Рабочая программа учебной дисциплины "ядерная и нейтронная физика" Цикл



Скачать 125.85 Kb.
Дата06.01.2013
Размер125.85 Kb.
ТипРабочая программа


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Термоядерные реакторы и плазменные установки

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЯДЕРНАЯ И НЕЙТРОННАЯ ФИЗИКА"


Цикл:

Математический и естественно-научный




Часть цикла:

Вариативная




дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; Б2.9




Часов (всего) по учебному плану:

252




Трудоемкость в зачетных единицах:

7

5 семестр – 5;
6 семестр – 2


Лекции

66 час

5,6 семестры

Практические занятия

33 час

5,6 семестры

Лабораторные работы

15

6 семестр

Расчетные задания, рефераты

10 час самостоят. работы

6 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

138 час




Экзамены

36 час

5 семестр

Курсовые проекты (работы)

2 з.е. (72 час)

5 семестр



Москва - 2010

1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является

изучение ядерных и нейтронно-физических процессов применительно к ядерным и термоядерным реакторам и приобретение навыков решения задач для различных процессов.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

  • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументированно вести дискуссию и полемику (ОК-12);

  • демонстрировать базовые знание в области естественнонаучных дисциплин, использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • к проведению физического и численного эксперимента, к разработке с этой целью соответствующих экспериментальных стендов (ПК-12).


Задачами дисциплины являются:

  • познакомить обучающихся с ядерными и нейтронно-физическими процессами, имеющими место в ядерных и термоядерных реакторах;

  • дать информацию о методах решения задач по ядерной и нейтронной физике;

  • научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем конструировании элементов реакторов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла Б2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Термоядерные реакторы и плазменные установки" направления 140700 Ядерная энергетика и теплофизика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика (общая)», «Математика».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Физика ядерных реакторов», «Ядерные энергетические реакторы».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • ядерные и нейтронно-физические процессы, происходящие в ядерных и термоядерных реакторах.

Уметь:

  • анализировать зависимости сечений взаимодействия нейтронов в различных энергетических областях для различных нуклидов.

Владеть:

  • навыками проведения расчётов для различных ядерных реакций.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единицы, 252 часа.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.




1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Элементы квантовой механики

30

5

8

4




18

Устный опрос

2

Ядерная физика

112

5

28

14




70

Контрольная

работа




Зачёт

2













2

По результатам

устных опросов и контрольной работе




Экзамен

36













36

Устный

3

Нейтронная физика

58

6

22

11

15

10

Расчётное задание Устный опрос

Защита работ

4

Деление ядер

12

6

8

4







Устный опрос




Зачёт

2

6










2

По результатам

устных опросов , защитам работ и расчётного задания




Итого:

252




66

33

15

138






4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

5 семестр

1.Элементы квантовой механики

Введение. Развитие представлений о строении атома и ядра. Механика быстродвижущихся частиц. Основы квантовой механики. Гипотеза Планка. Корпускулярно-волновой дуализм. Длина волны де Бройля. Принцип неопределённости Гейзенберга. Волновая функция и её вероятностный смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Представления динамических переменных линейными самосопряжёнными операторами. Квантование энергии в замкнутых системах. Квантовые числа. Состояния частицы в центральном поле сил. Оператор момента импульса. Водородоподобный атом. Симметричные и антисимметричные квантово-механические системы. Принцип Паули.
2.Ядерная физика

Основы ядерной физики. Протон-нейтронная модель ядра. Единицы измерения ядерно-физических величин. Радиус ядра. Заряд ядра и масса ядра. Энергия связи и устойчивость ядер. Энергия синтеза и деления. Энергия связи нейтрона. Ядерные силы. Модели ядерных сил. Капельная модель ядра. Спин и орбитальный момент ядра. Роль орбитального момента ядра в ядерных взаимодействиях.

