На головну

Тема 13. Розпад ядер і ядерні реакції.

  1.  C. Радіоактивністю називається мимовільний розпад нестійких ядер з випусканням інших ядер і елементарних частинок.
  2.  F52.2 Відсутність генітальної реакції.
  3.  III. Любов і її розпад в сучасному суспільстві.
  4.  Серпневого путчу 1991 р Розпад СРСР
  5.  Алергічні реакції. Особливості інфекційної алергії
  6.  Б. Специфічні серологічні реакції.
  7.  У стані хімічної рівноваги швидкість прямої реакції ________ швидкості зворотної реакції.

1. Радіоактивність. Отримайте закон радіоактивного розпаду. Намалюйте графіки для числа нераспавшіхся і розпалися ядер в залежності від часу. Постійна радіоактивного розпаду, період напіврозпаду, середній час життя ядра. Статистичний характер радіоактивного розпаду.

Мимовільне перетворення нестійких ізотопів одного хімічного елемента в ізотопи іншого, що супроводжується випусканням елементарних частинок або легких ядер, називається радіоактивність.

Радіоактивні елементи можуть випускати альфа- або бета-частинки, а також гамма-промені.

В основі виведення закону лежить припущення, що за дуже короткий час dt число розпалися частинок dN пропорційної цього часу і кількості самих частинок:  . Вводячи коефіцієнт пропорційності  і, з огляду на, що кількість частинок зменшується (вони перетворюються в інші частинки), можна записати:  . Щоб отримати формулу для кількості радіоактивних частинок в будь-який момент часу, слід проинтегрировать цей вислів, розділивши змінні N і t: .

остаточно: - закон радіоактивного розпаду.

 - Число радіоактивних частинок (що залишилися нераспавшимися) до моменту часу t.

 - Початкове число радіоактивних частинок (до моменту початку відліку часу).

 - Постійна радіоактивного розпаду.

Звідси можна отримати: - число нових частинок, Що утворилися внаслідок радіоактивного розпаду.

На рис. показані графіки залежності и  від часу. Тут вказані характеристики розпаду:

- період напіврозпаду - Це час, протягом якого розпадається половина початкової кількості ядер.

- середній час життя - Це час, протягом якого початкова кількість ядер убуває в е = 2,7 ... раз.

- постійна радіоактивного розпаду, Чисельно дорівнює відносному числу розпалися частинок за одиницю часу або це ймовірність розпаду за одиницю часу.

- активність - Швидкість убування радіоактивних частинок, вона показує спад (за рахунок розпаду) частинок на одиницю часу.

2. Альфа-розпад. Напишіть реакцію розпаду, поясніть, що таке -частинка. Намалюйте приблизний графік залежності потенційної енергії частинки від відстані від ядра.

При альфа-розпаді ядро ??радіоактивного елемента випускає альфа частку, що складається з двох нейтронів, тобто ядро ??атома гелію-4.

- реакція альфа-розпаду, Елемент Х перетворюється в елемент Y, що займає в таблиці Менделєєва місце на 2 номери менше, ніж Х. Ядро Х називається материнським ядром, а Y дочірнім ядром.

При альфа-розпаді спостерігаються закономірності:

1) альфа-розпад спостерігається тільки для важких елементів (Z> 83);

2) періоди напіврозпаду Т для різних елементів лежать в дуже широкому діапазоні:

від 10-10з до 1020років;

3) більшість альфа-частинок, що вилітають при альфа-розпаді, мають однакові енергії, тобто є моноенергетичного. Деякі ядра випускають кілька типів моноенергетичних частинок (2-4Мев і 4-9Мев).

 З малюнка видно, що альфа-частинки перебувати в потенційній ямі. На малих відстанях від ядра (АВ) переважають ядерні сили тяжіння. Якщо альфа-частинки перейде через потенційний бар'єр, то в області CD будуть переважати сили відштовхування (кулонівських), які виштовхнуть альфа-частинку з ядра.

Ефект проникнення частинок через потенційний бар'єр називається тунельним ефектом.

3. Типи бета-розпадів: - і розпадів. Напишіть реакції перетворень елементів і часток всередині ядра. Нейтрино і антинейтрино.

Існує три типи бета-розпаду: ,  і К-захоплення. Періоди напіврозпаду при бета-розпаді складають від 10-2з до 1018років. Бета-розпад спостерігається як для важких, так і для легких ядер.

1)  розпад або електронний розпад. при  розпаді радіоактивне ядро ??Х випускає електрон (  -часткою - інша назва електрона), перетворюючись в ядро ??Y нового елемента з порядковим номером на одиницю більше і, крім того, вилітає ще одна частинка - антинейтрино (  ).

- реакція  розпаду (Правило зсуву); електронів в ядрі немає, що вилітає електрон народжується за рахунок перетворення нейтрона в протон (і антинейтрино): .

