Сабақтың тақырыбы: Термоядролық реакциялар. Радиоактивті сәулелер. Сабақтың мақсаты: а білімділік

• 
  Атом ядросы қандай бөлшектерден тұрады?протон,нейтрон
  
• 
  Массалық сан дегеніміз не? нуклондар саны
  
• 
  α бөлшегі дегеніміз не? гелии ядросы
  
• 
  γ сәулелерінің тыныштық массасы неге тең? ноль
  
• 
  β сәулесі дегеніміз не? электрондар
  
• 
  ₁₁²³Na элементінің ядросының құрамында неше протон және неше нейтрон бар? 11 протон, 12нейтрон
  
• 
  Атом ядросында нуклондардың әсерлесуінде қандай күштер басым болады? Ядролық
  
• 
  γ сәулесі дегеніміз не? электромагниттік толқын
  
• 
  Атом ядросы зарядының таңбасы қандай? оң немесе +
  
• 
  Атомның планетарлық моделін ұсынған ғалым? Резерфорд
  
• 
  Сутегі изотоптарын ата? Дейтерий, тритий
  
• 
  α,β,γ сәуле шығару түрлерінің қайсысы магнит және электр өрістерінде көбірек ауытқиды? γ сәулелері
  

1-нұсқа

қондырғы?(ядролық реактор)

2. Тұңғыш ядролық реакторды қай жылы, кім іске қосты?(АҚШ-та Фермидің

басшылығымен 1942жылы қосылды)

3. Реакторлар қолданылу мақсаттарына қарай нешеге бөлінеді?

Атап бер. (3-ке: ғылыми-зерттеу, өндірістік, энергетикалық)

4. Тұңғыш атом электр станциясы қайда, қашан іске қосылды?(1954жылы Обнинск қаласында)

5. Реакторда нейтрондарды баяулатқыш ретінде не қолданылады?( ауыр су немесе графит)

2-нұсқа

процесс? (тізбекті ядролық реакция)

2. Екінші рет ядролық реактор қайда, қашан іске қосылды? (Ресейде

Курчатов бастаған ғалымдар тобы 1946жылы қосты)

3. Ядролық реактордың құрылысы қандай? (реакция өтетін активті аумақ,

4. Тұңғыш атом электр станциясының қуаты қанша? (5000кВт)

5. Нейтрондарды баяулатқышы жоқ реактор қалай аталады? (шапшаң

нейтронды реактор)

Реакцияны толықтыр:


₁¹H + → ₁²H + ₁⁰e +γ (₁¹H)
₁¹H + → ₂³He + γ (₁²H)
3. Жаңа сабақ

1) Термоядролық реакция

Сутекті бомба

Басқарылатын термоядролық синтез

Бұнымен бірге Рентгендік сәулелерде денелерден өту қасиеті практикада кеңінен пайдаланылады, медицинада диагноз қою үшін. Сынған сүйекті, адам денесіне кіріп кеткен оқты, инені, шегені т. б іш құрылысындағы кеселді анықтауды жеңілдетеді. Сырқат органдарды емдеу үшін қолданылады.

Радиоактивті сәулелердің зияны көп. Радиациядан тірі организм клеткаларының биофизикалық қасиеттері өзгеріп, тіпті генетикалық деңгейдегі бұзылуы арта береді «Күн өтіпті» деген халық диагностикасымен «сәулелік ауру» деген қазіргі медицина диагностикасы арасында тура байланыс бар. Жаздың ыстық күндерінде білмеген адамға ерсі көрінгенімен өзбек пен тәжіктің ала шапан киюінде, қырғыз бен түрікменнің ақ киіз қалпағы мен елтірі бөрігін, дала қазағының түйе жүн шекпенін тастамауында, халықтың радиациядан қорғануының ғасырлық тәжірибесі жатыр. Радиацияның шекті дозасы 0, 05 гр - ден аспауы керек. 3 - 10Гр (Грей ) адам өміріне қауыпты.

Физик
Радиоактивті сәулелер, нейтрондар ағыны қоршаған ортаға, әсіресе тірі организмге зиянды әсерін тигізеді. Радиоактивті сәулелерді иондаушы сәулелер немесе қысқаша радиация деп те атайды. Белгілі энергиялары бар бұл сәулелер мен бөлшектер денелердің молекулалары мен атомдарын иондайды. Олардың химиялық белсенділігі өзгереді, клеткалар мутацияға ұшырайды, хромосомодағы гендерді зақымдайды, түрлі физиологиялық күрделі ауытқулар туады. Сәуле шығарудың интенсивтігі күшті болса, катерлі ісік және сәуле аурулары дертіне шалдығады., тірі организмдердің өлуі мүмкін. Сәулелену тұқым қуалауға күшті әрі жағымсыз әсерін тигізеді.

