Реферат: История развития атомной энергетики

Открытие радиоактивности урана Беккерелем невозможно переоценить, хотя важность этого открытия поняли не сразу. В тот период физики были полностью поглощены работами по изучению свойств рентгеновского излучения, и потому высказывались предположения, что явление радиоактивности сродни рентгеновскому излучению. Но рентгеновское излучение возникает при электрическом разряде, происходящем в сильно разреженном газе, независимо от природы газа, независимо от вещества, из которого сделаны электроды. Радиоактивность же солей урана, обнаруженная Беккерелем, не требует электрического напряжения - ни большого, ни малого. Не нужен и разреженный газ. Рентгеновское излучение возникает только в присутствии электрического разряда, излучение, открытое Беккерелем, – всегда, непрерывно, и его излучает только уран.

Но только ли уран? Этот вопрос и был поставлен Марией Склодовской-Кюри. Таким образом, был открыт новый этап исследований, который провели супруги Кюри.

Мария Кюри воспользовалась наблюдением Беккереля, что под влиянием излучения, испускаемого ураном, воздух становится проводником электричества. Это упростило поиск веществ, которые испускают так называемые беккерелевы лучи. М. Кюри натолкнулась на удивительный факт: урановая смолка – руда, из которой добывают металлический уран, испускает беккерелевы лучи с гораздо большей интенсивностью, чем чистый уран. В результате супруги Кюри открыли два новых радиоактивных вещества, которые они назвали полонием и радием.

Всем веществам, которые способны излучать лучи Беккереля, Мария Кюри дала общее название – радиоактивные (что означает способные испускать лучи).

С помощью метода сцинтилляций, камеры Вильсона, ионизационной камеры и другой аппаратуры Марии и Пьеру Кюри, Резерфорду, Содди, Вилларду и другим ученым либо независимо, либо совместно удалось обнаружить и изучить три типа лучей Беккереля, испускаемых ураном. Каждый из них получил свое название: альфа, бета, гамма. Альфа-лучами назвали те лучи, которые магнитным полем отклоняются слабо и представляют собой поток положительно заряженных частиц. Бета-лучами назвали лучи, которые магнитным полем отклоняются сравнительно сильно и представляют собой поток электронов, т. е. отрицательно заряженных частиц. Гамма-лучами назвали лучи, которые магнитным полем не отклоняются вовсе.

Успехи физики XIX в. позволили существенно продвинуться в создании целостной системы, объединяющей механику Ньютона и электродинамику Максвелла и Лоренца. Теория электромагнитного поля, созданная Максвеллом, вошла в историю науки наряду с такими фундаментальными обобщениями, как ньютонова механика, квантовая механика. Процесс коренного преобразования физики подготавливался научными открытиями конца XIX в., сделанными В. Рентгеном (рентгеновские лучи, 1895 г.), А. Беккерелем (естественная радиоактивность урана, 1896 г.), Дж. Томсоном (открытие электрона, 1897 г., первая модель строения атома), М. Склодовской-Кюри (радиоактивные элементы – полоний и радий, 1898 г.), М. Планком (теория квантов, 1900 г.) и др. Выполненные к началу XX в. работы химиков и физиков, теоретиков и экспериментаторов, вплотную приблизили науку об атоме к проблеме высвобождения ядерной энергии атома.

Исследования по радиоактивнос­ти стали проводиться в России поч­ти сразу после открытия Беккереля. Ученые И. И. Боргман (1900 г.) и А. П. Афанасьев исследовали свойст­ва радиоактивного излучения, в част­ности лечебные свойства целебных грязей. В. К. Лебединский (1902 г.) и И. А. Леонтьев (1903 г.) изучали влия­ние радиоактивности на искровые разряды и определили одними из пер­вых природу гамма-лучей. Н. А. Ор­лов исследовал действие радия на ме­таллы, парафин, легкоплавкие орга­нические вещества. Кроме Петербург­ского университета такого рода рабо­ты велись в Медицинской академии, в университетах Новороссийска, Харькова и других городов. Важные результаты в этой области были по­лучены В. А. Бородовским, Г. Н. Антоновым, Л. С. Коловрат-Червинским.

В. А. Бородовский, закончив фи­зико-математический факультет Юрьевского университета в 1902 г., работал с 1908 г. в Англии в лабора­тории Кенсингтона, а затем в лабо­ратории Кавендиша (Кембридж). Им написана работа «Поглощение бета-лучей радия», он одним из первых установил наличие радия в ферганс­кой радиоактивной руде. Именно из нее в 1921 г. В. Г. Хлопин получил отечественный препарат радия.

Г. Н. Антонов работал несколь­ко лет в лаборатории Резерфорда. В 1911 г. он открыл уран V. Среди ученых были сомнения. Тогда Резерфорд по рекомендации Содой пере­дал Антонову 60 г ураннитрата, с по­мощью которого в России Антонов доказал свою правоту. «Уран превра­щается одновременно в два продук­та, - докладывал Антонов на заседа­нии Российского физико-химичес­кого общества (РФХО), – в уран Х и в меньшем количестве в уран V».

