Какая положительная частица входит в состав атомного ядра?

9 ответов на вопрос “Какая положительная частица входит в состав атомного ядра?”

  1. pharaoh Ответить

    6.1.Характеристики атомного ядра. Размер, состав и заряд атомного ядра

    Атом состоит из положительно заряженного
    ядра и окружающих его электронов. Атомные
    ядра имеют размеры примерно 10 -14…
    10 -15м (линейные размеры атома –
    10-10м).
    Атомное ядро состоит из элементарных
    частиц ? протонов
    и нейтронов.     Протонно-нейтронная
    модель ядра была предложена российским
    физиком Д. Д. Иваненко, а впоследствии
    развита В. Гейзенбергом.
    Протон (р) имеет положительный заряд,
    равный заряду электрона, и массу покоятp=1,6726•10-27кг
    1836me, гдеme?масса электрона.
    Нейтрон (n)?нейтральная частица с массой покояmn=
    1,6749•10-27кг
    1839тe,.Массу протонов и
    нейтронов часто выражают в других
    единицах – в атомных единицах массы
    (а.е.м., единица массы, равная 1/12 массы
    атома углерода).
    Массы протона и нейтрона равны
    приблизительно одной атомной единице
    массы. Протоны и нейтроны называют­ся
    нуклонами(от лат.nucleus?ядро). Общее число нуклонов в атомном
    ядре называ­ется массовым числомА).
    Радиусы ядер возрастают с увеличением
    массового числа в соответствии с
    соотношением R = 1,4А1/310-13
    см.
    Эксперименты показывают, что ядра не
    имеют резких границ. В центре ядра
    существует определенная плотность
    ядерного вещества, и она постепенно
    уменьшается до нуля с увеличением
    расстояния от центра. Из-за отсутствия
    четко определенной границы ядра его
    «радиус» определяется как расстояние
    от центра, на котором плотность ядерного
    вещества уменьшается в два раза. Среднее
    распределение плотности материи для
    большинства ядер оказывается не просто
    сферическим. Большинство ядер
    деформировано. Часто ядра имеют форму
    вытянутых или сплющенных эллипсоидов
    Атомное ядро характеризуется зарядомZe,где Z ?зарядовое числоядра, равное числу
    протонов в ядре и совпадающее с порядковым
    номером химического элемента в
    Периодической системе элементов
    Менделеева.
    Ядро обозначается тем же символом, что
    и нейтральный атом:
    ,
    гдеX ?символ
    химического элемента,Z?атомный номер (число протонов в ядре),А ?массовое
    число (число нуклонов в ядре). Массовое
    числоАприблизительно равно массе
    ядра в атомных единицах массы.
    Так как атом нейтрален, то заряд ядра Z
    определяет и число электронов в атоме.
    От числа электронов зависит их
    распределение по состояниям в атоме.
    Заряд ядра определяет специфику данного
    химического элемента, т. е. определяет
    число электро­нов в атоме, конфигурацию
    их электронных оболочек, величину и
    характер внутри­атомного электрического
    поля.
    Ядра с одинаковыми зарядовыми числами
    Z, но с разными массовыми числамиА
    (т. е. с разными числами нейтронов
    N = A – Z    ), называются изотопами, а ядра
    с одинаковымиА,но разнымиZ –изобарами. Например, водород (Z = l)
    имеет три изотопа:
    Н
    –     протий (Z= l,N = 0),
    Н
    –     дейтерий (Z = l,N= 1),
    Н
    –     тритий (Z = l,N = 2), олово –
    десять изотопов и т. д. В подавляющем
    большинстве случаев изотопы одного и
    того же химического элемента обладают
    одинаковыми химическими и почти
    одинаковыми физическими свойствами.
    Е,
    МэВ
    Рис.
    6.1.
    Уровни
    энергии
    и
    наблюдаемые переходы для ядра атома
    бора

    Квантовая теория строго ограничивает
    значения энергий, которыми могут обладать
    составные части ядер. Совокупности
    протонов и нейтронов в ядрах могут
    находиться только в определенных
    дискретных энергетических состояниях,
    характерных для данного изотопа.
    Когда электрон переходит из более
    высокого в более низкое энергетическое
    состояние, разность энергий излучается
    в виде фотона. Энергия этих фотонов
    имеет порядок нескольких электрон?вольт.
    Для ядер энергии уровней лежат в интервале
    примерно от 1 до 10 МэВ. При переходах
    между этими уровнями испускаются фотоны
    очень больших энергий (?–кванты). Для
    иллюстрации таких переходов на рис. 6.1
    приведены пять первых уровней энергии
    ядра
    .Вертикальными линиями указаны наблюдаемые
    переходы. Например, ??квант
    с энергией 1,43 МэВ испускается при
    переходе ядра из состояния с энергией
    3,58 МэВ в состояние с энергией 2,15 МэВ.