а) Радиацияның қауіптілігі

D= E/ m Si жүйесінде шығарылған сәуленің жұтылған дозасының өлшем бірлігі – 1 Гр(грей) Массасы 1 кг сәулеленген затқа иондаушы сәуле шығарудың 1Дж энергиясы берілгенде шығарылған сәуленің жұтылған дозасы бір грэйге тең;

D= k*D

1. Жеңіл элементтердің қандай түрлерін білесің?( )

2. Термоядролық реакция дегеніміз? (Өте жоғары температурада жеңіл

ядролардың бірігіп ауырлау ядроны түзу реакциясы)

3. Дейтерий мен тритийдің бірігуі нәтижесінде қанша энергия бөлініп

шығады? (17,6 МэВ энергия бөлініп шығады)

4. Радиация деңгейін өлшейтін құрал қалай аталады? (дозиметр)

5. Жоғары температурадағы плазманы магнит өрісінде ұстап тұру

тәсілін кім ұсынды? Ресей физиктері А.Д.Сахаров, И.Е.Тамм

6. Күшті магнит өрісінде ұстап тұру идеясына негізделіп жасалған

тәжірибелік қондырғы не деп аталады? (Токамак)

Жыл өткен сайын адамдардың радиоактивті сәулеленумен зақымдануы көбейе түсуде. Өйткені жыл сайын атом электр станциялары салынып, олар іске қосылып жатыр. Сондай-ақ неше түрлі тездеткіштер сыналып, атом бомбалары жарылып жатады. Олардан қаншама радиоактивті сәулелер бөлініп шығып, адамзат баласына неше түрлі зиян келтірді десеңізші. Сондықтан адамзат баласын  радиациядан қорғау осы кезде кезек күттірмейтін өзекті мәселеге айналып отыр.

1. 
   Оқушылардың білімін және сабаққа белсенділігін бағалау-2 минут
   Бүгінгі сабақта не білдік?
   Үй тапсырмасы-5 минут:  Оқушылардың өзіндік ізденіс жұмыстары:
   

1. 
   Семей полигоны.
   
2. 
   Ядролық энергетиканы қолдану. Чернобыль АЭС-індегі апат.
   

Күн – қатты қызған (беткі температурасы – 6000С), плазмалық шар (тығыздығы 1,4 г/м3). Оның лаулаған от пен протуберанецтер орналасқан тәжі бар. Күннің сәуле шығаруының – күннің белсенділігінің – 11 жылдық циклі бар. Күннің белсенділігінің ең жоғарғы шегінде оның бетінде ерекше көп дақ байқалады. Сутегінің гелийге айналуы кезінде

Күн жүйесі мен жұлдыздардың пайда болуы жайлы кез-келген проблема немесе гипотезаның негізінде, Ғаламның үш фундаменталдық ерекшелігі бар: біріншіден Ғаламдағы заттардың басым көпшілігі сутегіден (75%), гелийден (25%) және басқа да химиялық элементтердің азғантай бөліктерінен құралған; екіншіден Ғаламның кезкелген нүктесінде жұлдызаралық газ және шаң бар; үшіншіден Ғаламда барлық заттар айналмалы және турбулентты қозғалыста (галактиканың формасы спираль тәріздес, жұлдыздар айналуда, планеталар күнді айналады және т.б.). Сондай ақ бізге Күн жүйесінің жасы 5 млрд жылға тең екендігін білеміз. Бұл мағлұмат бізге ғаламның өзіміз орналасқан бөлігінің тарихын елестетуге мүмкіндік береді.

Күн жүйесінің пайда болуы жөнінде бірнеше гипотезалар бар. Өткен ғасырда осындай гипотезаны И.Кант ұсынды. Бұл гипотезаны П. Лаплас қолдады. Жақын арада ғана В.Фесенков пен О. Шмидтің жаңа гипотезалары пайда болды. Бұл гипотезалардың басқа гипотезалардаң айырмашылығы, оларға сәйкес планеталар бастапқы ыстық компоненттерден емес, суық күйдегі заттардан түзілген. Швед астрофизигі Х.Альвен ұсынып, кейін Ф.Хойл жетілдірген Күн жүйесінің пайда болуы гипотезасының электромагниттік варианты қазіргі таңда кең таралған.

Жұлдыздардың пайда болу үрдісі галактикада үздіксіз жүреді. Кезкелген уақытта газ бен шаң, турбуленттік күштердің әсерінен гравитациялық ядролар – протожұлдыздардың элементеріне үнемі қосылып жатады. Пайда болған глобула протожұлдыз басынан бастап гравитациялық ядролардан қалған айналмалы қозғалысқа ие болады. Глобула үлкейе бере ақырында ыстық болғандығы соншалық, оның ішінде атомдық синтездің реакциялары өте бастайды.

Қызудың белгілі бір шегіне жеткен кезде глобула өзінің қабығына айналған, қалған затты жарып, жан – жаққа шашыратып тастайды. Глобуланың сығылуы оның массасына прапорционалды түрде ұлғаяды. Ақырында ол атомдар өздерінің электрон қабықшаларын жоғалтатын температураға да жетеді. 15 млн градустық температурада ядролық синтез реакциялары басталады.

