Билет 24 (от Антона)

Если полупроводник чистый( без примесей), то он обладает собственной проводимостью

1) электронная ( проводимость "n " - типа)

При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.

Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля.

Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.

2) дырочная ( проводимость " p" - типа )

При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".

Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда.

Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.

Полупроводники при наличии примесей

1) донорные примеси ( отдающие )

- являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике.

Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки.

2) акцепторные примеси ( принимающие )

- создают "дырки" , забирая в себя электроны.

Это полупроводники " p "- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны.

Билет 25

1 Ядерная реакция – взаимные превращения ядер атомов и одиночных частиц при взаимодействии с другими ядрами и частицами

А + а = B + b

Где А – исходное число, а – бомбандирующая частица, B – конечное ядро, b – испускаемая частица. Для осуществления ядерных реакций под действием положительно заряженных частиц необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления сил кулоновского отталкивания. При малых энергиях бомбандирующих частиц ядерные реакции происходят в два этапа :

1. ядро поглощает частицу и образуется составное ядро в возбуждённом состоянии, энергия частицы распределяется между всеми нуклонами составного ядра.

2. В следствии обмена энергией между нуклонами на одном из них может сконцентрироваться энергия, достаточная для преодоления действий ядерных сил и вылететь из ядра.

В итоге из исходного ядра получается конечное ядро и испускаемая частица.

Ядерные реакции бывают двух видов: эндотермические( с поглощением энергии) и экзотермические( выделение энергии). Если сумма масс исходного ядра и частиц, вступающих в реакцию, больше суммы масс конечного ядра и испускаемых частиц, то энергия выделяется и наоборот.

2 Одним из особых типов ядерных реакция является реакция деления тяжёлых ядер.

Деление тяжелых ядер – реакции деления ядер элементов, расположенных в конце периодической системы химических элементов, в результате которого выделяется огромное количество энергии (порядка 200 МэВ). Это происходит потому что тяжёлые ядра с меньшей удельной энергией связи ядра в ходе деления превращаются в ядра химических элементов из середины периодической таблицы с большей удельной энергией связи, поэтому энергия , приводящая к появлению ядер с большей удельной энергией, должна выделится( пример: тяжёлый уран U с энергией связи = 7,6 МэВ делится на криптон Kr с энергией связи = 8,8 МэВ и в итоге выделяется 200 МэВ).

Для этого деления ядра бомбандируют нейтронами, так как он достаточно тяжёл ( по сравнения с электронами) и электрически нейтрален.

Цепной реакцие деления называется самоподдерживающаяся реакция деления тяжёлых ядер, непрерывно воспроизводящие нейтроны, которые делят новые ядра. (пример: ядерный взрыв)

Характеристикой реакции деления является коэффициент размножения нейтронов k-отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов предыдущего поколения. Если k=0 число не изменяется. Если k>1 общее число нейтронов увеличивается и возможно их неконтролируемое размножение, приводящее к взрыву. При k<1 число уменьшается и реакция с течением времени прекращается.

3 Ядерный реактор

Это устройство для осуществления управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер. В ходе реакции освобождается энергия, которую можно использовать для производства электрической энергии.

Строение ядерного реактора:

1. Активная зона, содержащая горючее, которое находится в твелах – тепловыделяющих элементах. Именно в твелах происходит цепная реакция. Активная она окружена отражателями нейтронов, возвращающих их назад внутрь активной зоны. Чаще всего в качестве горючего используют уран и плутоний.

2. Замедлитель быстрых нейтронов (графит, тяжёлая вода, органические жидкости).Если скорость нейтронов < 0.1 эВ то его называют тепловым, так как их скорость близка к скорости теплового двигателя, а если > 0.1 МэВ то их называют быстрыми. Замедлитель эффективно отбирает энергию от быстрых нейтронов, рождающихся в реакции.

3. Система охлаждения – теплоноситель для отвода из активной зоны реактора выделяющейся в ней энергии (вода, газ). Вода нагревается стенками твелов до 300 градусов Цельс под большим давлением и выводится из активной зоны. Далее вода превращается в пар и направляется к паровой турбине, которая применяется для генерации электрической энергии.

4. Система регулирования предназначена для управления цепной реакцией. В системе регулирования используется кадмий, бор. Это так называемые поглотители – вещества, активно поглощающие нейтроны. Если стержни с поглотителями ввести в активную зону, то коэффициент размножения нейтронов уменьшится и на оборот. Так достигается управление реакцией.

5. Система безопасности – оболочка из бетона с железным наполнителем ( для зашиты окружающего пространства от ионизирующего излучения компонентов топлива и продуктов ядерной реакции).

Преимущества атомной электростанции:

1. Не потребляет кислород и органическое топливо

2. Не загрязняет окружающую среду продуктами сгорания органического топлива

Опасные факторы воздействия АЭС на окружающую среду:

1. Нарушение теплового баланса в окрестности АЭС

2. Радиоактивные отходы

3. Радиоактивные загрязнение местности

4. Опасность экологической катастрофы

Одним из видов ядерных реакций является реакция синтеза легких ядер, эффективно притекающих при сверхвысоких температурах и самоподдерживающиеся за счёт значительного выделения в них энергии. Такие реакции называются термоядерными.