  2. Shaktijinn Ответить

    Щелкните по ссылке “Физика атомного ядра
    “, чтобы ознакомиться с презентацией раздела в формате PowerPoint. Для возврата к
    данной странице закройте окно программы PowerPoint.
    Исследуя прохождение ?-частицы через тонкую золотую фольгу (см. п. 6.2), Э. Резерфорд пришёл к выводу о том, что атом состоит из тяжёлого положительного заряженного ядра и окружающих его электронов.
    Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд.
    В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны (нуклоны от латинского слова nucleus – ядро). Такая протонно-нейтронная модель ядра была предложена советским физиком в 1932 г. Д.Д. Иваненко. Протон имеет положительный заряд е+=1,06·10–19 Кл и массу покоя mp = 1,673·10–27кг = 1836me. Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя mn = 1,675·10–27кг = 1839me (где масса электрона me, равна 0,91·10–31кг). На рис. 9.1 приведена структура атома гелия по представлениям конца XX – начала XXI в.
    Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z– зарядовое число, равное порядковому номеру химического элемента в периодической системе элементов Менделеева, т.е. числу протонов в ядре. Число нейтронов в ядре обозначается N. Как правило Z > N.
    В настоящее время известны ядра с Z = 1 до Z = 107 – 118.
    Число нуклонов в ядре A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные Z, называются изобарами.

    Рис. 9.1
    Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом , где X – символ химического элемента. Например: водород Z = 1 имеет три изотопа: – протий (Z = 1, N = 0), – дейтерий (Z = 1, N = 1), – тритий (Z = 1, N = 2), олово имеет 10 изотопов и т.д. В подавляющем большинстве изотопы одного химического элемента обладают одинаковыми химическими и близкими физическими свойствами. Всего известно около 300 устойчивых изотопов и более 2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов.
    Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границы ядра. Ещё Э. Резерфорд, анализируя свои опыты, показал, что размер ядра примерно равен 10–15 м (размер атома равен 10–10 м). Существует эмпирическая формула для расчета радиуса ядра:

