Студопедия — Реакции синтеза атомных ядер
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Реакции синтеза атомных ядер

 

Реакции синтеза - образование из легких ядер (за счет их слияния) более тяжелых ядер.

Термоядерные реакции – синтез при Т~107К

(Qвыд=17,6 МэВ) – водородная бомба

У водорода 3 изотопа: протий - , дейтерий - ("тяжелый водород,"образует "тяжелую воду"), тритий - (радиоактивен).

(Qвыд=22,4 МэВ)

Сверхвысокие температуры Т~107К нужны для сближения нуклонов, чтобы они объединились в ядро. При взрыве водородной бомбы это осуществляется с помощью предварительного взрыва атомной бомбы

Дейтерия в 1 стакане воды по энергии ~60 л бензина.

Первая искусственная термоядерная реакция (взрыв водородной бомбы) была осуществлен в СССР (1953 г.) –потом в США.

Термоядерные реакции, предположительно, являются источником энергии Солнца и звезд.

Радиоактивность. α, β, -излучения.

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождающиеся испусканием элементарных частиц. Этот процесс характерен лишь для нестабильных ядер. Радиоактивность бывает естественной (в природных условиях) и искусственной (при ядерных реакциях).

Если обозначить через dN количество ядер, подвергшихся радиоактивному распаду за время dt, то dN=-λNdt, где λ; – постоянная распада. Знак (-) взят для того, чтобы dN можно было рассматривать как приращение числа нераспавшихся ядер N.

Интегрирование дает:

N=N0e-2tзакон радиоактивного распада

где N0изначальное число ядер (t=0)

Nколичество не распавшихся ядер в любой момент времени t.

Выражение определяет количество ядер, распавшихся за промежуток времени t.

Время, за которое распадается половина всех имевшихся в начальный момент ядер, называется периодом полураспада T.

()

– называется средним временем жизни ядра

Процесс радиоактивного распада сопровождается тремя видами излучения:

1. α - распад (в магнитном поле ведет себя так поток положительно заряженных частиц); α – распад - это дважды ионизированные атомы гелия (т.е. – ядра гелия). Скорость ≈107м/с. Лист бумаги – защита

Символическая запись ядерной реакции: . Пример: () Th – торий

2 .(β-) - распад (в магнитном поле ведет себя как поток отрицательно заряженных частиц).

Символическая запись:

, где

– антинейтрино; е – электрон

нейтрон, протон, электрон

- подтверждено для свободных электронов.

0< <Emax – непрерывный спектр излучения электронов.

Пример: (), где Ра – протактиний, – антинейтрино; е – электрон

Кроме (β-) существует еще, так наз., - распад (позитронный распад)

Позитрон ядра превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино.

(свободный протон такую реакцию осуществить не может).

Пример: , где – позитрон,
–нейтрино (доказано в1956г.)

Участие в процессах распада нейтрино и антинейтрино диктуется законом сохранения момента импульса.

3. - лучи – на магнитное поле не реагируют. В виде самостоятельного радиоактивного излучения среди естественно-радиоактивных веществ не встречается.
Е 10кэв÷5Мэв

Правила радиоактивного смещения

Если в процессе радиоактивного превращения - лучи, то в таблице Менделеева происходит переход на 2 клетки вперед (к началу таблицы), если - распад, то на одну клетку дальше от начала таблицы Менделеева.

Правила смещения являются следствием двух законов, выполняющихся при радиоактивных распадах – закон сохранения элементарных зарядов и закон сохранения массового числа.

В результате радиоактивного распада могут возникать нестабильные ядра и т.д. до образования стабильного элемента (радиоактивные семейства). Семейства называются по наиболее долго живущему по периоду полураспада родоначальнику семейства. Существует 4 радиоактивных семейства.

Торий Рb

Нептуний Bi

(искусственно получен. ядра)

Уран Pb

Актиний Pb

 

Свинец и висмут (Рb и Bi) – конечные элементы в радиоактивных семействах.

