Тізбекті ядролық реакциялар - Физика, 11 - сынып, 63 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Тізбекті ядролық реакциялармен  таныстырып солар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 

Сабақтың барысы:

І.ДКҰйымдастыру кезеңі:
Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А)теориялық білімдерін тексеру. Ә)практикалық тапсырмаларын тексеру. Б)есептерін тексеру. 
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.  
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша тізбекті ядролық реакциялармен  танысамыз. 

1. Ядроның бөлінуі деп қандай реакцияны айтады?
2. Уран ядросының бөлінуін «ядроның тамшы моделіне» сүйеніп қалай түсіндіруге болады?
3. Неліктен ядро бөлінгенде бірнеше нейтрондар ұшып шығады?
4. Неліктен жарықшақтар бетта ыдырауға ұшырайды?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 

Тізбекті ядролық реакциялар

Уран ядросы бөлінгенде екі-үш нейтрон босап шығады. Бұл уранның бөлінуінің тізбекті реакциясын жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Бөліну процесінде ядродан ұшып шығатын нейтрондардың кез келгені көрші ядроны бөлуі мүмкін, ол да бөліну туғыза алатын нейтрондар шығарады. Мұның нәтижесінде бөлінетін ядролар саны тез артады. Тізбекті реакция пайда болады. Тізбекті ядролық реакция деп оны туындататын бөлшектер (нейтрондар) осы реакцияның өнімі ретінде пайда болатын реакцияны атайды.
Тізбекті реакция орасан көп мөлшердегі энергияны бөлумен қарбалас жүреді. Әрбір ядро бөлінгенде 200 МэВ-қа жуық энергия бөлініп шығады. 1 г уранда бар ядролар толық бөлінгенде, 2,3•10⁴ кВт-сағ энергия бөлінеді. Бұл 3 т көмір немесе 2,5 т мұнай жанғанда алынатын энергиямен бара-бар.
Бірақ тізбекті реакцияны жүзеге асыру үшін нейтрондардың әсерімен ыдырайтын кез келген ядроларды пайдалануға болмайды. Әртүрлі себептерден табиғатта кездесетін ядролардың ішінде тек уран ядросының массалық саны 235, яғни  изотопы ғана жарамды.
Уранның изотоптары. Табиғи уран негізінде екі изотоптан тұрады:  және .  изотопы көбірек тараған. изотопының 1/140 бөлігін құрайды.
          ядролары шапшаң және баяу нейтрондардың әсерінен бөлінеді. ядролары 
болса, тек энергиясы 1 МэВ-тан артық шапшаң нейтрондар әсерінен бөліне алады. Бөліну кезінде пайда болатын нейтрондардың 60%-ке жуығының энергиясы осындай. Бірақ шамамен бес нейтронның біреуі ғана бөлінуін туғызады. Басқа нейтрондарды бұл изотоп бөліну туғызбай-ақ жұтады. Нәтижеде таза изотопты пайдалану арқылы болатын тізбекті реакция мүмкін емес.
Нейтрондардың көбею коэффициенті
Тізбекті реакция жүру үшін әрбір нейтронның ядроны бөлуі шарт емес. Тек уранның берілген массасынан босанып шығатын нейтрондардың орташа саны уақыттың өтуіне байланысты азаймаса болғаны.
Егер нейтрондардың көбею коэффициенті k бірден артық не оған тең болса, онда ол шарт орындалады. Нейтрондардың көбею коэффициенті деп кез келген "буындағы" нейтрондар санының алдыңғы "буындағы" нейтрондар санына қатынасын айтады. Буындардың алмасуы деп, ескі "буындардың" нейтрондары жұтылып, ал жаңа нейтрондар туатын ядролардың бөлінуін айтады.
Егер болса, онда уақыт өткен сайын нейтрондардың саны артады немесе тұрақты болып қалады да, тізбекті реакция жүреді. k<1 болғанда нейтрондардың саны уақытқа байланысты азаяды да, тізбекті реакцияның өтуіне мүмкіндік болмайды.
Көбею коэффициентінің шамасы мынадай фактормен анықталады:
ü  üядролардың баяу нейтрондарды қармап алып, соңынан бөлінуі және 
бен  ядролардың шапшаң нейтрондарды  қармап   алып, соңынан бөлінуі;
üü     бөлінбестен нейтронды қармап алуы;
üü     бөліну өнімдерінің, баяулатқыштың (ол жөнінде төменде айтылады) және 
қондырғының конструкциялық түрліше элементтерінің нейтрондарды қармап алуы;
üü     бөлінген заттардан нейтрондардың сыртқа ұшып шығуы.
Тек бірінші процесс қана нейтрондар санының толықтырьш отыруымен қарбалас (негізінен бөліну есебінен). Басқаларының бәрі олардың кемуіне әкеліп соғады. Таза изотопта тізбекті реакция жүру мүмкін емес, себебі бұл жағдайда k<1 (бөліну болмаған ядроның жұтқан нейтрондарының саны, бөліну болған ядролардың есебінен пайда болатын, нейтрондардың санынан артық).
Тізбекті реакцияның стационар жүруі үшін нейтрондардың көбею коэффициенті 1-ге тең болу керек. Бұл теңдікті жоғары дәлдікпен ұстап тұру қажет. k = 1,01 болған кезде дерлік қопарылыс пайда болады.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§8.9   дайындық сұрақтарын талдау.

1. Тізбекті бөліну реакциясы қалай жүзеге асады?
2. Энергияларындағы айрмашылықтарына қарап нейтрондарды қандай топқа бөледі?
3. Неге табиғи уранда тізбекті реакция жүзеге аспайды?
4. Нейтрондардың көбею коэффициенті дегеніміз не?
5. Қандай массаны сындық масса дейміз?
6. Атомдық бомбаның адамзатқа қаупі қандай?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер   шығару. 
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §8.9