  3. Rainhammer Ответить

    Число нуклонов Ам (массовое число) представляет собой сумму чисел протонов и нейтронов: Ам = Z+ N.
    Протон – элементарная частица любого атома, он имеет положительный заряд, равный заряду электрона. Число электронов в оболочке атома определяется числом протонов в ядре.
    Нейтрон – другой вид ядерных частиц всех элементов. Его нет лишь в ядре легкого водорода, состоящего из одного протона. Он не имеет заряда, электрически нейтрален. В атомном ядре нейтроны являются стабильными, а в свободном состоянии они неустойчивы. Число нейтронов в ядрах атомов одного и того же элемента может колебаться, поэтому число нейтронов в ядре не характеризует элемент.
    Нуклоны (протоны + нейтроны) удерживаются внутри атомного ядра ядерными силами притяжения. Ядерные силы в 100 раз сильнее электромагнитных сил и поэтому удерживает внутри ядра одноименно заряженные протоны. Ядерные силы проявляются только на очень малых расстояниях (10-13см), они составляют потенциальную энергию связи ядра, которая при некоторых превращениях частично освобождается, переходит в кинетическую энергию.
    Для атомов отличающихся составом ядра, употребляется название «нуклиды», а для радиоактивных атомов – «радионуклиды».
    Нуклидами называют атомы или ядра с данным числом нуклонов и данным зарядом ядра (обозначение нуклида АХ).
    Нуклиды, имеющие одинаковое число нуклонов (Ам = соnst), называются изобарами. Например, нуклиды 96Sr, 96Y, 96Zr принадлежат к ряду изобаров с числом нуклонов Ам = 96.
    Нуклиды, имеющие одинаковое число протонов (Z = соnst), называются изотопами. Они различаются только числом нейтронов, поэтому принадлежат одному и тому же элементу: 234U, 235U, 236U, 238U.
    Изотопы – нуклиды с одинаковым числом нейтронов (N = Ам -Z = const). Нуклиды: 36S, 37Cl, 38Ar, 39K, 40Ca принадлежат к ряду изотопов с 20 нейтронами.
    Изотопы принято обозначать в виде ZХМ, где X – символ химического элемента; М – массовое число, равное сумме числа протонов и нейтронов в ядре; Z – атомный номер или заряд ядра, равный числу протонов в ядре. Поскольку каждый химический элемент имеет свой постоянный атомный номер, то его обычно опускают и ограничиваются написанием только массового числа, например: 3Н, 14С, 137Сs, 90Sr и т. д.
    Атомы ядра, которые имеют одинаковые массовые числа, но разные заряды и, следственно, различные свойства называют «изобарами», так например один из изотопов фосфора имеет массовое число 32 – 15Р32, такое же массовое число имеет и один из изотопов серы – 16S32.
    Нуклиды могут быть стабильными (если их ядра устойчивы и не распадаются) и нестабильными (если их ядра неустойчивы и подвергаются изменениям, приводящим в конечном итоге к увеличению стабильности ядра). Неустойчивые атомные ядра, способные самопроизвольно распадаться, называют радионуклидами. Явление самопроизвольного распада ядра атома, сопровождающееся излучением частиц и (или) электромагнитного излучения, называется радиоактивностью.
    В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный, так и радиоактивный изотоп, в свою очередь, самопроизвольно распадающийся. Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией ядерных превращений, называются радиоактивными семействами.
    В настоящее время IUРАС (Международный союз теоретической и прикладной химии) официально дал название 109 химическим элементам. Из них только 81 имеет стабильные изотопы, наиболее тяжелым из которых является висмут (Z = 83). Для остальных 28 элементов известны только радиоактивные изотопы, причем уран (U ~ 92) является самым тяжелым элементом, встречающимся в природе. Самый большой из природных нуклидов имеет 238 нуклонов. В общей сложности в настоящее время доказано существование порядка 1700 нуклидов этих 109 элементов, причем число изотопов, известных для отдельных элементов, колеблется от 3 (для водорода) до 29 (для платины).