У 1931 році Паулі висунув гіпотезу про нейтрино і антинейтрино.

2)  розпад або позитронний розпад. при  розпаді радіоактивне ядро ??Х випускає позитрон (  -частка - інша назва позитрона - це античастинка електрона, у неї такі ж властивості, як у електрона, але заряд дорівнює  ), Перетворюючись в ядро ??Y нового елемента з порядковим номером на одиницю менше і, крім того, вилітає ще одна частинка - нейтрино (  ).

- реакція  розпаду (Правило зсуву); позитронів в ядрі немає, що вилітає позитрон народжується за рахунок перетворення протона в нейтрон (і нейтрино): .

У 1931 році Паулі висунув гіпотезу про нейтрино і антинейтрино.

4. K-захоплення або електронний захват як різновид бета-розпаду. Напишіть реакції перетворень елементів і часток всередині ядра. Нейтрино.

3)К-захоплення або е-захоплення. Ядро захоплює електрон з енергетичної К-оболонки атома (дуже рідко з L-оболонки). На місце захопленого електрона переходить електрон з більш високою оболонки, і при цьому випускає квант електромагнітного (рентгенівського) випромінювання. Таким чином, процес К-захоплення можна виявити за випускання речовиною рентгенівських променів.

- реакція К-захоплення (Правило зсуву); в ядрі, що захопив електрон, відбувається перетворення протона в нейтрон і нейтрино: .

У 1931 році Паулі висунув гіпотезу про нейтрино і антинейтрино.

5. Гамма-випромінювання і його взаємодія з речовиною.

Гамма-випромінювання - Це «жорстке» електромагнітне випромінювання з дуже короткими довжинами хвиль від: 10-23 до 10-10м. При альфа-розпаді або бета-розпад, дочірнє ядро ??може виявитися в збудженому стані, і при переході в більш низьке енергетичний стан буде випускати гамма-квант. Спектр гамма-випромінювання завжди дискретний.

- закон поглинання  -випромінювання;  - Інтенсивність падаючого випромінювання, I - інтенсивність випромінювання, що проходить через шар речовини товщиною х,  - Лінійний коефіцієнт поглинання, е = 2,7 ...

6. Реакція розподілу важких ядер. Принципи дії ядерних реакторів. Що таке «ядерна енергія»?

Ядерний реактор - Апарат, в якому відбуваються ядерні реакції - перетворення одних хімічних елементів в інші. Для цих реакцій необхідна наявність в реакторі ділиться речовини, яке при своєму розпаді виділяє елементарні частинки, здатні викликати розпад інших ядер.

ядерна енергія - Внутрішня енергія атомного ядра, пов'язана з рухом і взаємодією утворюють ядро ??нуклонів. Розрізняють два отримання ядерної енергії:

- Здійснення ядерної ланцюгової реакції поділу важких ядер;

- Здійснення термоядерної реакції синтезу легких ядер.

7. Проблеми керованого термоядерного синтезу легких ядер.

Керований термоядерний синтез (УТС) - Процес злиття легких атомних ядер при екстремально високих температурах (десятки або сотні мільйонів градусів) в регульованих умовах, що проходить з потужним виділенням енергії.

У 1950 році піонери УТС академіки Андрій Сахаров і Ігор Тамм провели розрахунки і запропонували принципову схему магнітного термоядерного реактора. Такий пристрій зовні виглядає як порожній бублик (або тор), на який намотаний провідник, який утворює магнітне поле (звідси і його назва - тороїдальна камера з магнітною котушкою, скорочено токамак.)

Щоб розігріти в цьому пристрої плазму до потрібних температур, за допомогою магнітного поля порушується електричний струм, сила якого сягає 20 млн ампер. Магнітне поле дуже високої напруженості не дає заряджених частинок вилітати за межі «плазмового шнура», зате що утворюються під час реакції синтезу нейтрони магнітним полем не затримуються і передають свою енергію внутрішніх стінок установки (так званого Бланкета), які охолоджуються водою. Виділяється в Бланкет тепло знімається теплоносієм першого контуру охолодження, і виходить в результаті пар можна направити на турбіну, як і в звичайних електростанціях.




 Квантова фізика. Виникнення квантової фізики. |  Тема 1. Теплове випромінювання. |  Випромінювання електромагнітних хвиль, що відбувається за рахунок енергії теплового руху молекул, називають тепловим випромінюванням. |  Тема 2. Дуалізм властивостей електромагнітного випромінювання. |  Тема 3. Фотоефект. |  Тема 4. Ефект Комптона. |  Тема 5. Енергетичні спектри атомів і модель атома Бора. |  Тема 6. Принципи квантової механіки. Рівняння Шредінгера. |  Тема 7. Застосування рівняння Шредінгера. |  Тема 8. Квантові числа. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати