Главная стр 1
скачать


Министерство образования и науки РФ

Московский государственный областной университет

Р.В. МИТИН


ХРОНИКА ОСВОЕНИЯ
АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

Учебное пособие по курсу


История физики

МОСКВА 2008

Конспект составлен на основе курса лекций, читаемого автором в течение ряда лет для студентов нефизических специальностей. Рисунки и фотографии учёных взяты из Интернета.

© Автор текста и компьютерного оформления – профессор, доктор физ-мат наук Р.В. Митин, МГОУ, кафедра общей физики, http://roman-mitin.narod.ru ; 2008 г.


Введение
В данной работе автор приводит наряду с давно известными сведениями по истории овладения внутриатомной (ядерной) энергией также и ряд новых данных, ранее неопубликованных или мало известных. Эти данные стали доступны в последние годы и опубликованы в ряде публикаций. Автор с 1954 года по 1980 год работал в известном научно-исследовательском центре – Харьковском физико-техническом институте (ФТИ АН УССР), был знаком с рядом исследователей по проблеме атомного ядра, сам принимал участие в этих исследованиях. Сначала в отделении ядерной физики, в лаборатории Я.М. Фогеля, где изучал процессы атомных столкновений для задач создания перезарядного электростатического ускорителя Ван де Граафа. Затем в отделении физики плазмы и управляемых термоядерных реакций, в лаборатории, созданной Е.С. Боровиком, где изучал газовые разряды высокого давления и свойства плотной неидеальной плазмы в условиях запертости излучения с точки зрения возможности осуществления в таких разрядах термоядерных реакций.


ФТИ АН УССР (Сначала УФТИ, затем в годы после войны Лаборатория № 1, затем ХФТИ) был создан в 1928 году, в первые годы являлся одним из ведущих центров отечественных исследований по физике ядра и по другим разделам физики. С УФТИ связаны имена таких учёных, как Вальтер, Гамов, Иваненко, Ландау, Обреимов, Синельников, Трапезникова, Шубников.

К сожалению, репрессии 1937 года нанесли тяжёлый удар науке в УФТИ, некоторые учёные были расстреляны, многие подверглись гонениям. Второй удар был нанесен во время войны, когда Харьков находился в руках фашистов. В результате после войны центр научных исследований по физике ядра переместился в Москву и ХФТИ уже не смог занять того ведущего положения, которое он занимал в начале его истории.

При написании данной работы автор ряд данных взял из Интернета и из работ:

Ю.А. Храмов. Физики. Биографический справочник. Киев. Наукова думка. 1977 г. (2-е издание. Наука. 1983 г.)

А.С. Лагунов. История физики. МГОУ, 2001 г.

Ю. Ранюк. Лаборатория № 1. Акта, 2001 г.



1896 г. – А. Беккерель. Открытие естественной радиоактивности урана.

1898 г. – М. Склодовская-Кюри, П. Кюри. Открытие новых радиоактивных элементов: полония и радия.

1899 г. – Э Резерфорд. Доказательство наличия в излучении урана двух компонентов: альфа – и бета – лучей.

1900 г. – М. Планк. Введение понятия кванта действия. Положено начало квантовой теории.

1901 г. – Ж. Перрен. Представление о ядерно – планетарной модели атома (модель Перрена).

1902 г. – Э. Резерфорд, Ф. Содди. Создание теории радиоактивного распада.

1903 г. – Э. Резерфорд. Показано, что альфа – лучи положительно заряженные частицы.

– Дж. Дж. Томсон предложил непланетарную модель атома (модель Томсона).



1904–1905 г. – Х. Лоренц, А. Пуанкаре, А. Эйнштейн. Создание релятивистской теории:

1904 г. – Х. Лоренц. Формула для преобразования координат и времени в самом общем виде. Формула для зависимости массы электрона от скорости. Полученные формулы справедливы и для скорости, близкой к скорости света.

А. Беккерель М. Склодовская-Кюри Э. Резерфорд

П. Кюри

1904–1905 г. – А. Пуанкаре. Высказал принцип относительности. Ввёл термин «преобразования Лоренца». Подготовил создание релятивистской теории.

1905 г. – А. Эйнштейн. Принцип постоянства скорости света, специальная теория относительности. Взаимосвязь массы и энергии. Фотонная теория света.
1906 г. – Э. Резерфорд. Рассеяние альфа-частиц.