  4. Fenrilkree Ответить

    Согласно протонно-нейтронной модели строения ядра:
    ядра всех химических элементов состоят из нуклонов;
    заряд ядра обусловлен только протонами;
    число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента;
    число нейтронов равно разности между массовым числом и числом протонов ($N=A-Z$)
    Протон ($^2_1H\ или\ p$) — положительно заряженная частица: её заряд равен заряду электрона $e=1.6\cdot 10^{-19}\ Кл$, а масса покоя $m_p=1.627\cdot 10^{-27}\ кг$. Протон является ядром налёгшего нуклона атома гидрогена.
    Для упрощения записей и расчётов массу ядра зачастую определяют в атомных единицах массы (а.е.м) или в единицах энергии (записывая вместо массы соответствующую энергию $E=mc^2$ в электрон-вольтах). За атомною единицу массы берут $1/12$ массы нуклида углерода $^{12}_6С$. В этих единицах получаем:
    Протон подобно электрону имеет собственный момент импульса — спин, который равен $1/2$ (в единицах $\hbar $). Последний, во внешнем магнитном поле может ориентироваться только так, что его проекция и направления поля равны $+1/2$ или $-1/2$. Протон, как и электрон, подлежит квантовой статистике Ферми-Дирака, т.е. принадлежит к фермионам.
    Протон характеризируется собственным магнитным моментом, который для частицы со спином $1/2$ зарядом $e$ и массой $m$ равен
    Для электрона собственный магнитный момент равен
    Для описания магнетизма нуклонов и ядер используют ядерный магнетон (в $1836$ раз меньше магнетона Бора):
    Поначалу считали, что магнитный момент протона равен ядерному магнетону, т.к. его масса в $1836$ раз больше массы электрона. Но измерения показали, что на самом деле собственный магнитный момент протона в $2,79$ раз больше от ядерного магнетрона, имеет положительный знак, т.е. направление совпадает со спином.
    Современная физика объясняет эти разногласия тем, что протоны и нейтроны взаимопреобразуются и на протяжении некоторого времени пребывают в состоянии диссоциации на $\pi ^\pm $ — мезон и соответственного знака другой нуклон:
    Масса покоя $\pi ^\pm $ – мезона равна $193,63$ МэВ, по этому его собственный магнитный момент в $6,6$ раз больше от ядерного магнетона. В измерениях появляется некоторое эффективное значение магнитного момента протона и $\pi ^+$ — мезонного окружения.
    Нейтрон ($n$) — электрически нейтральная частица; ее масса покоя
    Хоть нейтрон и лишен заряда, он имеет магнитный момент $\mu _n=-1.91\mu _Я$. Знак «$-$» показывает, что за направлением магнитный момент противоположный спину протона. Магнетизм нейтрона определяется эффективным значением магнитного момента частиц, на которые он способен диссоцыировать.
    В свободном состоянии нейтрон неустойчивая частица и произвольно распадается (период полураспада $12$ мин): излучая $\beta $ — частицу и антинейтрино он превращается в протон. Схема распада нейтрона записывается в таком виде:
    В отличии от внутриядерного распада нейтрона $\beta $ — распад принадлежит и до внутреннего распада и до физики элементарных частиц.
    Взаимное преобразование нейтрона и протона, равенство спинов, приближённость масс и свойств дают основания предполагать, что речь идет о двух разновидностях одной и той же ядерной частицы — нуклона. Протонно-нейтронная теория хорошо согласуется с экспериментальными данными.
    Как составляющие ядра протоны и нейтроны обнаруживают в многочисленных реакциях деления и синтеза.
    В произвольных и штучных делениях ядер наблюдаются так же потоки электронов, позитронов, мезонов, нейтрино и антинейтрино. Масса $\beta $ — частицы (электрон или позитрон) в $1836$ раз меньше массы нуклона. Мезоны — положительные, отрицательные и нулевые частицы — по массе занимают промежуточное место между $\beta $ — частицами и нуклонами; время жизни таких частиц очень мало и составляет миллионные доли секунды. Нейтрино и антинейтрино — элементарные частицы, масса покоя которых равна нулю. Однако электроны, позитроны и мезоны не могут быть составляющими ядра. Эти легкие частицы не могут быть локализованы в малом объеме, которым является ядро радиусом $\sim 10^{-15}\ м$.
    Для доказательства этого определим энергию электрического взаимодействия (например, электрона с позитроном или протоном в ядре)
    и сравним ее с собственной энергией электрона
    Посколькy энергия внешнего взаимодействия превышает собственную энергию электрона, он не может существовать и сохранять собственную индивидуальность, в условиях ядра он будет уничтожен. Другая ситуация с нуклонами, их собственная энергия более $900$ МэВ, поэтому в ядре они могут сохранять свои особенности.
    Легкие частицы излучаются с ядер в процессе перехода их с одного состояния в другое.

