Что такое реакция ядерного синтеза приведите примеры?

8 ответов на вопрос “Что такое реакция ядерного синтеза приведите примеры?”

  1. РјРёС…РІРёРє_СЏ Ответить

    Вопрос 1. Что такое реакции ядерного синтеза? Приведите
    примеры.
    Реакции ядерного синтеза протекают при высоких температурах
    и давлении; в результате из простых химических элементов образуются более
    сложные, например при слиянии четырех атомов водорода образуется атом гелия,
    при этом выделяется энергия.
    Вопрос 2. Как, в соответствии с гипотезой
    Канта-Лапласа, из газово-пылевой материи формируются звездные системы?
    В космическом пространстве формируются колоссальные
    скопления газово-пылевой материи – туманности. Их размеры могут достигать
    нескольких десятков световых лет. Материя, входящая в состав туманности,
    находится в постоянном движении – туманности вращаются вокруг своей оси,
    совершая один оборот примерно за 100 млн лет. В результате преобладания
    центробежных сил над центростремительными происходит многократная фрагментация
    газово-пылевого облака. Это происходит до тех пор, пока не образуется облако –
    протозвездный диск, масса и скорость вращения которого обеспечивают
    преобладание центростремительных сил. Большая часть материи диска (более- 99%)
    концентрируется, переходит в состояние плазмы, возникает звезда. Из остальной
    части газово-пылевой материи формируются планеты.
    Вопрос З. Есть пи различия в химическом составе планет
    одной и той же звездной системы?
    Поскольку все планеты формируются из газово-пылевой материи,
    элементный состав у них одинаковый. Однако по со- ставу минералов и их
    распределению планеты могут отличаться.
    (Теги: материи, газово-пылевой, формируются, туманности, Вопрос, планеты, состав, системы, результате, образуется, более, происходит, ядерного, синтеза, реакции, преобладание, центростремительными, центростремительных, центробежных, часть, Большая, обеспечивают, диска, облако, облака, фрагментация, протозвездный, масса, вращения, многократная, скорость, газово-пылевого, состояние, одинаковый, элементный, Поскольку, звездной, Однако, ставу, отличаться, распределению, минералов, планет, составе, возникает, плазмы, преобладания, переходит, звезда, остальной, химическом, различия, части, концентрируется, находится, четырех, слиянии, например, сложные, атомов, водорода, энергия, выделяется, гелия, образуются, элементов, протекают, примеры, Приведите, высоких, температурах, химических, простых, давлении, соответствии, гипотезой, постоянном, входящая, Материя, световых, движении, вращаются, оборот, совершая, вокруг, десятков, нескольких, космическом, звездные, Канта-Лапласа, пространстве, колоссальные, достигать, размеры, скопления, примерно)