Сутегі ядролары орасан зор энергия бөле отырып, гелий ядроларын түзеді. Ағылшын астрофизигі А. Эддингтонның анықтағандай, біздің Күніміз осы ядролық реакциялар жүретін термоядролық қазан болып табылады. Оның ядросының температурасы 15 млн

градус, ал бетінің температурасы 60000С-ге тең. Эдингтон Күнді құрайтын газдың тұрақты тепе- теңдігін түсіндірді. Оның түсіндірмесі бойынша тартылыс күші газдардың сығылуын тудырады, ал сығылуға газдардың қысымы кері әсер етеді. А.Эддингтон, бұдан басқа радиациялық қысымның жұлдыздардың ішінде бар екендігін ескерді, ал сәуле шығару жұлдыздың ішінде интенсивті жүретін болғандықтан, радиациялық қысым да елеулі болуы тиіс.

Бұл жерде гелийді күл ретінде қалса, сутегі қанша уақыт жануы мүмкін деген сұрақ пайда болады. Жұлдыздың массасына байланысты бұл үрдіс ұзақ немесе жылдам болуы мүмкін. Массалары Күннің массасындай жұлдыздарда сутегі миллиардтаған жылдар бойы жануы мүмкін. Бірақ сутегінің қоры шексіз емес, олар қашан да болсын таусылады.

Бұл жағдайда галактикадағы сутегінің қоры таусылғаннан кейін 100 млн градус температурада гелий жана бастайды деп жорамалданып отыр. Ендігі күл оттегі мен көміртегі болады. Оттегі мен көміртегі жану үшін біздің күннің массасы жеткіліксіз. Бірақ осы кезге дейін де күнде елеулі процестер өтеді.

Гелий сутегіден ауыр, сондықтан ол жанып біткен соң орталықта жиналып қалады. Енді сутегі қабықтың ішінде жанады. Ал орталықта қалған гелийлік шар, қызған сайын үлкейе бастайды. Оның температурасы да көтеріле бастайды. Біздің Күнңің көлемі үлкейе бастайды. Бұл құбылыс бүкіл Күн жүйесін катастрофалық процестерге алып келеді. Мысалға, Жерде поляр мұздықтары еріп, мұхиттар буланып, планетаны қалың тұман қаптап, онда үздіксіз жаңбыр жауады. Гелийлік өрт оны қоршаған сутегілік қабықшаны жарып, нәтижесінде бүкіл планеталық жүйеге таралып, көптеген планеталардың атмосферасын жұлып кетіп, оларды өртеп жібереді.

Бұдан соң ядролық пеш сөнеді. Бірақ Күн гелийлік жарылыста жойылмайды. Жарылыстың ықпалы күн бетіне жеткенше оның сыртқы қабықшасы суыи бастайды. Гелий осыдан кейін қайта жиналып, жоғарыда көрсетілген реакция қайта басталады. Ішкі қабаттардағы температура өсіп, сыртқы қабаттардағы температура төмендейді. Ақырында атомдар түзілуге қажетті жағдайлар туып, фотондардың ағыны басталады.

Көп мөлшерде жылу бөлінумен қатар жүретін бұл үрдіс белгілі бір шекке жеткенде, Күннің қабықшасы кеңістікке шашырап кетеді, яғни күн жарылады. Сыртқы қабығынан айрылған Күн ақ карликке айналып, тып – тыныш бірнеше милиондаған жылдарға созылған тіршілігін жалғастыра береді.

Егер Күннің массасы үлкен болғанда сутегінің жану процесі басқа химиялық элементтердің, мысалы, неон, магний, кремний, фосфор, күкірт, никель, т.б. түзілгенге дейін жүре берер еді. Бұл элементтердің барлығы бір-біріне кигізілген матрешкалар секілді жанатын еді, мысалы, магний – неондық қабықта, фосфор - кремнийлік қабықта және т.б. Бірақ, темірге жеткенде бұл процес тоқтайды. Себебі, темір жанбайды. Бірақ қысым мен температура жоғарылағандығы соншалық, ең соңында электрондар мен протондар бір-бірімен қысылысып, нәтижесінде тек нейтрондар ғана қалатын жағдайға жетеді.

Олардың алатын орны аз болатындықтан жұлдыздардың орталық өзегі одан ары сығылады, сонымен қатар қосымша энергия бөледі, бұл энергияның әсерінен сығылу процесі тездетіле түседі. Нәтижесінде көптеген нейтринолар пайда болады, бұл әлсіз бөлшектер жүйеден тез арада сыртқа шығып кетеді. Жұлдыздардың орталық бөлігінде энергия жетпегендіктен сығылу қайтадан күшейеді. Нейтринолардың ағыны ұлғаяды, бірақ олар енді жұлдыздардан бөлініп шығып кете алмайды, себебі сыртқы қабаттар