  5. Ceregamand Ответить

    . (6.1)
    Здесь – целые коэффициенты, а символами обозначены элементарные частицы (нейтрон, протон, электрон, нейтрино, квант жесткого электромагнитного излучения и другие). В ядерных реакциях сохраняется суммарное зарядовое число Z и так называемое барионное число, которое в отсутствие рождения тяжелых сильно взаимодействующих частиц совпадает с массовым числом A.
    Реакции ядерного распада.Частным видом ядерной реакции является реакция распада ядра или частицы. Уравнение распада ядра имеет вид
    . (6.2)
    Важным частным случаем ядерного распада является процесс ?- распада, описываемый уравнением
    . (6.3)
    Исходное ядро может быть продуктом ядерной реакции. Так, например, при бомбардировке лития протонами происходят следующие реакции:
    . (6.4)
    Изотоп является нестабильным и в продуктах реакции не наблюдается.
    Механизм a-распада состоит в туннельном прохождении a-частиц через потенциальный барьер, возни­кающий в результате конкуренции короткодействующих сил ядерного притяжения и дальнодействующих сил кулоновского отталкивания (рис. 6.1).
    Рис. 6.1
    Распад частицы описывается уравнением
    . (6.5)
    Например, уравнение распада нейтрона на протон p, электрон e и электронный антинейтрино имеет вид
    . (6.6)
    Эта реакция идет с выделением примерно 1 МэВ энергии, распределяющейся между электроном и антинейтрино. Если исходный нейтрон связан в ядре, образующийся протон остается в ядре, в результате чего зарядовое число увеличивается на единицу. Электрон и электронный антинейтрино покидают ядро, что приводит к возникновению b-излучения. Поэтому процесс распада нейтрона называется b–распадом (часто более точно -распадом). b-распад происходит в результате так называемого слабого взаимодействия.
    Кроме и a и b лучей результатом ядерных реакций может быть g-излучение – это излучение квантов электромагнитного излучения высоких энергий при переходах атомных ядер из возбужденного состояния в состояния с меньшей энергией.
    Закон радиоактивного распада. Скорость ядерного распада, в отличие от химического, практически не зависит от внешних условий. За одинаковое время распадается одинаковая доля ядер , где – число ядер в данный момент времени. Поэтому уменьшение числа ядер описывается уравнением
    , (6.7)
    где – константа скорости распада. Интегрируя уравнение (6.4) с начальным условием , получаем закон радиоактивного распада
    . (6.8)
    В ядерной физике принято для описания скорости распада использовать не константу скорости , а период полураспада , то есть время, за которое число ядер или частиц уменьшается в два раза. В соответствии с определением справедливо равенство
    . (6.9)
    Логарифмируя равенство (6.9), получаем связь между константой скорости и периодом полураспада:
    . (6.10)
    Следовательно, закон радиоактивного распада можно представить в виде
    . (6.11)
    Периоды полураспада частиц и ядер лежат в очень широком диапазоне от десятков миллиардов лет до миллиардных долей секунды. Нейтроны в свободном состоянии неустойчивы и распадаются согласно уравнению (6.5) с периодом полураспада около 11 минут. В то же время связанный в ядре нейтрон может иметь период полураспада, пре­вышающий миллионы лет, или быть стабильным.
    Существуют элементарные частицы (например электрон, протон, фотон и другие), распады которых не обнаружены. Эти частицы, так же как частицы и ядра с большим периодом полураспада (превышающим 10000 лет), называются стабильными. Частицы и ядра с малым называются радиоактивными, или нестабильными.
    Некоторые ядерные реакции могут происходить неоднозначно с различными конечными продуктами. Возможные схемы протекания ядерной реакции называются ее каналами.
    Энергия связи ядра. Ядерная энергия. Как показывают точные измерения, в ядерных реакциях не выполняется закон сохранения массы. Разность масс исходных частиц и ядер и продуктов реакции называется дефектом масс . Так, например, при образовании ядра из свободных нуклонов дефект масс ядра определяется по формуле
    , (6.12)
    где Mяд – масса ядра. С точки зрения теории относительности изменение массы системы сопровождается изменением ее полной энергии:
    . (6.13)
    Наличие дефекта масс приводит к введению отличного от массы массового числа А – округленной до ближайшего целого массы, выраженной в а.е.м. Массовое число в ядерных реакциях сохранятся.
    Формально закон сохранения массы не выполняется и в химических реакциях. Однако изменение энергии по сравнению с энергией покоя, а следовательно, и дефект масс химических реакций очень мал.
    Положительный дефект масс ядра по сравнению с энергией свободных частиц соответствует энергии связи нуклонов, которая обеспечивает устойчивость ядра, несмотря на наличие сил электростатического отталкивания протонов. Вследствие насыщенности ядерных сил энергия связи почти линейно растет с ростом массового числа и удельная энергия связи ядра
    (6.14)
    меняется мало и для ядер элементов в средней части периодической системы составляет (28 < A < 138 то есть от до ) e » 8,5 МэВ/нуклон. Часто используется в ядерной физике единица энергии 1 Мэв=Дж =кал. В одной а.е.м заключена энергия 931,5 МэВ.
    Рис. 6.2

