Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЯД)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)
Большая Советская Энциклопедия (ЯД)
Ядамсурэн Уржингийн
Ядамсурэ'н Уржингийн (р. 1905, Восточный аймак), монгольский живописец. Учился в Московском художественном институте им. В. И. Сурикова (1930-е гг.). В произведениях Я. («Народный сказитель», 1958, Музей изобразительных искусств МНР, Улан-Батор; «Победоносный герой», совместно с Уржином) техника и приёмы национальной живописи удачно сочетаются с методами европейского письма.
У. Ядамсурэн. «Три печальных холма». Гуашь. 1962. Музей изобразительных искусств МНР. Улан-Батор.
Ядерная авария
Я'дерная ава'рия , вызывается неконтролируемым течением цепной реакции в ядерном реакторе .
Неконтролируемое протекание цепной реакции во всём объёме активной зоны ядерного реактора практически невозможно – система управления и защиты реактора исключает возникновение подобной ситуации. Однако при значительных геометрических размерах современных мощных энергетических реакторов возможно возникновение локальных кратковременных очагов критичности, что может привести к нежелательным последствиям, например возникновению повреждений в реакторе или его активной зоне в результате возрастания тепловыделения сверх допустимого значения. Такой тепловой всплеск может быть вызван, например, смещением тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) со своих мест, ошибочным извлечением стержня регулирования.
Я. а. может быть также обусловлена образованием критической массы в объёмах или устройствах, содержащих делящиеся материалы. Соблюдение правил техники безопасности при работе с делящимися веществами практически полностью исключает возможность возникновения Я. а. такого рода.
Ю. И. Корякин.
Ядерная батарея
Я'дерная батаре'я , атомная батарея, источник тока, преобразующий энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, в энергию электрического тока (см. Радиоактивность ). Я. б. используют преимущественно в портативной радиоаппаратуре, наручных часах, слуховых аппаратах, измерительных приборах. В зависимости от способа превращения ядерной энергии в электрическую Я. б. можно разделить на 2 типа: 1) с прямым зарядом электродов, при котором заряженные частицы, вылетающие с одного электрода (эмиттера), накапливаются на другом электроде (коллекторе), образуя разность потенциалов; 2) с преобразованием кинетической энергии испускаемых заряженных частиц в электрическую энергию при помощи промежуточных сред – газообразных, жидких или твёрдых; в этом случае используют явления контактной разности потенциалов электродов в ионизированном газе, электрохимические генерации энергии из радикальных и молекулярных продуктов, образующихся под действием радиоактивного излучения на электролит, а также полупроводниковые р —n -переходы. Источником заряженных частиц (b-частиц, a-частиц, осколков деления ядер) в Я. б. служат либо радиоактивные изотопы, либо нерадиоактивные элементы (например, серебро), активируемые в ядерном реакторе при нейтронном облучении.
Н. С. Лидоренко.
Ядерная бомба
Я'дерная бо'мба , авиационная бомба с ядерным зарядом ; один из видов ядерных боеприпасов. Сбрасывается с самолётов или других летательных аппаратов для поражения различных целей. См. также Атомная бомба .
Ядерная геология
Я'дерная геоло'гия , см. Радиогеология .
Ядерная силовая установка
Я'дерная силова'я устано'вка , ядерная энергетическая установка, предназначена для использования, как правило, на транспортных средствах.
Основная сфера применения Я. с. у. – атомный флот . Это объясняется рядом преимуществ Я. с. у. перед корабельными установками на обычном топливе: практически неограниченная автономность плавания, большая мощность на валу, и, как следствие, возможность длительно использовать высокую скорость хода. Я. с. у. состоит из ядерного реактора с оборудованием и паро– или газотурбинной установки, посредством которых тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или в электрическую энергию. Наибольшее распространение в Я. с. у. получили водо-водяные реакторы под давлением.
