Ядерные реакции

Первые ядерные реакции 1919 год: 1919 год: 14 7 N He 17 8 O p Джеймс Чедвик Эрнест Резерфорд 1932 год: 1932 год: 9 4 Be He 1 0 n C Ядерные реакции -это превращения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами, гамма-квантами или друг с другом. Для осуществления ядерной реакции необходимо сближение частиц на расстояние действия ядерных сил.

Реакция распада Реакция, при которой из бомбардируемого нейтронами тяжелого ядра образуются два более легких, называется ядерным распадом. Получившиеся ядра называются продуктами распада U n U Ba Kr n U n U Xe Sr n n 235 U 138 Ba 236 U 95 Kr n n n а) взаимодействие нейтрона с ядром б) захват нейтрона с ядром, колебание возбужденного ядра в) образование осколков деления

Энергия реакции распада U n Мо Xe n е Масса, а.е.м. До реакции После реакции Уран 235, Нейтрон 1, Молибден 97, Ксенон 135, Два нейтрона 2, СУММА m 236, , , Е = mc 2 Е 207 МэВ = 3· Дж N = 2,5 ·10 25 Е=8 ·10 13 Дж Эта энергия эквивалентна энергии взрыва 20 кт тринитротолуола, можно вскипятить 2000 т воды

Продукты радиоактивного распада При расщеплении тяжелых ядер образуются более легкие ядра, число протонов и нейтронов в которых почти одинаково. В тяжелых ядрах (U) масса нейтронов почти в 1,5 раза больше массы протонов. Ядра, образующиеся при расщеплении, «избавляются» от избыточных нейтронов (это не те нейтроны, которые испускают ядра при реакции). 0 0 n 1 1 p e Избыток нейтронов выходит в виде -излучения, которое испускается продуктами распада. В их ядрах происходит преобразование нейтронов в протоны и электроны: 0 0 n 1 1 p e. Затем электроны испускаются из ядра. Продукты ядерного деления радиоактивны, поскольку они претерпевают - распад до тех пор, пока не образуются ядра с подходящим числом нейтронов.

Реакция ядерного синтеза 2 1 D D 3 1 T p 2 1 D D 3 2 He n Реакция ядерного синтеза – это реакция соединения ядер легких элементов, при которой происходит образование более тяжелого ядра. Эта реакция может происходить только при условии, что кинетическая энергия сталкивающихся ядер велика.

Сравнение ядерных реакций Деление Синтез Доступность компонентов, необходимых для осуществления реакции Урановое топливо существует в составе урановых руд, находящихся в труднодоступных месторождениях Дейтерий и тритий присутствуют в морской воде (7000 л морской воды содержат 1 л тяжелой воды) Удельная энергия связи 0,8 МэВ7,2 МэВ Радиоактивность продуктов реакции Получаются ядра радиоактивные Продукты реакции не радиоактивны

Цепная реакция деления Наименьшая масса радиоактивного вещества, при которой становится возможным протекание цепной реакции деления, называется критической массой этого вещества. В объеме вещества, имеющего критическую массу, число нейтронов, получающихся в результате деления ядер, равно числу потерянных нейтронов, вызвавших деление ядер

Управляемые цепные реакции Устройства, в которых происходят управляемые цепные реакции, называются ядерными реакторами Замедлители – это вещества, которые замедляют нейтроны в ядерных реакторах, уменьшая их энергию так, что они теряют способность вызывать новые реакции распада.

1. Вставьте недостающие слова и закончите предложения При бомбардировке нейтронами ядро может …. При этом среди продуктов распада могут оказаться нейтроны. Причиной этого является … немедленный радиоактивный распад продуктов реакции избыточное количество нейтронов и продуктов распада. Элементы, образующиеся в результате расщепления, радиоактивны. Они претерпевают …-распад, поскольку, став легче, обладают избыточным числом протонов. Условием ядерного синтеза является высокая кинетическая энергия … ядер, необходимая для преодоления силы … ядер, каждое из которых имеет … заряд

2. С помощью периодической таблицы Менделеева определите неизвестный компонент следующей реакции: 3. С помощью периодической таблицы Менделеева определите, какое ядро образовалось в результате следующей реакции синтеза: U n La + ? n At Br Fr Br 2 1 H H ? 1 1 H 3 2 He 3 2 Li

4. В процессе расщепления одного ядра урана U высвобождается 200 МэВ. Сколько энергии высвободится при расщеплении 1 кг этого изотопа?

5. Минимальное количество ядерного топлива, необходимое для того, чтобы началась цепная реакция, называется… пороговой массой критической массой 6. Взрыв ядерной бомбы происходит, когда соединяются два одинаковых куска ядерного топлива. Масса каждого из них должна быть … меньше половины критической массы равна критической массе больше половины критической массы, но меньше критической массы

7. Когда масса ядерного вещества превышает критическую, ядерная реакция становится… контролируемой неконтролируемой 8. Цепная реакция является контролируемой, когда часть нейтронов… замедляется поглощается