    Заметное уменьшение удельной энергии наблюдается для легких ядер, для которых не происходит полного насыщения ядерных сил. С другой стороны, добавление в ядро протонов увеличивает электрическую составляющую взаимодействия пропорционально квадрату зарядового числа. Вследствие этого и тяжелые ядра становятся менее устойчивыми, чем ядра из середины таблицы Менделеева. График зависимости удельной энергии связи от массового числа показан на рис. 6.2.
    Для осуществления ядерных реакций, в которых суммарная энергия связи продуктов превышает энергию связи исходных ядер, необходимо затратить энергию. Дефект масс таких реакций отрицателен. Ядерные реакции с положительным дефектом масс проходят с выделением энергии. График на рис. 6.2 объясняет возможность выделения энергии при делении тяжелых ядер или синтезе легких. Каждый из этих типов ядерных реакций служит основой одного из направлений ядерной энергетики. Энергия, получаемая в результате реакции деления тяжелых ядер, называется ядерной (часто неточно – атомной). Энергия, получаемая при слиянии легких ядер, называется термоядерной. В любом случае энергия, выделяющаяся или поглощающаяся в ядерной реакции, может быть определена по формуле
    , (6.15)
    где – массы продуктов реакции и исходных ядер и частиц соответственно.
    Ядерная энергетика. Выделение энергии в результате осуществления ядерной реакции является лишь необходимым условием возможности использования процесса в энергетике. Так, например, скорость выделения энергии в реакциях a и b распада и большинство реакций ядерного распада вида (6.2), постоянно происходящих в природе, мала и не удовлетворяет требованиям энергетики. Для того чтобы процесс представлял практический интерес, необходим механизм управления его скоростью.
    Как было указано выше, изменение внешних условий (температуры, давления, концентраций) в весьма широких пределах не сказываются на скорости ядерных реакций. В противоположность этому, период полураспада ядер очень сильно меняется даже при минимальном изменении их состава. Так, например, для изотопа урана период полураспада , а при изменении массового числа всего на единицу для изотопа скорость распада значительно увеличивается и . Таким образом, облучая стабильные ядра нуклонами или a-частицами, можно получить ядра с малым периодом полураспада. Это явление называется искусственной радиоактивностью. При этом для поглощения атомными ядрами заряженных частиц необходимо преодолеть кулоновское отталкивание, растущее с ростом зарядового числа. Поэтому искусственная радиоактивность тяжелых ядер чаще осуществляется при взаимодействии стабильных изотопов с нейтронами.
    Ядра при поглощении нейтронов переходят в возбужденное состояние. Тяжелое составное ядро, возбужденное при захвате нейтрона, может разделиться на две части. Возбужденное ядро похоже на заряженную каплю жидкости, поверхность которой испытывает сильные колебания. Деление тяжелого ядра на два осколка сопровождается выделением огромной удельной энергии по сравнению с энергией химических реакций. Для сравнения – энергия ядерных реакций ~ 1 МэВ, энергия химических реакций ~ 1 эВ в расчете на реагирующее ядро или молекулу соответственно.
    Тяжелые ядра способны к делению, если для них выполняется условие . Изотоп урана способен к самопроизвольному делению с испусканием нейтронов. Испускаемые в процессе деления нейтроны способны вызвать деление других ядер урана и в достаточно большой массе вещества вызвать цепную реакцию деления в виде взрыва. При поглощении части нейтронов (чаще всего для этого используются кадмиевые стержни) цепной реакции деления можно придать управляемый характер. Такие процессы используются на атомных электростанциях для разогрева пара, который вращает турбины, соединенные с электрогенераторами. В природном уране цепная реакция не идет, так как доля изотопа менее одного процента. Составляющий основную часть природной смеси изотоп поглощает нейтроны и не поддерживает цепную реакцию. Для ее осуществления необходимо увеличить концентрацию по крайней мере до 2,5%. По разным оценкам запасов изотопа для обеспечения энергетических потребностей хватит человечеству на 50 – 100 лет. Существуют технические возможности одновременно с получением энергии превращать в способный поддерживать цепную реакцию изотоп плутония . Этого ядерного топлива хватит на 1000 лет.
    Практически неисчерпаемым источником энергии является реакция синтеза легких ядер, например, в реакции слияния изотопов водорода дейтерия и трития
    , (6.16)