Преимущественное использование Я. с. у. на судах, в первую очередь на подводных лодках, обусловлено тем, что Я. с. у. при работе не требуют кислорода, благодаря чему подводные лодки могут более длительное время находиться в погруженном состоянии. В 1959 в Советском Союзе было построено первое невоенное судно с Я. с. у.– атомный ледокол «Ленин» . В дальнейшем были построены более мощные атомные ледоколы – «Арктика» (1974) и «Сибирь» (1977). В 60—70-х гг. за рубежом также были построены транспортные экспериментальные суда невоенного назначения, оснащенные Я. с. у., – «Саванна» (США), «Отто Ган» (ФРГ), «Муцу» (Япония).
В разное время в ряде стран велись разработки воздушно транспортных средств с Я. с. у. (самолётов, дирижаблей), однако к 1978 работа по ним не вышла за рамки технико-экономических исследований и проектных проработок. Несколько дальше продвинулись работы по Я. с. у. для космических летательных аппаратов ; например, в США (проект Nerva) работы были доведены до стадии стендовых испытаний.
Ю. И. Корякин.
Ядерная спектроскопия
Я'дерная спектроскопи'я , раздел ядерной физики, посвященный изучению дискретного спектра ядерных состояний – определение энергии, спина ,чётности ,изотонического спина и др. квантовых характеристик ядра в основном в возбуждённых состояниях. Значение этих данных необходимо для выяснения структуры ядер и получения сведений о силах, действующих между нуклонами (см. Ядро атомное ). Установление перечисленных характеристик производится путём измерения энергий, интенсивностей, угловых распределений и поляризаций излучений, испускаемых ядром либо в процессе радиоактивного распада, либо в ядерных реакциях . Получение спектроскопических данных по исследованию радиоактивного распада часто называется спектроскопией радиоактивных излучений, причём различают a-, b– и g-спектроскопии в соответствии с типом излучений. В ядерно-спектроскопических исследованиях, основанных на использовании ядерных реакций, отчётливо выделены 3 направления: применение так называемых прямых ядерных реакций , кулоновского возбуждения ядра и резонансных реакций. В последнем направлении особое место занимает так называемая нейтронная спектроскопия (изучение энергетических зависимостей вероятностей ядерных реакций, вызываемых нейтронами).
Арсенал технических средств современной Я. с. чрезвычайно разнообразен. Он включает в себя магнитные спектрометры для измерения энергий заряженных частиц, кристалл-дифракционные спектрометры для измерения энергий g-излучения, различные детекторы ядерных излучений , позволяющие регистрировать и измерять энергию частиц и g-квантов по эффектам взаимодействия быстрых частиц с атомами вещества (возбуждение и ионизация атомов). Среди спектрометрических приборов этого типа большое значение приобрели твердотельные детекторы (см. Сцинтилляционный счётчик ,Полупроводниковый детектор ), сочетающие сравнительно хорошее энергетическое разрешение (относительная точность измерения энергии ~ 1—10%) с высокой «светосилой» (доля эффективно используемого излучения), достигающей в некоторых приборах величин, близких к 1 (энергетическое разрешение лучших магнитных спектрометров 0,1% при светосиле около 10-3 ).
Благодаря появлению полупроводниковых детекторов и развитию ускорительной техники (см. Ускорители заряженных частиц ), а также применению ЭВМ (для накопления и обработки экспериментальных данных и для управления экспериментом) стало возможным создание автоматизированных измерительных комплексов, позволяющих получить большие объёмы систематизированной прецизионной информации о свойствах ядер (см. рис. ).
Методы Я. с. применяются практически во всех ядерных исследованиях, а также за пределами физики (в биологии, химии, медицине, технике); например, активационный анализ опирается на данные о схемах распада радиоактивных изотопов; Мёссбауэра эффект , первоначально использовавшийся в Я. с. как метод измерения времён жизни возбуждённых состояний ядер, применяется для исследования электронной структуры твёрдого тела, строения молекул и др. Данные Я. с. необходимы также при химических, биологических и других исследованиях методами изотопных индикаторов.
Лит.: Альфа-, бета– и гамма-спектроскопия, пер. с англ., М., 1969. См. также лит. при ст. Ядро атомное .
А. А. Сорокин.
Блок-схема измерительного комплекса (на базе синхроциклотрона ОИЯИ) для изучения схем распада нейтронно-дефицитных ядер, образующихся при бомбардировке ядер мишени (например, Ta) протонами с энергией до 680 Мэв .