  2. ssvssv Ответить

    На пути реализации реакций синтеза в земных условиях возникает проблема электростатического отталкивания легких ядер при их сближении до расстояний, на которых начинают действовать ядерные силы притяжения, т.е. порядка 10-15 м, после чего процесс их слияния происходит за счет туннельного эффекта. Для преодоления потенциального барьера сталкивающимся легким ядрам должна быть сообщена энергия ≈10 кэВ, что соответствует температуре T ≈108 K и выше. Поэтому термоядерные реакции в природных условиях протекают лишь в недрах звезд. Для их осуществления в земных условиях необходим сильный разогрев вещества либо ядерным взрывом, либо мощным газовым разрядом, либо гигантским импульсом лазерного излучения или бомбардировкой интенсивным пучком частиц. Термоядерные реакции осуществлены пока только в испытательных взрывах термоядерных (водородных) бомб.Основные требования, которым должен удовлетворять термоядерный реактор, как устройство для осуществления управляемого термоядерного синтеза, заключаются в следующем.
    Во-первых, необходимо надежное удержание горячей плазмы (≈108 K) в зоне реакции. Основополагающая идея, определившая на долгие годы пути решения этой проблемы, была высказана в середине 20-го столетия в СССР, США и Великобритании практически одновременно. Эта идея состоит в использовании магнитных полей для удержания и термоизоляции высокотемпературной плазмы.
    Во-вторых, при работе на топливе, содержащем тритий, представляющий собой изотоп водорода с высокой радиоактивностью, будут возникать радиационные повреждения стенок камеры термоядерного реактора. По оценкам экспертов механическая стойкость первой стенки камеры вряд ли сможет превышать 5-6 лет. Это означает необходимость периодического полного демонтажа установки и последующей ее новой сборки с помощью дистанционно действующих роботов из-за исключительно высокой остаточной радиоактивности.
    В-третьих, основное требование, которому должен удовлетворять термоядерный синтез, заключается в том, чтобы энерговыделение в результате термоядерных реакций с избытком компенсировало затраты энергии от внешних источников на поддержание самой реакции. Большой интерес представляют собой «чистые» термоядерные реакции, не дающие нейтронов, (см. (22.20) и реакцию ниже:
    . (22.21)
    28. Радиоактивный распад. α-, β-, γ- излучения.
    Под радиоактивностью понимают способность некоторых неустойчивых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие атомные ядра с испусканием радиоактивного излучения.
    Естественной радиоактивностьюназывается радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов.
    Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций, осуществляемых на ускорителях и ядерных реакторах. Принципиальной разницы между природной и искусственной радиоактивностью не существует, ибо свойства изотопа не зависят от способа его образования, и радиоактивный изотоп, полученный искусственным путём, ничем не отличается от такого же природного изотопа.
    Радиоактивные превращения протекают с изменением строения, состава и энергетического состояния ядер атомов и сопровождаются испусканием или захватом заряженных или нейтральных частиц и выделением коротковолнового излучения электромагнитной природы (кванты гамма-излучения). Эти испускаемые частицы и кванты носят общее название радиоактивныхили ионизирующих излучений, а элементы, ядра которых могут по тем или иным естественным или искусственным причинам самопроизвольно распадаться, называются радиоактивными или же радионуклидами. Причинами радиоактивного распада являются нарушения равновесия между ядерными короткодействующими силами притяжения и электромагнитными дальнодействующими силами отталкивания положительно заряженных протонов.
    Ионизирующее излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. По своей природе оно делится на фотонное (тормозное, рентгеновское, гамма-излучение) и корпускулярное (альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное, мезонное).
    Из примерно 2500 нуклидов, известных в настоящее время, стабильны только 271. Остальные (90%!) нестабильны, т.е. радиоактивны; путем одного или нескольких последовательных распадов, сопровождающихся испусканием частиц или γ-квантов, они превращаются в стабильные нуклиды.
    Изучение состава радиоактивного излучения позволило выделить из него три различных компонента: α–излучение, представляющее собой поток положительно заряженных частиц − ядер гелия ( ), β−излучение – поток электронов или позитронов, γ-излучение –поток коротковолнового электромагнитного излучения.
    Обычно все типы радиоактивности сопровождаются испусканием гамма лучей – жесткого, коротковолнового электромагнитного излучения. Гамма-лучи являются основной формой уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием кванта.