    при которой выделяется энергия 17,58 МэВ. Однако для осуществления этого процесса необходимо преодолеть электростатическое отталкивание, что возможно пока только при высоких температурах (откуда и название процесса – термоядерная реакция). В настоящее время реакции синтеза легких ядер с достаточным для практических целей энергетическим выходом осуществляются только в условиях ядерного взрыва. Разрабатываются различные варианты управляемой термоядерной реакции с удержанием возникающей плазмы магнитным полем, лазерным излучением, силами инерции ядер. Реализация управляемого термоядерного синтеза позволит полностью решить энергетические проблемы на Земле.
    Дозиметрия радиоактивного излучения и защита от него. a-, b- и g – излучения вызывают ионизацию вещества, в котором они распространяются. Существуют различные методы регистрации и измерения интенсивности радиоактивных излучений. Для определения и учета величин, характеризующих ионизирующие излучения, введены понятия доз излучения: экспозиционная доза, поглощенная доза, эквивалентная доза.
    Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений – количественная характеристика излучения, основанная на способности излучений ионизировать воздух. За единицу экспозиционной дозы в системе единиц СИ принята такая доза, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд 1 Кл электричества каждого знака. На практике широко применяется внесистемная единица измерения экспозиционной дозы – рентген (Р). Один рентген соответствует излучению, при котором в 1 см3 сухого воздуха образуется суммарный заряд ионов одного знака, равный (1/3)·10-9 Кл. Энергия излучения, поглощенная единицей массы, называется «грей» (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг.
    Поскольку различные виды излучения при одинаковой дозе вызывают различные по тяжести поражения живой ткани, для характеристики a- и b-излучения вводится понятие эквивалентной дозы. С этой целью вводится биологический эквивалент рентгена («бэр»). Так называется поглощенная энергия излучения, биологически эквивалентная 1 Гр рентгеновского или гамма-излучения. В среднем протоны, нейтроны и a-частицы приводят к поражениям живой ткани в 10, а многозарядные ионы в 20 раз более сильным, чем жесткое электромагнитное излучение.
    Особенно чувствительными к облучению являются хрусталик глаза, репродуктивные и кроветворные органы. Предельно допустимой дозой облучения населения за год для чувствительных органов считается 0,05 бэр, для остальных органов 1 бэр. Смертельной считается доза однократного облучения, превышающая 200 бэр.Естественный радиационный фон, в большинстве местностей составляющий 10-20 мк Р/ч, не приносит вреда живым организмам. Значительные изменения естественной радиоактивности могут быть связаны с особенностями геологического строения. Так, например, некоторые виды гранита увеличивают радиационный фон до 50 мк Р/ч, вследствие чего применять их для внутренней отделки зданий нецелесообразно. Выходящий через разломы земной коры и скапливающийся в закрытых помещениях радиоактивный газ радон также значительно, хотя и на непродолжительное время, увеличивает естественный радиационный фон. Простое проветривание помещения значительно снижает радиацию. Для обнаружения и количественного измерения ионизирующих излучений используются различные дозиметрические приборы. Большей частью они регистрируют гамма-излучение.
    Ослабление ядерного излучения при прохождении через слой вещества толщиной х подчиняется закону Бугера
    . (6.17)
    Коэффициент поглощения d сильно зависит от вида излучения и вещества. Заряженные частицы (a-частицы, протоны и тяжелые ионы) достаточно сильно поглощаются воздухом и любыми строительными материалами, и для защиты от этих видов радиации, как правило, специальных мер принимать не надо.
    Для ослабления остальных видов излучения необходимо применять специальные меры. Весьма эффективно поглощает ?-излучения свинец, слой которого толщиной 1 см ослабляет излучение в среднем в 100 раз. Коэффициент поглощения железа и его сплавов примерно в 10 раз меньше, чем свинца. Остальные строительные материалы (бетон, кирпич, гранит, мрамор и другие) примерно в 100-130 раз слабее, чем свинец, поглощают радиоактивное излучение. Значительно (при высокой концентрации до 5-7 раз) повышают защитные свойства бетона и кирпича добавки барита (). К сожалению, барит уменьшает прочность строительных материалов, что ограничивает возможности его применения. Нейтроны плохо поглощаются свинцом и строительными материалами и сильно поглощаются бором, кадмием и их соединениями.

Добавить ответ

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