– М. Планк. Уравнения релятивистской динамики.



1908 г. – Г. Гейгер, Э. Резерфорд. Конструкция прибора для регистрации отдельных заряженных частиц.

1909 г. – Э. Резерфорд, Т. Ройдс. Доказано, что альфа – частицы это дважды ионизированные атомы гелия.

1910г. – В.И. Вернадский предложил начать в России изучение радиоактивных веществ.

1911 г. – Э. Резерфорд. Теория рассеяния альфа – частиц в веществе, открытие атомного ядра, создание планетарной модели атома. Формула для рассеяния заряженных частиц, взаимодействующих по закону Кулона.

1913 г. – Н. Бор. Первая квантовая теория атома водорода.

– А. Ван ден Брук. Формулировка положения, что заряд ядра атома численно равен порядковому номеру в таблице Менделеева.

– Г. Мозли. Доказательство этого положения.

1913 г. – Э. Резерфорд. Предсказание протона.

– Ф. Астон. Предложение метода газовой диффузии для разделения изотопов.

– П. Ланжевен. Понятие дефекта массы.

– Ч. Бялобжебский. Идея о лучистом переносе энергии в звёздах.


В.И. Вернадский Н. Бор П. Ланжевен




1914 г. – Н. Бор. Формула для уровней энергии атома.

– Э. Резерфорд. Идея об искусственном превращении атомных ядер.



1919 г. – Э. Резерфорд. Осуществление первой искусственной ядерной реакции (превращение азота в кислород), доказательство наличия протонов в ядрах химических элементов.

– Ф. Астон. Предложение электромагнитного метода разделения изотопов.



1920 г. – Э. Резерфорд. Гипотеза о существовании нейтрона.

– А. Эддингтон. Предположение, объясняющее энергию звёзд реакциями превращения водорода в гелий.



1921 г. – В. Г. Хлопин. Получение первого радия в СССР.

1922 г. – Создание в СССР Радиевого института (В.И. Вернадский, В.Г. Хлопин). В 1931-1932 г. в Радиевом институте работал Г. Гамов.

А. Эддингтон Г. А. Гамов Л. де-Бройль



1923 г. – П. Л. Капица, Д. В. Скобельцын. Наблюдение искривления треков альфа – частиц при помещении камеры Вильсона в сильное магнитное поле.

– Л. де Бройль. Идея о волновых свойствах материи.

1927 г. – Н. Бор, В. Гейзенберг, Э. Шрёдингер, М. Борн, В. Паули, П. Дирак. Копенгагенская интерпретация квантовой механики.

В. Гейзенберг Э. Шрёдингер В. Паули

– М. Штеенбек. Выдвинута идея циклического ускорителя – циклотрона (в 1929 г. то же самое повторили Л. Сциллард, Э. Лоуренс, Ж. Тибо).

1927-1931 г. – Ф. Ланге. Создание установки для улавливания молний (Альпы). Создание вакуумной ускорительной трубки на напряжение 2,4 106 вольт. Получение рентгеновского излучения, соответствующего бета и гамма излучению радия.

1928 г. – Дж. (Георгий) Гамов, Э. Кондон, Р. Гёрни. Теория альфа –распада для туннельного процесса.

– В Харькове открыт Украинский физико-технический институт (УФТИ).



1929-1934 г. Проведение в УФТИ Всесоюзных конференций по теоретической физике с участием иностранных учёных.

1929 г. – И. Ленгмюр, Л. Тонкс. Понятия плазмы и плазменных колебаний.

1930 г. – В. Боте, Г. Беккер. Открытие проникающего излучения при бомбардировке бериллия альфа – частицами. Это привело впоследствии к открытию нейтрона.

1931 г. – Р. Ван де Граф. Создание электростатического ускорителя заряженных частиц (генератор Ван де Графа).

– Э. Лоуренс, М. Ливингстон. Построен циклотрон. Первый циклотрон в Европе был построен М.А. Еремеевым в 1933 г. в Ленинграде.


Р. Ван де Граф Э. Лоуренс Дж. Чэдвик


– Ф. Астон. Открытие изотопа уран – 238.



1932 г. – Дж. Чэдвик. Открытие нейтрона и вычисление его массы.