    Законы сохранения. При радиоактивном распаде сохраняются следующие параметры:
    1. Заряд. Электрический заряд не может создаваться или исчезать. Общий заряд до и после реакции должен сохраняться, хотя может поразному распределяться среди различных ядер и частиц.
    2. Массовое число или число нуклонов после реакции должно быть равно числу нуклонов до реакции.
    3. Общая энергия. Кулоновская энергия и энергия эквивалентных масс должна сохраняться во всех реакциях и распадах.
    4. Импульс и момент импульса. Сохранение импульса ответственно за распределение кулоновской энергии среди ядер, частиц и/или электромагнитного излучения. Момент импульса относится к спину частиц.
    Спонтанный распад любого объекта физики микромира (ядра или частицы) возможен в том случае, если масса продуктов распада меньше массы первичной частицы. Разность масс первичной частицы и продуктов распада распределяется среди продуктов распада в виде их кинетических энергий.
    α−распадом называют испускание атомным ядром α−частицы. В случае α− распада должно выполняться условие , (23.1)
    где – масса материнского ядра с массовым числом А и порядковым номером Z, – масса дочернего ядра и – масса α−частицы. Каждую из этих масс, в свою очередь, можно представить в виде суммы массового числа и дефекта массы: ,
    , .
    Подставив эти выражения для масс в неравенство (23.1, получим следующее условие для α−распада: , (23.2)
    т.е. разница в дефектах масс материнского и дочернего ядер должна быть больше дефекта массы α−частицы .
    Состояние с наименьшей возможной энергией является устойчивым и называется основным. Остальные состояния называются возбужденными. В них ядро может находиться весьма малое время (10-8 – 10-12 с), а затемпереходит в состояние с меньшей энергией, но не обязательно сразу в основное, с испусканием γ− кванта.
    Так как α−частицы не существуют в распадающемся ядре все время, а с некоторой конечной вероятностью возникают на его поверхности перед вылетом. то α−распад ядра происходит в результате туннельного эффекта. Считается, что внутри ядра спонтанно образующаяся α−частица находится в потенциальной яме, которая отделена потенциальным барьером конечной ширины и высоты. Этот барьер обусловлен совместным действием на α−частицу ядерных сил притяжения нуклонами и кулоновских сил отталкивания ядерными протонами. Высота барьера в несколько раз больше энергии α−частицы, которая может выйти из ядра только путем просачивания сквозь барьер. В случае барьера прямоугольной формы коэффициент прозрачности, как отмечалось ранее, вычисляется по формуле: , (23.3)
    где l – ширина барьера; U(r) – потенциальная энергия α−частицы, находящейся на расстоянии r от центра ядра; Е – ее полная энергия.
    При радиус действия ядерных сил, близкий к радиусу ядра) ход потенциальной энергии приближенно можно представить в виде потенциальной ямы с вертикальными стенками (рис. 20.3). При , когда на α−частицу действуют только силы элект­рического отталкивания, ход потенциальной энергии определяется формулой для энергии взаимодействия двух точечных электрических зарядов:
    (23.4)
    Здесь Z – порядковый номер материнского ядра, a (Z – 2)е – заряд до­чернего ядра, электрическое поле которого отталкивает α−частицу, обла­дающую зарядом 2е.
    Таким образом, потенциальная энергия α−частицы имеет вид барьера, расположенного вокруг ядра, наибольшая высота которого для изотопа урана составляет около 28 МэВ, если радиус области, внутри которой на α−частицу действуют ядерные силы, вычислять по формуле: м.
    В случае потенциального барьера произвольной формы коэффициент
    прозрачности определяется выражением: , (23.5)
    где х1 – точка входа α−частицы в потенциальный барьер, х2 – точка выхода частицы из барьера, D0 − постоянный множитель, зависящий от формы барьера.
    Коэффициент прозрачности отличен от нуля и может достигать заметной величины, если малы разность и ширина барьера.
    Утяжелых ядер, испытывающих α−распад, как радиусы ядер, так и порядковые номера отличаются друг от друга относительно мало. Форма потенциального барьера оказы­вается практически одинаковой для всех ядер, испытывающих α−распад. В то же время высота и ширина той части барьера, под которой проходит α−частица, заметно уменьшаются с возрастанием энергии α−частицы (см. рис 20.4). Вследствие этого коэффициент D прохождения через потенци­альный барьер очень сильно возрастает. Поэтому при большой энергии α−частицы вероятность того, что она покинет ядро, оказывается большой, и, следовательно, период полураспада – малым.
    На рис. 23.2 схематически показана высота и ширина потенциального
    барьера U(r), определяемая формулой (23.5). При энергиях α−частиц,

