ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ИЗУЧЕНИЕ Подготовила учитель физики Карпова.Л.Б школа3 г.Запорожье

Ядерные реакции искусственные превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с частицами или друг с другом. Для ядерных реакций справедливы общие законы сохранения электрического заряда, числа нуклонов, энергии, импульса, массы

α - распад зарядовое число массовое число (число нуклонов) Закон сохранения зарядового числа: 88 = Закон сохранения числа нуклонов (массового числа): 226 = Иллюстрация законов сохранения Ra Rh He

Закон сохранения энергии Первая проверка уравнения Эйнштейна, была проведена, когда Резерфорд произвел обстрел ядрами водорода легкого металла лития. Первая проверка уравнения Эйнштейна E = mc 2, была проведена, когда Резерфорд произвел обстрел ядрами водорода легкого металла лития. 1 1 Н Li H + E k Ядро водорода Кинетическая энергия Ядро лития По фотографиям, полученным в камере Вильсона, были измерены скорости альфа-частиц (ядер гелия) и вычислена их кинетическая энергия. Эта энергия оказалась эквивалентной потерянной массе в соответствии с формулой Эйнштейна. Тем самым было доказано, что масса частиц может уменьшаться, а вместо пропавшей части массы появляется энергия в эквивалентом количестве, как и предсказал Эйнштейн

СВОИСТВА ЛУЧЕЙ В 1899 году Э. Резерфорд в результате экспериментов обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под действием сильного магнитного поля распадается на две составляющие, - и - лучи. Третью составляющую, -лучи, обнаружил французский физик П. Вилард в 1900 году.

АЛЬФА - лучи -лучи - это потоки -частиц, представляющих собой ядра атомов гелия. Они заряжены положительно. От других видов радиоактивного излучения -лучи отличаются малой проникающей способностью, то есть интенсивностью их поглощения различными веществами. -лучи не могут пробить лист бумаги, толщиной 0,1 мм.

БЕТА - лучи -лучи представляют собой потоки электронов, скорости которых близки к значению скорости света. Проникающая способность -лучей выше, чем - излучения. Защитой от -лучей может являться алюминиевая пластина толщиной в несколько миллиметров.

ГАММА - лучи -лучи обладают очень высокой проникающей способностью. Чем больше атомный номер поглощающего вещества, тем лучше вещество поглощает -лучи. Проникающая способность -лучей настолько велика, что слой свинца толщиной 1 см уменьшает интенсивность этого излучения всего в два раза.

ГАММА - лучи -излучение связано с переходом ядра из возбужденного состояния с высоким уровнем энергии на более низкий уровень. -излучение может сопровождать и - распады. -излучение не вызывает изменения заряда, а масса ядра изменяется на очень малую величину.

Классификация ядерных реакций Радиоактивный распад Ядерные реакции на нейтронах Ядерные реакции под действием заряженных частиц Ядерные реакции под действием заряженных частиц Ядерные реакции деления

α(альфа) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием α-частиц (ядро гелия 4 2 Не) называется α – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число АZXАZX А-4 Z-2 Y 4 2 α + + γ Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Ядро гелия 4 2 Не Электро- магнитное излучение возбужденногостационарное γ – излучение испускается ядром А-4 Z-2 Y при переходе из возбужденного состояния в стационарное

β(бета) – распад Превращения атомных ядер, сопровождаемые испусканием потока электронов называется β – распадом. А – массовое число, Z – зарядовое число АZXАZX А Z+1 Y 0 -1 e + + γ теоретически исключает возможность Протон-нейтронное строение ядра теоретически исключает возможность вылета из ядра электронов, т.к. их в ядре нет. Э. Ферми разработал теорию β – распада. Символ «материнского» ядра Символ «дочернего» ядра Электрон Электро- магнитное излучение

ГИПОТЕЗА Э.ФЕРМИ взаимные превращения нуклонов электроныантинейтрино В ядре возможно взаимные превращения нуклонов. В результате появляются электроны 0 -1 е и антинейтрино ν. Антинейтрино не имеет массы покоя и электрического заряда. особым Такой процесс обусловлен особым типом взаимодействия – слабым взаимодействием: ~ 10n10n 11p 11p 0 -1 e + + ν ~ выделением энергии По закону сохранения энергии это превращение сопровождается выделением энергии, т.к. масса нейтрона больше массы протона. Е = Δmc 2