– Н. Фезер, Л. Мейтнер, У. Харкинс. Первые ядерные превращения под действием нейтронов.


1932 г. – Дж. Кокрофт, Э. Уолтон. Создание установки для искусственного ускорения протонов (ускоритель Кокрофта – Уолтона), осуществление первой ядерной реакции с искусственно ускоренными протонами – трансмутация ядер лития.

Л. Мейтнер Дж. Кокрофт Э. Уолтон

– А.К. Вальтер, К.Д. Синельников, А.И. Лейпунский, Г.Д. Латышев (СССР, Харьков, УФТИ). Повторение опытов Кокрофта – Уолтона.

А.К. Вальтер К.Д. Синельников Д.Д. Иваненко


– Э. Лоуренс, М. Ливингстон, М. Уайт. Впервые расщеплено ядро частицами, ускоренными на циклотроне.

– В. Гейзенберг, Д.Д. Иваненко. Протонно – нейтронная гипотеза строения ядер.

– В. Гейзенберг. Построение первой теории ядра, основанной на его протонно – нейтронном составе.

– М. Олифант, Э. Резерфорд и др. Экспериментально доказан принцип эквивалентности массы и энергии в ядерных реакциях.

– Ч. Лауритсен. Установлена возможность получения мощных источников быстрых нейтронов при помощи ускорителей и открыты (d, n) и (p, n) реакции.

– Г. Льюис, Р. Макдональд. Получение тяжёлой воды. В 1934 г. тяжёлую воду получил А.И. Бродский (СССР).

1934 г. – Э. Ферми. Открытие искусственной радиоактивности, обусловленной нейтронами. Открытие явления замедления нейтронов в веществе.

– И. Ноддак. Предположила возможность существования деления ядер.

– Э. Резерфорд, М. Олифант, П. Хартек. Осуществление реакции синтеза дейтронов с образованием трития.

– У Беннет. Открытие явления сжатия плазмы собственным магнитным полем тока (пинч – эффекта). В 1938 этот эффект открыл также Л. Тонкс.

– И.В. Курчатов, Б.В. Курчатов, Л.В. Мысовский, Л.И. Русинов. Открытие ядерной изомерии у искусственно радиоактивных изотопов.

– А. Демпстер. Открыт изотоп уран-235.



1935 г. – В УФТИ создан самый крупный в мире (на то время) электростатический генератор Ван де Граафа.

– Ф. Ланге. Построен самый мощный в мире импульсный агрегат на 5 106 вольт для работ в области ядерной физики. (УФТИ).



1936 г. – Н. Бор, Я.И. Френкель. Создание капельной модели ядра.

1938 г. – О. Ганн, Ф. Штрассман. Открыто деление ядра урана, предсказанное в 1934 г. И. Ноддак.

Э. Ферми И. Ноддак О. Фриш


– Х. Бете, К. Критчфильд. Открыт протон-протонный цикл термоядерных реакций, как источник энергии звёзд.

– Х. Бете, К. Вайцзеккер. Открыт углеродно-азотный цикл термоядерных реакций.

1939 г. – Интерпретация Л. Мейтнер и О. Фришем экспериментов О.Гана и Ф. Штрассмана как распада ядра урана (деление ядер).

– О. Фриш, Ф. Жолио-Кюри, Г. Андерсон, Дж. Даннинг. Экспериментальное доказательство деления ядра урана на два осколка.

– Я.И. Френкель, Н.Бор. Предсказание спонтанного деления ядра.

– Л. Сциллард, Ю. Вигнер, Э.Ферми, Дж.Уилер, Ф.Жолио-Кюри, Я.Б.Зельдович, Ю.Б. Харитон. Обоснование возможности протекания в уране цепной ядерной реакции деления. (Идею цепной ядерной реакции выдвинул в 1934 г. Л. Сциллард).

– Л. Сциллард, Э. Ферми, Ф. Жолио-Кюри, Г. Андерсон, В. Зинн, Х. Халбан, Л. Коварски. Открытие испускания вторичных нейтронов при делении.

– IV Всесоюзное совещание по атомному ядру (УФТИ, Харьков). Обсуждается вопрос о возможности осуществления ядерной цепной реакции.



