NN 1921 Niemcy

5 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 5 Wielka Brytania Teoria budowy atomu wodoru Niels Bohr ( ) – NN 1922

6 1919

7 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 7 Wielka Brytania Zrealizował pierwsze sztuczne rozbicie jądra azotu za pomocą cząstki Ernest Rutherford ( ) – NN 1908

8 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 8 Rozbicie jądra azotu...Musimy dojść do wniosku, że atom azotu zostaje rozbity pod wpływem wielkich sił, które pojawiają się podczas zderzenia z szybka częstą i że atom wodoru, który się uwalnia, był składnikiem jądra azotu... E. Rutherford, Phil.Mag. 37, 581 (1919)

9 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 9 W pracowni Rutherforda

10 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 10 raz raz W pracowni Rutherforda

11 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 11 raz dwa dwa W pracowni Rutherforda

12 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 12 trzy trzy W pracowni Rutherforda

13 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 13 raz sto sto W pracowni Rutherforda

14 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 14 raz dosyć, więcej nie mogę co?? W pracowni Rutherforda

15 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 15 raz W pracowni Rutherforda

16 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 16 3 czerwca – Wielka Brytania ….w jądrze atomowym powinna znajdować się jakaś cząstka, o stosunkowo dużej masie, pozbawiona ładunku Bakerian Lecture Ernest Rutherford ( ) – NN 1908

17 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 17 Zakaz Pauliego Wolfgang Pauli ( ) – NN 1945

18 1927

19 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 19 Zasada nieokreśloności Werner Heisenberg ( ) – NN 1932

20 1930

21 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 21 Niemcy Bombardowali lekkie pierwiastki cząstkami ze źródła polonowego Przy bombardowaniu berylu zauważyli słabe lecz przenikliwe promieniowanie, nazwane przez nich promieniowanie berylowe Początkowo uważali promieniowanie berylowe za strumień promieniowania Walther Bothe ( ) – NN 1945 Herbert Becker

22 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 22 Doświadczenie Bothego-Beckera... promieniowanie berylowe bardziej przenikliwe niż zwykłe promienie, powstaje przy naświetlaniu berylu cząstkami z radu promieniowanie berylowe bardziej przenikliwe niż zwykłe promienie, powstaje przy naświetlaniu berylu cząstkami z radu... H.Becker, Z,Phys, 6, 29,310 (1930)H.Becker, Z,Phys, 6, 29,310 (1930)

23 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 23 ZSRR Badał rozproszenie kwantów na cząstkach Igor. J. Tamm ( ) – NN 1958

24 1931

25 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 25 Pod koniec roku - Francja... promieniowanie berylowe wybija protony z parafiny Irena Joliot-Curie ( ) – NN 1935 Fryderyk Joliot-Curie ( ) – NN 1935

26 1932

27 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 27 Luty – Wielka Brytania Badał prędkości z jakimi były wybijane protony i inne jądra odrzutu z różnych substancji. James Chadwick ( ) – NN 1935

28 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 28 Stosując teorię zderzeń wyliczył, że promieniowanie berylowe składa się z cząstek o masie bliskiej masy protonu lecz pozbawione jest ładunku elektrycznego –Potwierdził hipotezę Rutherforda o istnieniu elektrycznie obojętnej ciężkiej cząstki, o masie protonu i elektronu, nazwanej neutronem. James Chadwick ( ) – NN 1935

29 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny września – Wielka Brytania Wygłosił pogląd, że jest możliwe wywołanie reakcji łańcuchowej na skutek pochłaniania neutronów przez jądra atomowe z równoczesnym wydzieleniem dużych ilości energii Leo Szilard ( )

30 1934

31 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 31 Badał wpływ neutronów na różne pierwiastki - od lekkich aż do najcięższego wówczas znanego pierwiastka – uranu Opracował metodę spowalniania neutronów Enrico Fermi ( ) – NN 1938

32 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 32 Fermi zakładał, że wychwyt neutronu przez jądro atomowe o liczbie porządkowej Z na skutek późniejszego rozpadu prowadzi do powstania jądra o liczbie atomowej Z+1. Badanie procesów wychwytu neutronu wykazało, że gdy bombardowane jest ciężkie jądro (A > 200) a w otoczeniu znajduje się materiał bogaty w wodór (np. parafina) wówczas obserwowana jest szczególnie wysoka emisja promieniowania. Prace Fermiego

33 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 33 Do identyfikacji uzyskanych w reakcjach z neutronami izotopów promieniotwórczych stosowano metodę analizy radiochemicznej. Metoda ta polega na tym, że do jąder-tarczy dodaje się dokładnie znaną masę trwałego izotopu pierwiastka, który jest przewidywany jako produkt reakcji jądrowej. Po reakcji jądrowej metodami chemicznymi wydziela się dodany pierwiastek i stwierdza, czy zawiera dodatkowo izotop promieniotwórczy. Istnienie takiego izotopu pozwala wnioskować o schemacie reakcji jądrowej. W trakcie doświadczeń stwierdzono, że uran rzeczywiście wychwytuje neutron. Prace Fermiego