Ядерная техника
Я'дерная те'хника, отрасль техники, использующая ядерную энергию ; совокупность технических средств и организационных мероприятий, связанных с техническим использованием ядерных свойств различных веществ. Основные направления Я. т.– реакторостроение, производство ядерного топлива , изготовление тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов , переработка отработавшего ядерного топлива, изотопов разделение , производство и применение радиоактивных изотопов , разработка методов и средств защиты организма от излучения . С Я. т. тесно связаны промышленным получение конструкционных материалов для ядерных реакторов, в частности графита ,тяжёлой воды ,циркония ,бериллия и др.; создание надёжных систем автоматического регулирования и управления реакторами и ядерными силовыми установками ; разработка рациональных систем отвода и использования тепла, выделяющегося в реакторе; разработка теории и методов расчёта ядерно-физических и тепловых процессов и многие другие научно-технические проблемы.
Ядерная физика
Я'дерная фи'зика, раздел физики, посвященный изучению структуры атомного ядра, процессов радиоактивного распада и механизма ядерных реакций . Придавая этому термину более общий смысл, к Я. ф. часто относят также физику элементарных частиц . Иногда разделами Я. ф. продолжают считать направления исследований, ставшие самостоятельными ветвями техники, например ускорительную технику (см. Ускорители заряженных частиц ),ядерную энергетику . Исторически Я. ф. возникла ещё до установления факта существования ядра атомного . Возраст Я. ф. можно исчислять со времени открытия радиоактивности .
Канонизированного деления современной Я. ф. на более узкие области и направления не существует. Обычно различают Я. ф. низких, промежуточных и высоких энергий. К Я. ф. низких энергий относят проблемы строения ядра, изучение радиоактивного распада ядер, а также исследования ядерных реакций, вызываемых частицами с энергией до 200 Мэв. Энергии от 200 Мэв до 1 Гэв называются промежуточными, а свыше 1 Гэв — высокими. Это разграничение в значительной мере условно (особенно деление на промежуточные и высокие энергии) и сложилось в соответствии с историей развития ускорительной техники. В современной Я. ф. структуру ядра исследуют с помощью частиц высоких энергий, а фундаментальные свойства элементарных частиц устанавливают в результате исследования радиоактивного распада ядер.
Обширной составной частью Я. ф. низких энергии является нейтронная физика, охватывающая исследования взаимодействия медленных нейтронов с веществом и ядерные реакции под действием нейтронов (см. Нейтронная спектроскопия ). Молодой областью Я. ф. является изучение ядерных реакций под действием многозарядных ионов. Эти реакции используются как для поиска новых тяжёлых ядер (см. Трансурановые элементы ), так и для изучения механизма взаимодействия сложных ядер друг с другом. Отдельное направление Я. ф. – изучение взаимодействия ядер с электронами и фотонами (см. Фотоядерные реакции ). Все эти разделы Я. ф. тесно переплетаются друг с другом и связаны общими целями.
В Я. ф. (как и во всей современной физике) существует резкое разделение эксперимента и теории. Арсенал экспериментальных средств Я. ф. разнообразен и технически сложен. Его основу составляют ускорители заряженных частиц (от электронов до многозарядных ионов), ядерные реакторы , служащие мощными источниками нейтронов, и детекторы ядерных излучений , регистрирующие продукты ядерных реакций. Для современного ядерного эксперимента характерны большие интенсивности потоков ускоренных заряженных частиц или нейтронов, позволяющие исследовать редкие ядерные процессы и явления, и одновременная регистрация нескольких частиц, испускаемых в одном акте ядерного столкновения. Множество данных, получаемых в одном опыте, требует использования ЭВМ, сопрягаемых непосредственно с регистрирующей аппаратурой (см. Ядерная спектроскопия ). Сложность и трудоёмкость эксперимента приводит к тому, что его выполнение часто оказывается посильным лишь большим коллективам специалистов.