- семейство урана

- семейство тория

При ядерных реакциях выполняются основные законы сохранения:

1. элементарного заряда;

2. числа нуклонов (в реакциях без античастиц);

3. энергии (полная энергия всех продуктов реакции не изменяется);

4. импульса и момента импульса

Источники радиации.

 

1. Перелет самолетом (в 25 раз выше уровня моря) экипаж!!!

2. Жители в горах (в несколько раз больше)

3. Газ радон (непроветриваемые помещения). Гранит, пемза, некоторые глиноземы, грунт. (>5000раз, Швеция и Финляндия). Фосфатные удобрения содержат уран.

4. Диагностика в медицине, рентгенография.

5. Ядерные взрывы, аварии атомных реакторов.

6. Добыча урановой руды – отходы.

7. Профессиональное облучение (мед. диагностика).

8. Шахтеры, курорты с радоном.

9. Отбеливание зубов (блеск) уран, свечение телевизора (практически не излучает), проверка багажа.
Естественные источники радиации – 82%
Искусственные источники радиации – 12%

Экспозиционная доза облучения: - отношение суммы электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе к массе этого воздуха.

Единица измерения (устаревшая, но применяемая) Р(рентген)=2,58·10-4

Современная: 1 ЗИВЕРТ = 100 РЕНТГЕН.
Фон в Ростове 0,10 – 0,16 мкЗв/час. Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения, обусловленного естественным радиационным фоном, составляет 2 мЗв в год.

Методы регистрации ионизирующих излучений:

 

1.Сцинтилляционный счетчик (кристаллофосфор + фотоумножитель) Регистрирует: α-(ZnS), β; и - (NaI-Tl)

Заряженная частица, пролетая через вещество, вызывает как ионизацию, так и возбуждение атомов. Возвращаясь в стационарное состояние, атомы излучают кванты видимого света. Вспышка света передается фотоумножителю. Электрические импульсы на выходе фотоумножителя подвергаются счету.

2.Ионизационная камера (несамостоятельный разряд)

 

3.Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера-Мюллера). Самостоятельный разряд, гасится сопротивлением.

4. Полупроводниковый счетчик
5. Камера Вильсона (перенасыщенный пар)

6. Пузырьковая камера (перегретая жидкость)

5 и 6 – работают циклами, наблюдаются трэки – следы частиц в камере.

7. Ядерные фотоэмульсии (авторадиография)

8. Окрашиваемые детекторы (стекло, кварц – могут окрашиваться)

 

Ядерные силы. Модель ядра.

 

Между нуклонами действуют силы, во много раз большие кулоновского отталкивания (радиус действия r~10-15м)

Ядерные силы относятся к классу, так называемых, сильных взаимодействий.

Основные свойства

1. Ядерные силы являются силами притяжения.

2. Ядерные силы – короткодействующие.

3. Ядерным силам свойственна зарядовая независимость,

 

, то есть они имеют неэлектрическую природу.

4. Ядерным силам свойственно насыщение, то есть каждый нуклон в ядре взаимодействует лишь с определенным числом соседей.

5. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов ( образуется лишь при со направленных спинах протона и нейтрона).

6. Ядерные силы не являются центральными.

Модели ядра

 

I. Капельная (1936 г). Бор, Френкель. Капельная объяснила механизм ядерных реакций. Не смогла объяснить магические числа. Основа – аналогия между поведением молекул в капле (V-const, ρ-const).

II. Оболочечная (1949-50 гг). американец Геппер-Майер, немец Иенсен. Легкие и средние ядра описали. Распределение нуклонов в ядре по дискретным энергетическим оболочкам, заполняемым нуклонами согласно принципу Паули. Объяснение: магические числа – полностью застроенные оболочки.

III. Синтез моделей (обобщенная модель ядра, оптическая модель ядра).




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Ф1.5.4 Скорость центра масс | Состав и характеристика атомного ядра.

Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 323. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКОЙ ФИГУРЫ Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести...

СПИД: морально-этические проблемы Среди тысяч заболеваний совершенно особое, даже исключительное, место занимает ВИЧ-инфекция...

Понятие массовых мероприятий, их виды Под массовыми мероприятиями следует понимать совокупность действий или явлений социальной жизни с участием большого количества граждан...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия