Семей 2013 Мазмұны

Табиғатта уран мен торийдің үш изотоны бар,олар оны алуға ядорлық жанар май немесе шикізат ретінде қызмет ете алады:

1)_- табиғи уранда оның құрамы шамамен 0,7%:

2)_- табиғи уранда оның құрамы шамамен 99,3%-мына схема бойынша плутонийдің трансурандық элементін алуға қолданады:

3)_-мына схема бойынша_ жасанды ядорлық жанар май алуға шикізат ретінде қызмет етеді:

Баяу нейтрондарда жүретін реактордың схемасын қарастрайық.Реактордың активті зонасында жылу бөлетін элементтер (ЖБЭЛ-тер) 1 және баяулатқыш 2 ( онда нейтрондар жылулық жылдамдыққа дейін баяулайды) орналасқан. ЖБЭЛ-тер арасыбөлінген нейтрондарды әлсіз жұтатын, герметикалық қабықшамен орлған материалдан тұратын блоктар болып табылады. Ядро бөлінген кезде бөлінетін энергия есебінен ТВЭЛ-дер қызады, сондықтансуыту ншін олар жылу тасымалғыштың ағынына 3 орналыстырылады. Активті зона нейтрондардың ағып кетуін азайту үшін шағылдырғышпен 4 қоршаған. Реактордың стационар жұмыс режимін ұстап тұру нейтрондарды өте күшті жұтатын материалдан, мысалы бордан немесе кадмийден жасалған реттелетін стерженьдер 5 көмегімен жүзеге асады. Реактордағы жылу тасымалдағыш ретінде су, сұйық натрий және т.б. қызмет етеді. Бу генератордағы жылу тасымалдағыш бі турбинасына келетін буға өз жылуын береді. Турбина тоғы электр желісінен келетін электр генераторды айналдырады.

Әрбір элементар бөлшектің антибөлшегі бар, ол үстіне тильда белгісі қойылын сол символмен белгленеді.

Фотонның _-және_- мезондардың анти бөлшектері сол бөлшектерге теңдес. Бұл бөлшектер ақиқат нейтрал болып табылады, олар аннигиляцияға қабілетті емес. Бірақ барлық элементар бөлшектердің іргелі қасиеті болып табылатын өзара түрленулерге ұшырайды.

Элементар бөлшектер үш топқа бірігеді:фотондар, флептондар және адрондар.



Андрондар квактерден тұрады. Әрбір М мезон бір q кварктен және бір q антикварктен, ал әрбір В барион үш q квартен тұрады:

Кварктың алты типі бар, лептондар тәрізді үш дублет немесе үш ұрпақ (u, d), (c, s), (t, b) түзеді.

1. 
   жоғарғы (up) – u
   
2. 
   төменгі (down)– d
   
3. 
   «очарованнай» (charm) – c
   
4. 
   «странный» (strange) – s
   
5. 
   «истинный» (true) – l
   
6. 
   «прелестный» (beauty) – b
   

Электрон мен позитрон антибөлшек жұбының мысалы. Позитронның бар болуын теория жүзінде 1930ж. Дирак болжады, ал эксперимент жүзінде 1932 ж. Андерсон дәлелдеді.

Практикада әрбір бөлшектің анти бөлшегі бар. Бөлшек пен анти бөлшектің массасы, өмір сүру уақыты және спині бірдей. Қалған сипаттамалары, оның ішінде электр заряды мен магнит моменті модулі бойынша тең, бірақ таңбасы бойынша қарама-қарсы. Протон p және анти протон _, нейтрон n және анти нейтрон _, нейтрино _e және анти нейтроино_e, электрон е^- және анти электрон е⁺ бөлшек пен анти бөлшектің мысалы болып табылады.

Бөлшек пен анти бөлшектің әсерлесуі олардың аннигиляциясына әкеледі. «Аннигиляция» термині «жоғалу» деп аударылады, бірақ та оны сөздің тура мағынасында түсінуге болмайды. Электронның позитронмен аннигиляция процесі нәтижесінде екі (сирек үш) жоғары энергиялы фотон (γ – квант) туады.

Электрон-позитрон жұбының туу және аннигиляция процестері материяның түрлі формаларының өзара байланысының мысалы болып табылады: бұл процестерде зат пішініндегі материя электромагниттік пішініндегі материяға айналады және керісіше.

Атомның ішкі электроны жұлып шығарылсын дейік. Осы жағдайда сыртқы электрон төмен секріп түсіп, ішкі электронның орнын басқан болсын; сонда энергиясы әдеттегіден мың есе басым фотон шығарылған болар еді. Бұл фотонның толқын ұзындығы кқрінетін жарықтың толқын ұзындығынан жүздеген немесе мыңдаған есе қысқа болар еді. Толқын ұзындығы 0,01 <λ<10 нм аралығында болатын осындай фотондар рентген сәулесі деп аталады.