0n0n 1 27 Al Al Al 13 4 α4 α 24 Na1 2 Капельная модель ядерных реакций I. Нейтрон влетает в ядро II. Ядро «разогревается» III. Энергия сосредотачивается на группе частиц IV. Вылетает α – частица Ядро «охлаждается» 1 0 n Al Al Na Не Великий итальянский физик Энрико Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что медлен- ные нейтроны оказываются в большинстве случаев гораздо более эффективными, чем быстрые. Вероятность столкновения медлен- ных нейтронов с ядрами выше. Ядерная реакция на нейтронах

Ядерная реакция под действием заряженных частиц В ядро может попасть заряженная частица кинетическая энергия которой достаточна для преодоления кулоновского отталкивания от ядра. Эта энергия сообщается протонам, ядрам дейтериям 2 1 Н, альфа-частицам 4 2 Не ускорителем элементарных частиц. Первая искусственная ядерная реакция осуществлена Резерфордом в 1919 году. 14 N14 N 7 18 F18 F 9 17 O 8 2 He 4 1 p1 p 1 I. Бомбардиру- ющая частица II. Исходное ядро III. Возбужденное промежуточное ядро IV. Новое ядро 14 7 N He 18 9 F 17 8 O p

γ - излучение Капельная модель ядерных реакций (Гамов Г.А., Френкель Я.И., Бор Н.) 1 0 n U U = Cs Rb n 235 U 92 0n0n U Cs 55 n n 97 Rb 37 Поглотив нейтрон, ядро возбуждается, деформируется, приобретает вытянутую форму Ядро разрывается Ядро напоминает заряженную капельку жидкости

Применение искусственных радиоактивных элементов Метод меченных атомов Применение их металлургии, геологии, машиностроении, сельском хозяйстве, в пищевой промышленности и др. Применение изотопов при изучении питания растений.

Применение естественных радиоактивных элементов Лечебное применение радия Определение возраста Земли

Применение изотопов в диагностике Лечебное применение изотопов

Сухое хранилище отработанного ядерного топлива (СХОЯТ) на Запорожской АЭС в г.Энергодар

ХРАНЕНИЕ отработанного ядерного топлива Сегодня на площадке СХОЯТ установлено 36 вентилируемых контейнеров.

Наличие собственного СХОЯТ позволило сократить расходы на хранение отработанного топлива более чем в 10 (!) раз, то есть экономить ежегодно 40 млн. долларов.

СХОЯТ Запорожской АЭС не оказывает ни одного радиационного влияния на населенные пункты региона.

При ядерных реакциях обязательно выполняются различные законы сохранения: электрического заряда, числа нуклонов, превращения энергии, сохранения импульса, сохранения массы. Искусственные радиоактивные изотопы различных химических элементов широко применяются во многих отраслях хозяйства.

Кто экспериментально доказал существование атомного ядра? А. М. Кюри;Б. Резерфорд;В. Беккерель;Г. Томсон. Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, если в атомном ядре 20 протонов и 17 нейтронов? А. 20;Б. 37;В. 17;Г. 3. Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внутреннем облучении человека? А. β – излучения;Б. γ – излучения;В. α – излучения;Г. все три одинаково опасны. Ядро состоит из 90 протонов и 144 нейтронов. После испускания двух β частиц, а затем одной α частицы, это ядро будет иметь: А. 85 протонов, 140 нейтронов;Б. 87 протонов, 140 нейтронов; В. 90 протонов, 140 нейтронов;Г. 87 протонов, 140 нейтронов. Какое недостающее ядро надо вставить вместо Х в ядерную реакцию? А. ; Б. ; В. ; Г.. Сколько протонов Z и нейтронов N в ядре ? А. Z = 235, N = 92;Б. Z = 92, N = 143;B. Z = 235, N = 143. Ядро азота захватило α частицу и испустило протон Ядро какого элемента образовалось? Определите количество нейтронов в ядре элемента, получившегося в результате трех последовательных α распадов ядра тория. А. 144; Б. 140;В. 232;Г. 138.

ОЦЕНИ СВОЮ РАБОТУ min mαx ТРУДНО? ТРУДНО? |---|---|---|---|---| min mαx ИНТЕРЕСНО? ИНТЕРЕСНО? |---|---|---|---|---| min mαx КОМФОРТНО ? КОМФОРТНО ? |---|---|---|---|---|

Список использованной литературы: Физика 11 класс С.У.Гончаренко Интернет сайт 5ballov.ru Дидактические материалы к урокам физики 11 класс.