    Рис. 23.2
    испускаемых ядрами , составляющих 4,2 МэВ, период полураспада составляет лет, а для радионуклида полония при энергиях α−частиц 8,8 МэВ период полураспада составляет с.
    Типичным примером радиоактивного распада ядер является реакция
    , . (23.6)
    Бета–распад ( излучение). Понятие распад объединяет три вида самопроизвольных внутриядерных превращений: электронный −распад, позитронный − распад и электронный захват (Е – захват).
    Бета − радиоактивных изотопов значительно больше, чем альфа- активных. Они имеются во всей области изменения массовых чисел ядер от легких ядер до самых тяжелых. Всего известно более 1200 активных изотопов. Из них только 20 являются естественными, а все остальные получены искусственным путем.
    Бета-распад атомных ядер обусловлен слабым взаимодействиемэлементарных частиц и так же, как и -распад, подчиняется определенным закономерностям. При распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, испуская при этом электрон и электронное антинейтрино. Этот процесс происходит по схеме: (23.7)
    При −распаде происходит превращение в нейтрон одного из протонов ядра с испусканием при этом позитрона и электронного нейтрино: . (23.8)
    Свободный, не входящий в состав ядра нейтрон, распа­дается самопроизвольно согласно реакции (22.7) с периодом полураспада около 12 мин.Это возможно потому, что масса нейтрона а.е.м. больше массы протона а.е.м. на величину а.е.м., которая превышает массу покоя электрона а.е.м., т.к. масса покоя нейтрино равна нулю. Распад же свободного протона запрещен законом сохранения энергии, так как сумма масс покоя получающихся частиц – нейтрона и позитрона – больше массы протона. Распад (22.8) протона, таким образом, возможен только в ядре, если масса дочернего ядра меньше массы материнского ядра на величину, превышающую массу покоя позитрона. Аналогичное условие должно выполняться и в случае распада нейтрона, входящего в состав ядра.
    Кроме процесса, происходящего согласно реакции (23.8), превращение протона в нейтрон может происходить также путем захвата протоном электрона с одновременным испуска­нием при этом электронного нейтрино . (23.9)
    Так же, как и процесс (23.8), процесс (23.9) не происходит со свободным протоном. Однако если протон находится внутри ядра, то он может захватить один из орбитальных электронов своего атома при условии, что сумма масс материнского ядра и электрона больше массы дочернего ядра. Сама возмож­ность встречи протонов, находящихся внутри ядра, с орбитальными электронами атома обусловлена тем, что, согласно квантовой механике, движение электронов в атоме происходит не по строго определенным орбитам, как это принимается в теории Бора, а имеется некоторая вероятность встретить электрон в любой области пространства внутри атома, в част­ности, и в области, занятой ядром.
    Превращение ядра, вызванное захватом орбитального электрона, называют Е-захватом. Чаще всего происходит за­хват электрона, принадлежащего ближайшей к ядру К-оболочке (К-захват). Захват электрона, входящего в состав сле­дующей L-оболочки (L-захват), происходит примерно в 100 раз реже.
    В большинстве случаев Е-захват конкурирует с − распадом, который для легких ядер обычно является преобладающим. У тяжелых изотопов, вследствие большого заряда ядра, электроны внутренних оболочек атома находятся сравнительно близко к ядру, поэтому для них Е-захват является преобладающим.
    Обнаруживается Е-захват по отдаче, которую получают ядра, захватывая электрон и испуская нейтрино, а также по рентгеновским лучам, которые испускает атом при переходе электронов с верхних оболочек на освободившееся вследствие Е-захвата место во внутренней оболочке.
    В отличие от -распада энергетические спектры электронов и позитронов при распаде не являются дискретными. Это значит, что ядра одного и того же изотопа испускают электроны или позитроны не с одним или не­сколькими строго определенными значениями энергии, а со всевозможными значениями энергии от нуля до некоторого максимального значения .
    Кинетическую энергию отдачи дочернего ядра из-за ее малости не учитывают. Поэтому можно считать, что энергия распада распределяется только между членами лептонной пары – электроном и антинейтрино при − распаде или позитроном и нейтрино при − распаде. Соотношение между кинетическими энергиями членов лептонной пары может быть любым. Этим и объясняется непрерывность энергетического спектра электронов позитронов при -распаде, хотя энергетические уровни самих ядер дискретны.