34 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 34 Próby zidentyfikowania pierwiastka otrzymanego po wychwycie neutronu przez uran metodami radiochemicznymi nie dały jednak spodziewanych rezultatów. Oczekiwano, że neutrony połączą się z jądrem, tworząc nietrwały, cięższy izotop, który emitując promieniowanie - utworzy jądro transuranowe: Oczekiwane jadro nazwano neptunem które w wyniku przemiany miało przekształcić się w kolejne jądro - pluton. Prace Fermiego

35 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 35 Otto Hahn ( ) – NN 1945 Lise Meitner ( ) Prowadzili w Berlinie prace podobne do prac Fermiego. Również byli przekonani, że w wyniku oddziaływania neutronów na jądro uranu powstaje jądro transuranowca.

36 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 36 4 lipca – Wielka Brytania Opatentował: - technologię wykorzystania neutronów - reakcję łańcuchową - koncepcję masy krytycznej Leo Szilard ( )

37 1935

38 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 38 Zaproponowała inną interpretację wyników doświadczeń Hahna-Meitner. W pracy opublikowanej w Z.f.Angew.Chemie, zasugerowała możliwość rozpadu ciężkiego jądra na mniejsze fragmenty. Ta możliwość nie została uznana za prawdopodobną. Ida Noddack ( )

39 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 39 ZSRR Odkrył długożyciowe izomery jądrowe Igor W. Kurczatow ( )

40 1938

41 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 41 Lise Meitner Fritz Strassmann Dnia 13 lipca Lise Meitner (z pochodzenia żydówka) musiała opuścić Berlin. Jej miejsce w laboratorium Hahna zajął radiochemik Fritz Strassmann

42 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 42 Aparatura Hahna i Strassmanna

43 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 43 Irena Joliot-Curie ( ) NN 1935 Pavel Savitsch (1909) Wrzesień 1938 Opublikowali wyniki analizy –jeden z powstałych produktów przy bombardowaniu uranu neutronami ma własności chemiczne podobne do lantanu. Hipoteza –izotop powstałego transuranowca.

44 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 44 Otto Hahn ( ) - NN 1945 Fritz Strassmann ( ) Koniec roku 1938 – Niemcy Wykazali, że powstały na skutek pochłonięcia neutronu przez uran nietrwały izotop który ulega rozpadowi, jest chemicznie podobnie do radu. Wykazali, że powstały na skutek pochłonięcia neutronu przez uran nietrwały izotop który ulega rozpadowi, jest chemicznie podobnie do radu. Uran (Z=92) przemieniając się w rad (Z=88) musiałby wyemitować dwie cząstki.Uran (Z=92) przemieniając się w rad (Z=88) musiałby wyemitować dwie cząstki. Nie wykryto obecności cząstek.Nie wykryto obecności cząstek.

45 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny go grudnia, Berlin... izotopy radu zachowują się nie jak rad tylko jak bar... Otto Hahn do Lisy Meitner (Szwecja)

46 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 46 Otto Hahn ( ) - NN 1945 Fritz Strassmann ( ) 28 grudnia 1938 – Niemcy Po powtórzeniu i dokładnej analizie poprzednich badań stwierdzili z całą pewnością, że w wyniku oddziaływania neutronu z uranem powstaje promieniotwórczy izotop baru. Po powtórzeniu i dokładnej analizie poprzednich badań stwierdzili z całą pewnością, że w wyniku oddziaływania neutronu z uranem powstaje promieniotwórczy izotop baru.

47 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny go grudnia, Berlin... czy to możliwe, że uran się rozpadł ? Otto Hahn do lisy Meitner (Szwecja)

48 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 48 Lise Meitner ( ) Otto Frisch ( ) 30 grudnia 1938 – Szwecja Prawidłowa interpretacja doświadczenia Hahna i Strassmanna: –rozszczepienie jądra uranu Nowy typ przemiany jądrowej, polegającej na rozpadzie jądra uranu na dwie, prawie równe części.Nowy typ przemiany jądrowej, polegającej na rozpadzie jądra uranu na dwie, prawie równe części. praca ukazała się 11 lutego 1939 w Nature

49 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 49 Rozszczepienie jądra uranu Proces ten otrzymał nazwę rozszczepienia jądra. Z zachowania ładunku wynika, że oprócz baru (Z=56) musiało powstać jadro kryptonu (Z=36) ( = 36) Na podstawie znanych średnich energii wiązania oszacowali energię kinetyczną, unoszoną przez produktu rozpadu. W przedziale jąder ziem rzadkich średnia energia wiązania jest około 8,5 MeV/nukleon, dla uranu 7,5 MeV/nukleon. Przy rozszczepieniu jądra uranu łączna energia kinetyczna powstałych fragmentów jest rzędu 200 MeV. Energia około 10 razy większa niż największa energia wydzielana w znanych poprzednio reakcjach jądrowych

50 1939

51 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 51 Otto Hahn ( ) - NN 1945 Fritz Strassmann ( ) 6 stycznia 1939 – Niemcy Wykrycie metali ziem alkalicznych powstających przy napromieniowaniu uranu neutronami i ich zachowanie Über den Nachweiss und das Verhalten bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entsthenden Erdalkamimetalle, Z.f.Naturwiss.

52 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 52 Leo Szilard ( ) Połowa stycznia 1939 – Wielka Brytania w reakcji rozszczepienia, ze względu na mniejszą masę atomową powstałych fragmentów, istnieje nadmiar neutronów, które mogą być emitowane

53 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 53 Niels Bohr ( ) – NN stycznia 1939 – USA publicznie ogłasza o odkryciu reakcji rozszczepienia na dorocznym kongresie fizyki teoretycznej na Uniwersytecie George Washingtona w Waszyngtonie

54 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny stycznia USA

55 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 55 Rozszczepienie jądra uranu W krótkim czasie po opublikowaniu poprawnej interpretacji wyników doświadczeń Hahna i Strassmanna, wiele laboratoriów, głównie w Ameryce, potwierdziło istnienie reakcji o tak niezwykłym wówczas bilansie energetycznym. Stwierdzono, że po bombardowaniu uranu neutronami powstaje nie tylko para bar-krypton Otrzymano najczęściej pary: lantan (Z = 57) - brom (Z = 35), cez (Z = 55) - rubid (Z = 37), ksenon (Z = 54) - stront (Z = 38).

56 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 56 Niels Bohr ( ) – NN lutego 1939 – USA do rozszczepienia 238U potrzebne są neutrony prędkie do rozszczepienia 235U potrzebne są neutrony powolne

57 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 57 Enrico Fermi ( ) – NN 1938 Herbert Anderson marzec USA każdy neutron wykorzystany w reakcji rozszczepienia wywołuje emisję około dwóch nowych neutronów

58 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 58 Enrico Fermi ( ) – NN 1938 Leo Szilard ( ) czerwiec 1939 – USA (Physical Review) Wyniki eksperymentów powielania neutronów w próbce naturalnego tlenku uranu umieszczonego w zbiorniku z wodą Nie uzyskano samopodtrzymującej się reakcji rozszczepienia

59 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 59 Niels Bohr ( ) – NN 1922 John Wheeler (1911) 31 sierpnia 1939 – USA (Physical Review) Izotop uranu 235 U jest materiałem bardziej rozszczepialnym niż 238U Nie odkryty pierwiastek (pluton) powinien się charakteryzować równie wysokim stopniem rozszczepienia

60 1940

61 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 61 John Dunning 2 marca 1940 – Columbia University, USA Wykonał pierwsze pomiary przekroju czynnego na rozszczepienie przez powolne neutrony dla 235 U

62 1941

63 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 63 Glenn Theodore Seaborg ( ) - NN 1951 Arthur Wahl 26 lutego 1941 – USA Odkrycie pierwiastka Z = 94 (pluton)

64 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 64 Rudolf Peierls ( ) Marzec USA Określił masę krytyczną 235 U –około 82 kg bez reflektora –około 45 kg otoczona reflektorem

65 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 65 Joseph Kenedy Emilio Segre ( ), NN 1959 Glen Seaborg ( ), NN marca USA Pluton ulega rozszczepieniu powolnymi neutronami

66 1942

67 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 67 Enrico Fermi ( ) – NN 1938 Kwiecień 1942 – Chicago, USA Buduje eksperymentalny stos o współczynniku k=0,995 Planuje konstrukcję pierwszego na świecie stosu krytycznego - CP-1

68 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 68 Enrico Fermi ( ) – NN 1938 Sierpień - wrzesień 1942 – Chicago, USA Uruchamia eksperymentalny stos o współczynniku powielania neuronów równym prawie k=1,04 Osiągnięcie samo- podtrzymującej się reakcji łańcuchowej

69 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 69 Enrico Fermi ( ) – NN listopada 1942 – Chicago, USA Rozpoczęcie budowy stosu CP-1 2 grudnia 1942 Stos CP-1 o godzinie 15:49 osiągnął stan krytyczny

70 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 70 Stos CP-1

71 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 71 Stos CP-1 Stos CP-1 zawierał –363 ton tlenku uranu – 56 ton metalicznego uranu –350 ton grafitu Uzyskano współczynnik powielania k=1,0006 Moc wyjściowa –początkowa wynosiła 0,5 W –uzyskano maksymalnie 200 W


Pobierz ppt "ENERGETYKA JĄDROWA TADEUSZ HILCZER. Historia Historia."

Podobne prezentacje


Reklamy Google