Радиоактивные ядра. Основные характеристики радиоактивных ядер. Виды радиоактивного распада. Радиоактивные семейства. Законы радиоактивного распада. Искусственная радиоактивность. Накопление новых ядер.

Взаимодействие излучения с веществом. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных взаимодействиях. Энергетическая схема ядерной реакции. Модель реакции, идущей через стадию образования составного ядра. Каналы распада составного ядра. Полные и парциальные ширины уровней. Среднее расстояние между уровнями ядра. Энергия возбуждения составного ядра. Импульсные диаграммы рассеяния м ядерной реакции.
6 семестр

3. Нейтронная физика

Основные понятия. Плотность и плотность потока нейтронов. Скорость взаимодействия. Микроскопические и макроскопические сечения. Ядерная плотность. Классификация ядер по массовым числам и нейтронов по энергиям. Основные характеристики и конструктивные особенности источников нейтронов. Выход нейтронов. Радиоактивные источники. Получение нейтронов с помощью ускорителей. Реактор источник нейтронов.

Спектрометрия и монохроматизация нейтронов. Механический монохроматор. Метод времени пролёта. Кристаллический монохроматор и кристаллический фильтр. Спектрометр на протонах отдачи.

Сечение образования составного ядра в области быстрых нейтронов. Основные виды взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами. Полное сечение, метод пропускания. Упругое рассеяние быстрых нейтронов. Угловое распределение нейтронов в системе центра инерции и лабораторной системе координат. Неупругое рассеяние быстрых нейтронов, методы измерения. Сечение деления в быстрой области. Роль отдельных процессов в реакторах.

Формулы Брейта-Вигнера для изолированного уровня составного ядра. Статистический вес. Основные виды взаимодействия в резонансной области. Особенности метода пропускания в резонансной области. Полное сечение взаимодействия резонансных нейтронов. Зависимости параметров резонансов от энергии нейтронов и массового числа ядра-мишени для процессов упругого резонансного рассеяния, радиационного захвата и деления. Усреднённые эффективные сечения. Резонансный интеграл. Анализ экспериментальных данных. Сравнение вероятностей процессов радиационного захвата. Деления и резонансного рассеяния для лёгких средних и тяжёлых ядер. Параметры первых резонансов и резонансные интегралы чётных и нечётных делящихся ядер. Учёт влияния теплового движения ядер. Допплеровская ширина уровня. Влияние эффекта Допплера на физику реактора.

Спектр тепловых нейтронов. Сечение образование составного ядра в области тепловых нейтронов. Основные виды взаимодействия тепловых нейтронов с ядрами. Полное сечение. Сечение радиационного захвата и деления. Закон 1/V. Сечение потенциального рассеяния, его зависимость от массового числа ядра и энергии нейтронов. Влияние химических связей атомов. Волновые эффекты при взаимодействии нейтронов низких энергий с веществом.

Основные закономерности взаимодействия нейтронов с ядрами в различных энергетических областях. Анализ этих взаимодействий от массового числа ядер и энергии нейтронов. Роль отдельных процессов для лёгких, средних и тяжёлых ядер в различных энергетических областях.

4. Деление ядер

Механизм реакции деления. Делящиеся и сырьевые нуклиды. Стадии процесса деления. Энергия деления и её составляющие. Асимметрия деления. Осколки деления и их свойства. Продукты реакции деления. Бета-распад продуктов деления. Остаточное энерговыделение.

Мгновенные и запаздывающие нейтроны. Гамма-излучение, сопровождающее процесс деления. Нейтронно-физические характеристики делящихся ядер.


4.2.2. Практические занятия

5 семестр

Релятивизм. Пределы применимости классических соотношений.

Прохождение частицы через полубесконечный барьер.

Прохождение частицы через барьер (яму) конечной ширины.

Энергия связи ядра.

Законы сохранения в ядерных реакциях. Энергия реакции.

Законы радиоактивного распада.

Накопление искусственной радиоактивности.

6 семестр

Расчёт спектра плутоний-бериллиевого источника нейтронов.