    В частности, если электрон получает максимальную энергию, то энергия нейтрино оказывается равной нулю, если же электрон вовсе не получает кинетической энергии, то всю энергию, кроме энергии, соответствующей массе покоя электрона, получает нейтрино. В среднем лишь примерно 1/3 часть всей энергии -распада приходится на электроны, остальную часть уносят нейтрино.
    Периоды полураспада различных источников −радиоактивного излучения изменяются в широком интервале времени от 10-2 с до 1018 лет.
    Гамма-излучение. Гамма-излучение является коротковолновым электромагнитным излучением, обладающим чрезвычайно малой длиной волны и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. представляет собой поток квантов, обладающих энергией , импульсом и спином J.
    Гамма − излучение сопровождает и распады ядер, возникает при аннигиляции частиц и античастиц, при торможении быстрых заряженных частиц в среде, при распадах мезонов, присутствует в космическом излучении, в ядерных реакциях и др. Экспериментально установлено, что образовавшееся в результате или распада возбужденное ядро может пройти ряд промежуточных, менее возбужденных состояний. Поэтому излучение одного и того же радиоактивного изотопа может содержать несколько видов квантов, отличающихся друг от друга значениями энергии. Время жизни возбужденных состояний ядер обычно резко возрастает с уменьшением их энергии и с увеличением разности спинов ядра в исходном и конечном состояниях.
    При радиационном переходе атомного ядра из возбужденного состояния с энергией Ei в основное или менее возбужденное состояние с энергией Ek (Ei > Ek)) происходит испускание кванта, знергия которого определяется выражением:
    . (23.10)
    В связи с дискретностью энергетических уровней ядра излучение имеет линейчатый спектр энергии и частот. В действительности энергетический спектр ядра делится на дискретную и непрерывную области. В области дискретного спектра расстояния между энергетическими уровнями ядра существенно больше энергетической ширины Г уровня, определяемой временем жизни ядра в этом состоянии:
    . (23.11)
    Время определяет скорость распада возбужденного ядра: , (23.12)
    где число ядер в начальный момент времени ( ); число нераспавшихся ядер в момент времени t.
    Эта область переходов простирается от основного уровня до энергии возбуждения, при которой становится энергетически возможным испускание ядром нуклонов или частицы, либо другой ядерный процесс распада, например, деление ядер. Выше этого порога начинается область непрерывного энергетического спектра ядерных состояний. Величина порога для различных ядер химических элементов различна, но она меньше 20 МэВ.
    При радиоактивном распаде ядер обычно наблюдаются кванты с энергией ε от 10 кэВ до 5 МэВ, что в раз больше энергии фотонов, испускаемых возбужденными атомами. Гамма-кванты больших энергий возникают при распадах элементарных частиц. Например, при распаде покоящегося нейтрального π-мезона возникает γ-излучение с энергией порядка 70 МэВ.
    Наряду с радиационным переходом ядра, при котором излучается гамма-квант, существует конкурирующий с ним безизлучательный процесс, называемый внутренней конверсией. В этом процессе энергия, освобождающаяся при ядерном переходе, передается без посредства гамма−кванта одному из электронов внутренних оболочек атома и вызывает ионизацию атома в связи с вылетом электрона за его пределы.
    Внутренняя конверсия гамма-лучей по своей природе не является β-распадом. При β-распаде ядро испускает электрон (или позитрон), которого раньше в ядре не было и который возник в результате превращения одного из нейтронов в протон (или одного из протонов в нейтрон). При внутренней конверсии из атома выбрасывается один из электронов атомной оболочки.
    В экспериментальных исследованиях широко используется явление резонансного испускания и поглощения γ-квантов атомными ядрами, называемое эффектом Мёссбауэра(ядерный γ-резонанс) и которое наблюдается в кристаллических твердых телах. В кристалле энергия отдачи ядер при поглощении γ-кванта преобразуется в энергию колебаний кристаллической решетки. При этом импульс отдачи передается не отдельному ядру, а всему кристаллу. Исключительно малая ширина резонансных линий (10-10 эВ) позволяет использовать эффект Мёссбауэра, для измерения небольших изменений энергии γ-квантов, вызванных теми или иными воздействиями на излучающее или поглощающее ядро. Измерения, в которых применяется эффект Мёссбауэра, отличаются высокой избирательностью, т.к. в каждом эксперименте резонансное поглощение наблюдается только для ядер одного сорта. Эффект Мёссбауэра наблюдается для ядер не всех химических элементов, а только примерно для 73 изотопов 41-го элемента; самым легким из них является калий , самым тяжелым – америций .