Для теоретической Я. ф. характерна необходимость использования аппаратов разнообразных разделов теоретической физики: классической электродинамики , теории сплошных сред, квантовой механики ,статистической физики ,квантовой теории поля . Центральная проблема теоретической Я. ф. – квантовая задача о движении многих тел, сильно взаимодействующих друг с другом. Теорией ядра и элементарных частиц были рождены и развиты новые направления теоретической физики (например, в теории сверхпроводимости , в теории химической реакции), получившие впоследствии применение в других областях физики и положившие начало новым математическим исследованиям (обратная задача теории рассеяния и её применения к решению нелинейных уравнений в частных производных) и др. Развитие теоретических и экспериментальных ядерных исследований взаимозависимо и тематически связано. Стоящие перед Я. ф. проблемы слишком сложны и лишь в немногих случаях могут быть решены чисто теоретическим или эмпирическим путём. Я. ф. оказала большое влияние на развитие ряда других областей физики (в частности, астрофизики и физики твёрдого тела) и других наук (химии, биологии, биофизики).
Прикладное значение Я. ф. в жизни современного общества огромно, её практические приложения фантастически разнообразны – от ядерного оружия и ядерной энергетики до диагностики и терапии в медицине (см. Радиология ). Вместе с тем (и это является специфической особенностью Я. ф.) она остаётся той фундаментальной наукой, от прогресса которой можно ожидать выяснения глубоких свойств строения материи и открытия новых общих законов природы.
Лит. см. при ст. Ядро атомное .
И. С. Шапиро.
«Ядерная физика»
«Я'дерная фи'зика», научный журнал Отделения ядерной физики АН СССР. Основан в 1965, издаётся в Москве. Выходит 2 тома в год по 6 выпусков в каждом. Публикует оригинальные статьи, рассчитанные на специалистов по физике атомного ядра, физике элементарных частиц, физике частиц высоких энергий, физике космических лучей. Тираж (1978) около 1000 экз. Переиздаётся в США на английском языке (с 1965).
Ядерная фотографическая эмульсия
Я'дерная фотографи'ческая эму'льсия,фотографическая эмульсия , предназначенная для регистрации следов заряженных ядерных частиц. Используется в ядерной физике , физике элементарных частиц и космического излучения, для авторадиографии и в дозиметрии ядерных излучений. Первым применением фотоэмульсии в ядерной физике можно считать исследования А. А. Беккереля , который в 1896 обнаружил радиоактивность солей U по вызываемому ими почернению фотоэмульсии. В 1910 японский физик С. Киносита показал, что зёрна галогенида серебра обычной фотоэмульсии становятся способными к проявлению, если через них прошла хотя бы одна a-частица. В 1927 Л. В. Мысовский с сотрудниками (СССР) изготовил пластинки с толщиной эмульсионного слоя 50 мкм и наблюдал с их помощью рассеяние a-частиц на ядрах эмульсии. В 30-х гг. началось изготовление Я. ф. э. со стандартными свойствами, с помощью которых можно было регистрировать следы медленных частиц (a-частиц, протонов). В 1937—1938 М. Блау и Г. Вомбахер (Австрия) и А. П. Жданов с сотрудниками (СССР) наблюдали в Я. ф. э. расщепления ядер, вызванные космическим излучением. В 1945—1948 появились Я. ф. э., пригодные для регистрации слабо ионизующих однозарядных релятивистских частиц, метод Я. ф. э. стал точным количественным методом исследований.
Я. ф. э. отличается от обычной фотоэмульсии двумя особенностями: отношение массы галогенида серебра к массе желатины в 8 раз больше; толщина слоя, как правило, в 10—100 раз больше, достигая иногда 1000—2000 мкм и более (стандартная толщина фирменных Я. ф. э. 100—600 мкм ). Зёрна галогенида серебра в эмульсии имеют сферическую или кубическую форму, их средний линейный размер зависит от сорта эмульсии и обычно составляет 0,08—0,30 мкм .