Формула Брейта-Вигнера.

Определение потока нейтронов по результатам активации.

Определение оптимального времени счёта активности с учётом фона.

Расчёт энергии деления ядер.
4.3. Лабораторные работы

6 семестр

Исследование статистического характера процесса радиоактивного распада.

Накопление искусственной радиоактивности и определение периода полураспада.

Изучение пространственного распределения резонансных и тепловых нейтронов в воде.

Определение коэффициента диффузного отражения тепловых нейтронов.
4.4. Расчетные задания
6 семестр

Расчёт сечения образования составного ядра в области быстрых нейтронов.

Определение положения резонанса для сечения радиационного захвата.

Расчёт энергии возбуждения ядра при неупругом рассеянии нейтрона.

Расчёт активации индия при заданном значении потока нейтронов.

Определение мощности АЭС при заданном расходе урана 235 и кпд.
4.5. Курсовая работа

5 семестр

Расчёт максимальной и минимальной энергии нейтрона для альфа-нейтронного источника в зависимости от кинетической энергии альфа-частицы, энергии возбуждения ядра продукта и

угла вылета нейтрона.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия широко используется раздаточный материал, позволяющий облегчить подготовку к экзаменам.

Практические занятия проводятся в традиционной форме

Лабораторные работы проводятся на лабораторных стендах, разработанных на кафедре АЭС. Каждый стенд оснащён ПК, объединённые в локальную сеть.

Самостоятельная работа включает подготовку к контрольным работам, расчётным заданиям, к защитам лабораторных работ и курсовой работы, подготовку к зачету и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются устные опросы, контрольные работы, защиты расчётного задания и курсовой работы.

Для промежуточной аттестации используются дифференцированный зачёт и экзамен.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене в 5 семестре и на зачете в 6 семестре.

В приложение к диплому вносится средняя оценка за 5 и 6 семестры.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Алхутов М.С. Элементы квантовой механики. Ядерная физика. М.: Изд-во МЭИ,

1993. -88 с.

2. Алхутов М.С. Нейтронная физика. М.: Изд-во МЭИ, 1978. -75 с.

3. Алхутов М.С. Деление ядер. М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 32 с.

4. Радиоактивнось и нейтронно-физический эксперимент. Лабораторный практикум: учебное пособие/М.С. Алхутов, В.Д. Байбаков. – М.: Издательский дом МЭИ. 2010. – 44 с.

б) дополнительная литература:

7.2. Электронные образовательные ресурсы:
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140170 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилю «Атомные электрические станции и установки».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Алхутов М.С.

"СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ОФиЯС

д.т.н. профессор Комов А.Т

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав.кафедрой АЭС

д.т.н. профессор Блинков В.Н

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " Статистическая физика и квантовые явления " Цикл
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " Приборы и техника эксперимента " Цикл: общенаучный
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл icon03-4-1036-2001/2010 «Нейтронная ядерная физика фундаментальные и прикладные исследования»
Предложения в семилетний план развития оияи по теме 03-4-1036-2001/2010 «Нейтронная ядерная физика – фундаментальные и прикладные...
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный
Профиль(и) подготовки: Техника и физика низких температур, нанотехнологии и наноматериалы в энергетике
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы математики» Цикл: общенаучный цикл
По завершению освоения данной дисциплины выпускник должен обладать следующими компетенциями
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины по подготовке специалиста физика специальности 010400 "Физика" Экземпляр n пенза 2003
Рабочая программа учебной дисциплины по подготовке специалиста физика специальности 010400 "Физика"
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины дпп. Ддс. 04. Геометрия ооп: Специальность 032100. 00 Физика
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности...
Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " теоретическая механика " Цикл

Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины «Современная оптоэлектроника» Цикл: профессиональный

Рабочая программа учебной дисциплины \"ядерная и нейтронная физика\" Цикл iconРабочая программа учебной дисциплины " химия и экология " Цикл
Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org