  3. luci9870 Ответить




    В результате этого цикла четыре протона превращаются в ядро гелия и выделяется энергия, равная 26,7 МэВ. Ядра же углерода, число которых остается неизменным, участвуют в реакции в роли катализатора.
    Термоядерные реакции дают наибольший выход энергии на единицу массы «горючего», чем любые другие превращения, в том числе и деление тяжелых ядер. Например, количество дейтерия в стакане простой воды энергетически эквивалентно примерно 60 л бензина. Поэтому заманчива перспектива осуществления термоядерных реакций искусственным путем.
    Впервые искусственная термоядерная реакция осуществлена в СССР (1953)., а затем (через полгода) в США в виде взрыва водородной (термоядерной) бомбы, являющегося неуправляемой реакцией. Взрывчатым веществом, в котором происходила реакция (268.1), является смесь дейтерия и трития, а запалом — «обычная» атомная бомба, при взрыве которой возникает необходимая для протекания термоядерной реакции температура.
    Особый интерес представляет осуществление управляемой термоядерной реакции, для обеспечения которой необходимо создание и поддерживание в ограниченном объеме температуры порядка 108 К. Так как при данной температуре термоядерное рабочее вещество представляет собой полностью ионизованную плазму (см. § 108), возникает проблема ее эффективной термоизоляции от стенок рабочего объема. На данном этапе развития считается, что основной путь в этом направлении — это удержание плазмы в ограниченном объеме сильными магнитными полями специальной формы.
    Начало широкого международного сотрудничества в области физики высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза положено в знаменитом докладе И. В. Курчатова в Харуэле в 1956 г.
    Хотя проблема управляемого термоядерного синтеза не решена до сих пор, но за последнее десятилетие в этом направлении достигнут значительный прогресс. Под руководством Л. А. Арцимовича коллектив ученых Института атомной энергии (ИАЭ) им. И. В. Курчатова осуществил широкий круг исследований, результатом которых явился пуск летом 1975 г. в ИЭА крупнейшей в мире термоядерной установки «Токамак-10» (Т-10).
    В Т-10, как и во всех установках этого типа, плазма создается в тороидальной камере, находящейся в магнитном поле, а само плазменное образование — плазменный шнур — также имеет форму тора. В Т-10 плазма с температурой примерно (7 ¸ 8)×106 К и плотностью примерно 1014 частиц/см3 создается в объеме, приблизительно равном 5 м3, на время около 1 с. Однако следует отметить, что до осуществления критерия Лоусона(Дж. Лоусон (р. 1923) — английский физик) — условия, необходимого для начала самоподдерживающейся термоядерной реакции,— еще остается значительный «путь»: примерно 20 раз по (произведение плотности частиц на время удержания плазмы) и примерно 10 раз по температуре. Результаты, полученные на Т-10, вместе с результатами, ожидаемыми на создаваемых установках (например, Т-20), по мере решения разного рода инженерно-технологических проблем служат базой для создания термоядерного реактора «Токамака».