Результаты работ Л. С. Коловрат-Червинского по радиоактивности имели большое научное значение. С 1906 г. он в течение пяти лет работал в лаборатории М. Кюри, провел эк­сперименты по исследованию бета-лучей и составил «Таблицы констант радиоактивных веществ». Его рабо­ты нашли отражение в монографии Марии Кюри и в книге Резерфорда «Радиоактивные вещества и их излу­чение». Коловрат-Червинским было написано около 250 научных трудов. Он был одним из первых крупных ученых дореволюционной России, который после Октябрьской револю­ции развернул в нашей стране рабо­ты по радиологии. Смерть в 1921 г. в возрасте 49 лет прервала его работу в Государственном рентгенологичес­ком и радиологическом институте.

В 1910 г. в Одессе была создана радиологическая лаборатория, в Том­ске спустя некоторое время была ор­ганизована аналогичная лаборатория.

После 1917 г. был создан Ра­диевый институт под руководством В. И. Вернадского, заместителем ко­торого стал В. Г. Хлопин. В послере­волюционные годы было создано радиевое производство на базе оте­чественных месторождений.

Без участия в этих работах русских ученых-радиологов всех направлений не было бы базы для создания оте­чественной радиевой промышленнос­ти и развития советской радиологии, а в будущем советской атомной на­уки и промышленности.

История высвобождения и исполь­зования внутриядерной энергии ато­ма не могла идти самостоятельным, каким-то отдельным путем, это ис­тория развития многих наук, прежде всего физики и химии.

В открытии и высвобождении внутриядерной энергии атома при­няли участие ученые многих стран мира, разных национальностей и раз­нообразных профессий. Этот невиданный ранее источник энергии, скрывающийся в недрах атома, при­надлежит всему человечеству.

В 1900 г. немецкий физик-теоре­тик М. Планк (1858-1947) ввел но­вую универсальную постоянную, на­званную им элементарным квантом действия. Введя понятие кванта энер­гии, он сформулировал квантовую гипотезу, положив тем самым начало квантовой теории, или, коротко, атомизации действия. В первые годы эта теория не имела «шумного успеха», пока ее не применил А. Эйнштейн и не показал ее Незаменимость для понимания явлений, происходящих в микромире.

В 1910-1914 гг. А. Эйнштейн (1879-1955) создал общую теорию относительности, в которой сформу­лировал новый подход к проблеме пространства и времени. Принцип относительности Эйнштейна – за­кон такой же абсолютной силы и значения, как и закон сохранения энергии. Позже Эйнштейн был вынужден эмигрировать из Германии и отказаться от немецкого гражданства. Он уехал в 1932 г. из гитлеровской Гер­мании, стал эмигрантом, переселил­ся в США и приступил к работе в Принстоне в Институте высших ис­следований. Принимал участие в ан­тивоенном движении, выступал про­тив фашизма.

Но фашизм наступал. Гитлеровс­кая Германия в марте 1938 г. захвати­ла Австрию, в марте 1939 г. аннекси­ровала Чехословакию.

Великобритания и Франция шли на уступки территориальным притя­заниям гитлеровского правительст­ва, надеясь этим удовлетворить по­ползновения гитлеровской Германии и направить ее военную силу против СССР.

Общественность всех стран чув­ствовала, что мировая война стано­вится неизбежной. Ученые США, в частности, понимали, к каким тяже­лым последствиям она может привести, поскольку гитлеровская Гер­мания обладала очень сильным науч­ным и техническим потенциалом. Немецкие ученые вплотную подошли к возможности применения внут­риядерной энергии атомов урана в военных целях. Именно в Германии впервые было осуществлено деление ядер урана. Вот почему ученые – физики-эмигранты, и среди них Сцилард и Теллер, ­- убеждали Альберта Эйнштейна обратиться к президенту Соединенных Штатов Ф. Рузвельту с предложением развернуть в США работы по созданию ядерного ору­жия, ядерной бомбы, с тем чтобы опередить Германию.

После длительных размышлений и внутренней борьбы Эйнштейн пред­ложил начать работы по созданию ядерной бомбы, хотя по натуре своей он был убежденным пацифистом.

2 августа 1939 г. Альберт Эйнштейн направил письмо президенту США Франклину Делано Рузвельту.

Ф. Д. Рузвельту

Президенту Соединенных Штатов

Белый дом, Вашингтон

Сэр!

Некоторые недавние работы Фер­ми и Сциларда, прочитанные мной в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важ­ный источник энергии. Некоторые аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют бдительности и, при необходимости, быстрых дейст­вий со стороны правительства. Я счи­таю своим долгом обратить Ваше внимание на следующие факты и рекомендации.

В течение последних четырех ме­сяцев благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Сциларда в Америке стало реальным получе­ние ядерной реакции при больших количествах урана, вследствие чего можно освободить значительную энергию и получить большие коли­чества радиоактивных элементов. Можно считать почти достоверным, что это будет достигнуто в ближай­шем будущем. В свою очередь это может способствовать созданию бомб, возможно, исключительно мощных бомб нового типа. Одна бом­ба этого типа, доставленная на ко­рабле и взорванная в порту, пол­ностью разрушит весь порт с приле­гающей к нему территорией. Такие бомбы могут оказаться слишком тя­желыми для воздушной перевозки.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7