1940 г. – Г.Н. Флёров, К.А. Петржак. Открыто явление спонтанного деления ядер урана-235.

– Ю. Бутт, Дж. Даннинг, А. Гросс. Доказано, что уран-235 делится медленными нейтронами.

– Г. Сиборг, А. Валь, Дж. Кеннеди, Э. Сегре. Синтезирован 94-й элемент – плутоний.

– Ф. Ланге, В.А. Маслов, В.С. Шпинель. Способ разделения изотопов урана путём использования кориолисова ускорения (УФТИ).

– В.А. Маслов, В.С. Шпинель. (УФТИ). Заявка на изобретение «Использование урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества». Свидетельство было выдано только в 1946 г., после создания атомной бомбы в США.

Г.Н. Флёров В.А. Маслов В.С. Шпинель

– Член урановой комиссии при АН СССР (создана в июле 1940 г.) А.Ф. Иоффе предложил кандидатуру И.В. Курчатова в качестве руководителя по проблеме урана.

1941 г. – Г. Сиборг, Э. Макмиллан и др. Синтезирован расщепляющийся изотоп плутоний-239.

– Э. Ферми. Построена первая экспериментальная установка с уран-графитовой решёткой.

– В.А. Маслов. (УФТИ). Предложение к наркому обороны СССР о необходимости организации работ по использованию атомной энергии в военных целях.

– Письма Г.Н. Флёрова с фронта И.В. Курчатову, И.В.Сталину о необходимости работ по атомной бомбе.

– Советской разведкой получен отчёт из Англии о реальности создания атомной бомбы.

1942 г. – Ф. Ланге. Проект установки для выделения урана-235 методом центрифугирования (УФТИ). В 1945 г. возглавил Лабораторию № 4, НИИ-9 (Москва) по разработке метода центрифуги для разделения изотопов.

– сентябрь 1942 г. Решение ГКО СССР «Об организации работ по урану», через полтора месяца после старта Манхеттенского проекта.

– Э. Ферми, Г. Андерсон, В. Зинн. 2 декабря осуществлена цепная ядерная реакция деления ядер урана в первом ядерном реакторе.

– февраль 1943 г. Создание в Москве Лаборатории № 2 (ЛИПАН, Институт атомной энергии) под научным руководством И.В. Курчатова.



1945 г. – Созданы первые атомные бомбы (научный руководитель Р.Оппенгеймер, США). Первый экспериментальный ядерный взрыв осуществлён 16 июля (пустыня Аламогордо).

– Ю.Б. Харитон назначен научным руководителем по разработке атомной бомбы.

– А.И. Алиханов назначен директором созданной Лаборатории № 3 с основной задачей создание и изучение тяжеловодных урановых реакторов.

Э. Теллер И.В. Курчатов Ю.Б. Харитон

– Э. Теллер выдвинул идею возбуждения с помощью атомной бомбы ядерной детонации в дейтерий-тритиевой смеси.

– И.И. Гуревич, Я.Б. Зельдович, И.Я. Померанчук, Ю.Б. Харитон рассмотрели возможность возбуждения ядерной детонации в длинном цилиндре с дейтерием.



1946 г. – Создание на базе УФТИ Лаборатории № 1, директор К.Д. Синельников, с задачами – измерение ядерных констант, необходимых для расчётов критических масс и других характеристик ядерных реакторов, создание высоковакуумных насосов на жидком водороде.

– Создание КБ № 11 (Арзамас 16) при Лаборатории № 2 для изготовления опытных образцов атомной бомбы, главный конструктор Ю.Б. Харитон.

– 26 декабря осуществлена цепная ядерная реакция в первом советском ядерном реакторе (И.В. Курчатов).

1947 г. – Сооружён первый английский ядерный реактор.

– Э. Теллер предложил использовать в качестве термоядерного горючего дейтерид лития-6.



1948 г. – Сооружён первый французский ядерный реактор.

– Создание технологии промышленного получения плутония (З.В. Ершова).

– Пуск первого промышленного реактора в СССР (комбинат Маяк). В начале 1949 г. наработано нужное для бомбы количество плутония.

– О.А. Лаврентьев. Проект водородной бомбы на дейтериде лития с урановым детонатором (независимо от других исследователей). Проект термоядерного реактора на основе использования плазмы небольшой плотности, удерживаемой в электромагнитной ловушке (эта работа О.А. Лаврентьева послужила стимулом для работ А.Д. Сахарова по созданию термоядерных магнитных ловушек с плазмой небольшой плотности).

– А.Д. Сахаров. Проект водородной бомбы из слоёв уранового и термоядерного горючего (слойка).

А.Д. Сахаров О.А. Лаврентьев Е.С. Боровик




1949 г. – 29 августа испытана первая советская атомная бомба.

1950 г. – Предложение термоизоляции горячей плазмы магнитным полем (И.Е. Тамм, А.Д. Сахаров).

1952 г. – Первый экспериментальный термоядерный взрыв (остров Бикини).

– Л. Спитцер. Предложение идеи стелларатора (вариант термоядерной магнитной ловушки).



1953 г. – 12 августа впервые испытана водородная бомба (СССР).

1954 г. – 27 июня вступила в строй первая в мире атомная электростанция в г. Обнинске.

1956 г. – В СССР построены первые установки «Токамак» и начаты эксперименты с плазмой, (Л.А.Арцимович, Институт атомной энергии).

1957 г. – Дж.Дж. Лоусон. Формулировка критерия удержания плазмы при данной плотности и температуре.

1958 г. – Ван де Граф. Разработка первого тандемного ускорителя отрицательных ионов.

1958,1962г. – Е.С.Боровик. Рассмотрение возможности осуществления термоядерной реакции в плазме сверхвысокого давления в условиях лучистой теплопроводности и запертости излучения. (Е.С.Боровик – проект «Карлик»; Е.С.Боровик, Р.В. Митин – расчёты критических размеров реактора), ХФТИ.

1959 г. – П.Л. Капица. Исследование мощного высокочастотного газового разряда в качестве возможного объекта термоядерных исследований.

1960 г. – Проект создания крупнейшего в Европе стелларатора «Украина» в ХФТИ (предложение И.В. Курчатова).

1963 г. – Н.Г. Басов, О.Н. Крохин. Выдвинута идея лазерного термоядерного синтеза.

1967 г. – Введение в строй термоядерной установки – стелларатора «Ураган» ( ХФТИ).

1970 г. – Пуск установки токамак Т – 10 (Москва).

1980 годы – Пуск установок типа токамак: Т – 15 (Москва), JET (Европа), TFTR (США), JT – 60U (Япония).

2001г. – Разработка технического проекта международного термоядерного экспериментального реактора ITER, начало строительства запланировано на 2007г.


Взрыв атомной бомбы в Хиросиме



Схема ядерного реактора

Взрыв водородной бомбы




Проект установки ITER





скачать


Смотрите также:
Учебное пособие по курсу История физики москва 2008
124.33kb.
Учебное пособие для студентов вузов. М.: Юнити-дана, 2008. Цуканова О. А., Варзунов А. В. Сетевая экономика: Учебное пособие. Спб.: Спб гуитмо, 2008. 64 с
21.2kb.
Учебное пособие Челябинск 2008
2737.49kb.
Архитектура, структура и организация вычислительного процесса в ЭВМ типа ibm pc учебное пособие Москва 2002
1788.34kb.
Учебное пособие для вузов Под редакцией А. Л. Журавлева Москва 2002 уд к 159. 9 Ббк88 с 69
5500.92kb.
Учебное пособие по немецкому языку москва, 2006 Шлыкова В. В., Зиньковская М. Д. Учебное пособие по немецкому языку
1506.11kb.
Профсоюзная работа
1945.43kb.
Учебное пособие москва 2010 Учебно-методическое пособие подготовлено сотрудниками кафедры пропедевтики детских болезней
529.93kb.
«Элементы физики твердого тела, физики атомного ядра и элементарных частиц»
794.55kb.
Учебное пособие. Пособие составлено в соответствии со стандартом по дисциплине "Управление качеством"
58.57kb.
Учебно-методическое пособие по Новой истории стран Азии и Африки Брянск, 2008 Сагимбаев Алексей Викторович. Учебно-методическое пособие по курсу «Новая история стран Азии и Африки»
613.79kb.
Учебное пособие для основной школы. Казань: Тарих, 2001. Методическая тема школы «Саморазвитие учащегося в системе личностно-ориентированного развивающего образования»
281.6kb.