    Управляемый термоядерный синтез откр­вает человечеству доступ к неисчерпаемой «кладовой» ядерной энергии, заключенной в легких элементах. Наиболее заманчивой в этом смысле является возможность извлечения энергии из дейтерия, содержащегося в обычной воде. В самом деле, количество дейтерия в океанской воде составляет примерно 4×1013 т, чему соответствует энергетический запас 1017 МВт×год. Другими словами, эти ресурсы неограниченны. Остается только надеяться, что решение этих проблем — дело недалекого будущего.
    Контрольные вопросы
    Какие частицы образуют ядро атома цинка? Сколько их?
    Атомное ядро «составили» из N свободных нуклонов (масса каждого нуклона равна m). Чему равны масса и удельная энергия связи этого ядра?
    Чем отличаются изобары и изотопы?
    Почему прочность ядер уменьшается при переходе к тяжелым элементам?
    Как объясняется сверхтонкая структура спектральных линий?
    Как и во сколько раз изменится число ядер радиоактивного вещества за время, равное трем периодам полураспада?
    Как (по какому закону) изменяется со временем активность нуклида?
    Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после двух -распадов ядер его атомов? после последовательных одного -распада и двух -распадов?
    Как объясняется -распад на основе представлений квантовой теории?
    Как объясняется непрерывность энергетического спектра -частиц?
    Изменится ли химическая природа элемента при испускании его ядром -кванта?
    Какие явления сопровождают прохождение -излучения через вещество и в чем их суть?
    В чем суть эффекта Мёссбауэра? Каковы его возможные применения?
    Запишите схему е-захвата. Что сопровождает е-захват? В чем его отличие от -распадов?
    Чем объяснить выброс нейтрино (антинейтрино) при -распадах?
    По каким признакам можно классифицировать ядерные реакции?
    Под действием каких частиц ( -частиц, нейтронов) ядерные реакции более эффективны? Почему?
    Что представляет собой реакция деления ядер? Приведите примеры.
    Охарактеризуйте нейтроны деления. Какие они бывают?
    В результате какой реакции происходит превращение ядер в ядра ? Каковы ее перспективы?
    Что можно сказать о характере цепной реакции деления, если: 1) k > 1; 2) k = 1; 3) k < 1? По каким признакам можно классифицировать ядерные реакторы? Почему деление тяжелых ядер и синтез атомных ядер сопровождаются выделением большого количества энергии? Когда на один нуклон выделяется большая энергия? Почему? Задачи
    32.1. Определить удельную энергию связи для ядра , если масса его нейтрального атома равна 19,9272×10-27 кг. [7,7 МэВ/нуклон]
    32.2. Определить, какая часть (в процентах) начального количества ядер радиоактивного изотопа останется нераспавшейся по истечении времени t, равного трем средним временам жизни радиоактивного ядра. [5%]
    32.3. Период полураспада радиоактивного изотопа составляет 24 ч. Определить время, за которое .распадется начального количества ядер. [10.5 ч]
    32.4. Определить, поглощается или выделяется энергия при ядерной реакции . Определить эту энергию. (18,4 МэВ]
    32.5. В процессе осуществления реакции энергия фотона была равна 2,02 МэВ. Определить полную кинетическую энергию позитрона и электрона в момент их возникновения. [1 МэВ]
    32.6. В ядерном реакторе на тепловых нейтронах среднее время жизни одного поколения нейтронов составляет Т = 90 мс. Принимая коэффициент размножения нейтронов k = 1,003, определить период реактора, т. е. время, в течение которого поток тепловых нейтронов увеличится в е раз. [ = Т/( k – 1) = 30 с]