Заряженные частицы или электромагнитное излучение, связанное с ядерными реакциями, вызывают в Я. ф. э. действие, аналогичное свету. Процесс проявления играет роль сильного увеличения первоначального слабого эффекта (скрытого фотографического изображения ), подробно тому как лавинный разряд в Гейгер-Мюллера счётчике или бурное вскипание пузырьков в пузырьковой камере многократно увеличивают слабые эффекты, связанные с начальной ионизацией, производимой заряженной частицей. Ядерные частицы, как правило, обладают большой энергией, благодаря чему они могут создавать центры чувствительности в лежащих на их пути зёрнах галогенида серебра. После фиксирования Я. ф. э. вдоль следа частицы образуется цепочка чёрных зёрен. Следы частиц наблюдают с помощью микроскопа при увеличении 200—2000.
В ядерной физике эмульсии обычно используют в виде слоев, нанесённых на стеклянные подложки. При исследовании частиц высоких энергий (на ускорителях или в космическом излучении) их иногда укладывают в большие стопки в несколько сотен слоев. Объём стопок доходит до десятков л ; образуется практически сплошная фоточувствительная масса. После экспозиции отдельные слои могут быть наклеены на стеклянные подложки и обработаны обычным образом. Положение слоев точно маркируется, благодаря чему траекторию частиц легко прослеживать по всей стопке, переходя от слоя к слою.
Свойства следа, оставленного в эмульсии заряженной частицей, зависят от её заряда Z, скорости v и массы М . Так, остаточный пробег частицы (длина следа от его начала до точки остановки) при данных е и v пропорционален М; при достаточно большой скорости v частицы плотность зёрен (число проявленных зёрен на единицу длины следа) g ~ e2/v2 . Если плотность зёрен слишком велика, они слипаются в сплошной чёрный след. В этом случае, особенно если е велико, мерой скорости может быть число d-электронов, образующих на следе характерные ответвления. Их плотность также ~ e2/v2 . Если е = 1, а v ~ с (с – скорость света), то след частицы в релятивистской Я. ф. э. имеет вид прерывистой линии из 15—20 чёрных точек на 100 мкм пути (рис. 1 ). В Я. ф. э. можно измерять рассеяние частицы, среднее угловое отклонение на единицу пути: j ~ e/pv (р— импульс частицы). Я. ф. э. можно поместить в сильное магнитное поле и измерить импульс частицы и знак её заряда, что позволяет определить заряд, массу и скорость частицы. Достоинства метода Я. ф. э. – высокое пространственное разрешение (можно различать явления, отделённые расстояниями < 1 мкм , что для релятивистской частицы соответствует временам пролёта <10-16сек ) и возможность длительного накопления редких событий.
Создание современной Я. ф. э. явилось большим научно-техническим достижением. По словам английского физика С. Пауэлла, «разработка улучшенных эмульсий как бы открыла новое окно в природу, через которое мы впервые увидели следы, странные и неожиданные, еще неизвестные физикам...».
С 1945 по 1955 методом Я. ф. э. были сделаны важные открытия: зарегистрированы p-мезоны (пионы) и последовательности распадов p ® m + n, m ® e + n + n в Я. ф. э., экспонированных космическим излучением, а также обнаружены ядерные взаимодействия p-- и К- -мезонов. С помощью Я. ф. э. удалось оценить время жизни p -мезона (10-16сек ), обнаружен распад К-мезона на 3 пиона, открыт S-гиперон и обнаружено существование гипер-ядра , открыт антилямдагиперон (см. Гипероны ). Методом Я. ф. э. был исследован состав первичного космического излучения; кроме протонов, в нём были обнаружены ядра He и более тяжёлых элементов, вплоть до Fe (рис. 3 ). С 60-х гг. метод Я. ф. э. вытесняется пузырьковыми камерами , которые дают бо'льшую точность измерений и возможность применения ЭВМ для обработки данных.
Лит.: Пауэлл С., Фаулер П., Перкинс Д., Исследование элементарных частиц фотографическим методом, пер. с англ., М., 1962.
А. О. Вайсенберг.
Рис. 2. «Звезда», образованная ядром S из первичного космического излучения, след унизан многими следами d-электронов. Следы частиц с небольшой ионизацией (стрелки) принадлежат мезонам, возникшим при столкновении ядра S с ядрами эмульсии.
Рис. 1. Следы частиц с различной ионизующей способностью. «Звезда» создана p-мезоном с энергией 750 Мэв . На следе, идущем вправо, заметны «веточки» медленных d-электронов.