Рентген сәулелері жылдам электрондармен қатты нысаналарды атқылаған кезде пайда болады. Рентген сәлелерін алу үшін арнаулы рентген түтікшесі қолданылады. Сондай рентген түтікшелердің сыртқы түрі және схемасы 15.1-суретте көрсетілген.

Түтікшенің катоды мен аноды арасындағы потенциалдар айырмасын өзгерте отырып, әлгі термоэлектрондардың жылдамдығын, демек кинетикалық энергиясын өзгертуге болады. Сөйтіп түтікшенің жұмыс істеу режимін қалауымызша өзгертіп, рентген сәулелерін әр түрлі жағдайларда қоздыруға болады. Қоздырылу жағдайларына қарай рентген сәлелері тежеулік (тормозное) рентген сәулелері және сипаттамалық (характеристическое) рентген сәлелері деп екіге бөлінеді.

Рентген түтікшесіндегі кернеуді өсіргенде тұтас спектрмен қатар сызықтық спектр байқалады. Ол жеке сызықтардан тұрады және антикатод затына тәуелді. Әрбір элементтің өзіне тән сызықтық спектрі болады. Сондықтан осындай спктрлер сипаттамалық деп аталады.

Рентген түтікшесіндегі кернеудің өсуімен тұтас спектрдің қысқа толқындық шекарасы ығысады, ал сипаттамалық спектр сызықтарының орналасуы өзгермейді тек интенсивтіктері өседі.

Сипаттамалық рентген сәулесі анодқа соғылатын электрондар энергиясы атомының ішкі қабаттарынан электронды жұлып шығару үшін жеткілікті болғанда байқалады. Бұл сәуленің сипаттамалық деп аталу себебі, ол анод затын сипайтайды, ол зат табиғатына тәуелді, ал үдеткіш потенциалға тәуелді емес. Әрбір элемент жеке әлде химиялық қосынды түрінде тұрғанына қарамастан нақты тек өзіне тән спектр береді. Мәселен, І₁ йод атомының және І₂йод молекуласының сипаттамалық спектрі бірдей болады. Рентген сипаттамалық спектрлер осынысымен қатар оптикалық спектрлерден қатты өзгеше болады, өйткені бір элементтің атомдық күйдегі және молекулалық күйдегі оптикалық спектрлері біріне бірі тіпті ұқсамайды. Рентген спектрлері оптикалық спектрлер сияқты күрделі емес, қарапайым. Бұлар K, L, M, N және Oәріптерімен белгіленетін бірнеше сериялардан тұрады. Әрбір серия бірнеше сызықтан ғана тұрады және бұлар жиіліктің өсу ретіне қарай α,β,γ ... (K_α , K_β , K_γ , L_α , L_β , L_γ ,…т.т) индекстермен белгіленеді. Әр түрлі элементтердің сипаттамалық рентген спектрлері өзара ұқсас, бұлар элементтердің Z атомдық нөмірі артқан сайын рентген спектрі бүтіндей қысқа толқындар алқабына қарай өз құрылымын өзгертпей тек жылжып отырады. 15.2-суретте кейбір элементтердің К-сериясы келтірілген. Бұл серия ең қарапайым, рентген сипаттамалық спектрінің қысқа толқынды сериясы, K_α , K_β , K_γүш сызықтан тұрады. Осы серияның K_α – сызығы ең ұзын толқынды, интенсивті және дублеттік құрылымы бар. K_β , K_γсызықтары да дублет, бірақ бұларды ажырату қиынырақ.

Элементтердің сипаттамалық рентген спектрінің басқа серияларының (L, M, N)құрылымы күрделірек, бірақ бұларда да сызықтар саны аз болады. Рентген спектрінің пайда болу схемасы 15.3-суретте берліген.

Атомды сипаттамалық рентген сәлесін шығаратындай қоздыру үшін оның ішкі электрондарының біреуі шығарылса, онда босаған орынға сыртқы қабықтардың (L, M...) біреуінен электрон көше алады. Сонда К-серия пайда болады. Басқа сериялар да осылай пайда болады. К-сериямен бірге міндетті түрде басқа сериялар да байқалады. Өйткені К-серия сызықтары шығарылғанда L, Mжәне т.б. қабықтардағы деңгейлер босайды да, бұларды жоғарырақ орналасқан қабықтардың электрондары толтыратын болады. Электрондар энергиясы Е=0 күйлерден көшу жасағанда кез келген серия шетіне қысқа толқын жағынан жалғасып жататын рентген сәулесінің тұтас спектрінің пайда болуына себепші болады.

Рентгендік сызыктық спектр мен оптикалық сызыктык спектр арасындағы түбірлі айырмашылыктың бірі мынау: оптикалық жүтылу спектрлері тиісті элементтердің бас сериясының шығару сызыктарымен дэл келетін жеке сызықтардан түрады. Рентгендік жүтылу спектрі рентгендік шығару спектріне үксамайды: бүлар үзын толкынды айкын шеті бар бірнеше жолақган түрады (15.4-сурет).

Рентген сәулесі зат арқылы өткенде оның _ жұтылу коэффиңиенті толкын ұзындығының өсуімен жалпы артады. Бірақ кайсыбір λ_к мәнінде ол шұғыл төмендейді, бүдан кейін қайтадан жайлап арта бастайды.

Рентген сәулесінің затта жүтылуының осындай ерекшелігі оңай түсіндіріледі. Рентген сәулесінің толқын үзындығы К-деңгей қоздырылатындай, демек, қалған басқалары да қоздырылатындай қыска болсын дейік. Осының арқасында зат арқылы отетін шоқтың интенсивтігі кемиді. Толқын үзындығын өсіргенде, λ-ның қайсыбір мәнінен бастап, рентген квантының энергиясы енді К-деңгейді коздыру үшін жеткіліксіз болады. Нэтижесінде жүтылу шүғыл төмендейді. Жүтылу жолағының К-шеті деп аталатын пайда болады. Толқын үзындығын бүдан эрі өсіргенде жүтылу қисығында жаңа, жүтылудың L-шеті байқалады,ол L_I, L_II, L_III деп максимумнан түрады. Толкын үзындығы тағы бүдан эрі қарай өзгергенде жүтылу жолағының бес максимумы бар М-шеті пайда болады. Сонымен, мысалы, жұтылу жолағының К-шеті (λ_k) К-деңгейдің қоздырылуы
тоқталуымен байланысты. Демек, бұл λ_к толкын ұзындығы К-электронның
Е_к байланыс энергиясын сипаттайды:

15.5. Сипаттамалық рентген спектрі сызықтарының нәзік түзілісі.

Сипаттамалық спектр сызыктарын егжей-тегжейлі зерттегенде бұлардың нәзік түзілісі анықталған. Сонда К-серияның барлық сызыктары дублет, ал басқа сериялар сызықтарының түзілісі күрделірек болады. Сызыктардың осы мультиплеттік түзілісі атомның рентгендік деңгейлерінің (термдерінің) мультиплеттік түзілісінің эсерінен болады.

Көп электронды атомның рентгендік деңгейлерінің (термдерінің) схемасын карастырайық (15.5-сурет). Тұйықгалған электрондық қабык үшін L, S жэне J кванттық сандары нөлге тен болғандықтан, бір электронынан айрылған кабықтың L, S жэне J сандары шығарылған электронның l,s және j сандарымен дәл келеді. Сондыктан рентгендік деңгейлер схемасы сутегі тәрізді атомның деңгейлер схемасына ұксас болады.

15.5-суретте деңгейлердің белгіленулері көрсетілген. К-деңгей дара. Осы деңгейге ls-қабықтағы кемтік сәйкес келеді. L -деңгей L_I, L_II, L_III үш кұраушыдан тұрады. Осы үш термнің ең төменгісі 2 S_1/2-қабыкшадағы кемтікке сәйкес келеді. L_II, L_III термдеріне сәйкес келетін 2Р_1/2 жэне 2Р_3/2 деңгейлерінің энергиялары спин-орбиталық байланыс әсерінен әртүрлі болады.

Электрондардың жоғарғы деңгейлерден төменгі деңгейлерге көшулері
рентгендік кванттардың шағарылуымен қабаттаса жүреді және бұлар
электромагниттік сәуле үшін кәдімгі сұрыптау ережелеріне бағынады. Сонда
әр түрлі деңгейлер арасындагы көшулер l орбиталык жэне j ішкі кванттык
сан үшін сүрыптау ережелерімен анықталады:
_ (15.1)
Мэселен, 2S_1/2-деңгейден 1S_1/2-деңгейге көшу мүмкін емес.

Мозли заңы. Атомның әрбір электроны ядро мен "ішкі" және
"сыртқы" электрондар тудыратын электр өрісінде болады. Сыртқы
электрондар өрісінің ішкі электрондар энергиясына ешқандай әсері жоқ десе
де болады. Сондықтан рентгендік деңгейлердің энергиясы бірінші жуықтауда
сутегі тәрізді атомдар формуласына ұқсас формуламен есептеледі:
_ (15.2)
Сутегі атомы формуласынан айырмашылығы бүл формулада _түзетуі
бар. Осы түзету тасалау (экрандау) түрақтысы деп аталады; ол ядро өрісінің
электрондармен экрандалуын ескереді. _ Z-ке тәуелді емес деуге болады,
бірақ п мен l-ге тэуелді. Жеңіл атомдардың K-кабығындагы электрондар
үшін осы қабыктың негізінен екінші электроны экрандаушы әсер етеді; осы
жағдайда _1. Жеңіл атомдардың L-қабыгының электрондар үшін _8. _ның дәл мәндері тек тәжірибе жүзінде анықталуы мүмкін. Электронынан айрылған атом энергиясы оң таңбалы. Сондықтан, (15.2) формула мен сутегі атомы үшін формуланың таңбалары әр түрлі болады.

Энергияның сақталу заңына сәйкес рентген кванттарының энергиясы