  4. nexus3000 Ответить


    Содержание:
    Что такое ядерные реакции
    Немного истории ядерных реакций
    Какие ядерные реакции есть в физике
    Деление атомных ядер
    Термоядерные реакции
    Ядерные реакции, видео
    Расщепление ядра атома и способность использовать ядерную энергию, как в созидательных (атомная энергетика), так и разрушительных (атомная бомба) целях стало, пожалуй, одним из самых значимых изобретений прошлого ХХ века. Ну а в основе всей той грозной силы, что таиться в недрах крохотного атома лежат ядерные реакции.

    Что такое ядерные реакции

    Под ядерными реакциями в физике понимается процесс взаимодействия атомного ядра с другим подобным ему ядром либо разными элементарными частичками, в результате чего происходит изменения состава и структуры ядра.

    Немного истории ядерных реакций

    Первая ядерная реакция в истории была сделана великим ученым Резерфордом в далеком 1919 году во время опытов по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Ученый бомбардировал атомы азота альфа частицами, и при соударении частиц происходила ядерная реакция.

    А так выглядело уравнение этой ядерной реакции. Именно Резерфорду принадлежит заслуга открытия ядерных реакций.
    Затем последовали многочисленные опыты ученых по осуществлению различных типов ядерных реакций, например, весьма интересной и значимой для науки была ядерная реакция, вызванная бомбардировкой атомных ядер нейтронами, которую провел выдающийся итальянский физик Э. Ферми. В частности Ферми обнаружил, что ядерные преобразования могут быть вызваны не только быстрыми нейтронами, но и медленными, который двигаются с тепловыми скоростями. К слову ядерные реакции, вызванные воздействием температуры, получили название термоядерных. Что же касается ядерных реакций под действием нейтронов, то они очень быстро получили свое развитие в науке, да еще какое, об этом читайте дальше.
    Типичная формула ядерной реакции.

    Какие ядерные реакции есть в физике

    В целом известные на сегодняшний день ядерные реакции можно разделить на:
    деление атомных ядер
    термоядерные реакции
    Ниже детально напишем о каждой из них.

    Деление атомных ядер

    Реакция деления атомных ядер подразумевает распад собственно ядра атома на две части. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деления ядер атома урана, продолжая исследования своих ученых предшественников, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической таблицы Менделеева, а именно радиоактивные изотопы бария, криптона и некоторых других элементов. К сожалению, эти знания первоначально были использованы в ужасающих, разрушительных целях, ведь началась вторая мировая война и немецкие, а с другой стороны, американские и советские ученые наперегонки занимались разработкой ядерного оружия (в основе которого была ядерная реакция урана), закончившейся печально известными «ядерными грибами» над японскими городами Хиросимой и Нагасаки.

    Но вернемся к физике, ядерная реакция урана при расщеплении его ядра обладает просто таки колоссальной энергией, которую наука смогла поставить себе на службу. Как же происходит подобная ядерная реакция? Как мы написали выше, она происходит вследствие бомбардировки ядра атома урана нейтронами, от чего ядро раскалывается, при этом возникает огромная кинетическая энергия, порядка 200 МэВ. Но что самое интересное, в качестве продукта ядерной реакции деления ядра урана от столкновения с нейтроном, возникает несколько свободных новых нейтронов, которые, в свою очередь, сталкиваются с новыми ядрами, раскалывают их, и так далее. В результате нейтронов становится еще больше и еще больше ядер урана раскалывается от столкновений с ними – возникает самая настоящая цепная ядерная реакция.

    Вот так она выглядит на схеме.
    При этом коэффициент размножения нейтронов должен быть больше единицы, это необходимое условие ядерной реакции подобного вида. Иными словами, в каждом последующем поколении нейтронов, образованных после распада ядер, их должно быть больше, нежели в предыдущем.
    Стоит заметить, что по похожему принципу ядерные реакции при бомбардировке могут проходить и во время деления ядер атомов некоторых других элементов, с теми нюансами, что ядра могут бомбардироваться самыми разными элементарными частичками, да и продукты таких ядерных реакций будут разниться, чтобы описать их более детально, нужна целая научная монография

    Термоядерные реакции

    В основе термоядерных реакций лежат реакции синтеза, то есть, по сути, происходит процесс обратный делению, ядра атомов не раскалываются на части, а наоборот сливаются друг с другом. При этом также происходит выделение большого количества энергии.
    Термоядерные реакции, как это следует из самого из названия (термо – температура) могут протекать исключительно при очень высоких температурах. Ведь чтобы два ядра атомов слились, они должны приблизиться на очень близкое расстояние друг к другу, при этом преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов, такое возможно при существовании большой кинетической энергии, которая, в свою очередь, возможна при высоких температурах. Следует заметить, что на Солнце происходят термоядерные реакции водорода, впрочем, не только на нем, но и на других звездах, можно даже сказать, что именно она лежит в самой основе их природы всякой звезды.

    Ядерные реакции, видео

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи, ядерным реакциям.

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *