Учет начальной кинетической энергии частиц

Условие протекания реакции синтеза

Синтез тяжелого ядра из более легких происходит при сближении их на расстояние порядка радиуса адронного взаимодействия. Сближению препятствует сила кулоновского отталкивания положительно заряженных ядер. Для того, чтобы преодолеть силу отталкивания, надо сообщить одной из частиц, или обеим, достаточную кинетическую энергию.

В настоящее время во многих странах мира интенсивно ведутся разработки технологии осуществления реакции, приведенной в задаче 5. Основная идея состоит в том, чтобы научиться получать плазму, содержащую ядра дейтерия, при такой температуре, при которой тепловые столкновения могли бы привести к термоядерному синтезу. Вариант неуправляемого термоядерного синтеза, реализуется в термоядерной бомбе. Первоначальный ядерный заряд служит печкой для разогрева плазмы до необходимой температуры.

Решение задач

Задача 1.В опыте Чедвика выбитые из парафина протоны имели энергию 5,3 МэВ. Покажите, что для приобретения такой энергии протонами при рассеянии фотонов необходимо, чтобы фотоны имели энергию 50 МэВ.

Задача 2.Полагая, что размер ядра гелия равен 10-15м, рассчитайте силу кулоновского отталкивания протонов. Затем, заменяя действие адронного притяжения наличием потенциальной ямы и используя принцип неопределенностей, оцените силу гайзенберговского давления, разрывающую ядро, и, тем самым, силу адронного притяжения. Сравните с кулоновской силой.

Задача 3.Рассчитайте энергию связи ядра изотопа лития , если его масса 6,01513 а.е.м. Масса протона 1,00728 а.е.м, масса нейтрона 1,00866 а.е.м., 1 а.е.м.=1,66057×10-27кг.

Задача 4.Однозарядные ионы изотопа цезия с массой 133 а.е.м. разгоняются разностью потенциалов 2000 В и движутся в однородном магнитном поле масс-спектрографа. Определите радиус окружности, по которой движутся ионы, если индукция магнитного поля 0,25 Тл.

Задача 5.В масс-спектрографе с индукцией магнитного поля 0,25 Тл в электрическом поле разностью потенциалов 2000 В разгоняются однозарядные ионы изотопов калия с массовыми числами 39 и 41. На каком расстоянии друг от друга будут находиться на фотопластинке образованные ими линии спектра?

Задача 6[C10.1.8].В описанном выше масс-спектрометре индукция магнитного поля равна 0,1 Тл. В ионизаторе образуются ионы, ускоряемые напряжением 10 кВ. После поворота в магнитном поле они попадают на фотопластинку и вызывают почернение. На каком расстоянии от щели будут находиться на фотопластинке полосы ионов 1H+,2H+,3H+,4He. Какой должна быть ширина щели, чтобы полосы ионов 16O+и 15N+разделились?

Задача 7.Чем отличаются ядра и ? К каким химическим элементам они относятся? Совпадают ли их химические свойства?

Задача 8.Найдите энергии связи ядер Eсви удельную энергию связи (Eсв/A): (2,01410 а.е.м.), (7,01601 а.е.м.), (12,0000 а.е.м.), (15,99491 а.е.м.), (26,98146 а.е.м.).

Задача 9.Чему равен энергетический выход ядерной реакции Жолио-Кюри
Li+ He= B+ n?

Задача 10. Выделяется или поглощается энергия в ядерной реакции ?

Задача 11.В термоядерных реакциях
и
суммарная кинетическая энергия образовавшихся частиц больше суммарной энергии исходных частиц на величины E1=17,6 МэВ и E2=11,3 МэВ соответственно. Определите дефект массы ядра , если у ядра он составляет 0,00239 а.е.м. Энергия покоя 1 а.е.м составляет 931,5 МэВ.

Задача 12.Найдите энергетический выход ядерной реакции распада изотопа под действием медленного нейтрона, если известно, что осколками являются ядра бария и криптона .

Задача 13. Критическое расстояние, на которое должны сблизиться ядра тяжелого водорода, чтобы стала возможной реакция + = ,равно 10-14м. Какую энергию должны иметь ядра дейтерия в системе центра масс, чтобы такое стало возможным? Какую энергию должно иметь одно из ядер дейтерия, если другое первоначально покоится, чтобы стало возможно сближение на заданное расстояние?

Задача 14. При облучении изотопа азота протонами с энергией 1,2 МэВ образуется углерод и a-частица. На какое минимальное расстояние сближаются частицы, если первоначально ядра азота покоятся?

Задача 15.Удельная энергия связи ядра гелия равна 7 МэВ. Найдите минимальную энергию фотона, способного разделить это ядро на 4 свободных нуклона.

Задача 16. Реакцию синтеза дейтерия и трития изучают, направляя ускоренные до 2 МэВ ионы дейтерия на тритиевую мишень. Детектор регистрирует нейтроны, вылетающие перпендикулярно направлению пучка дейтронов. Определите энергию этих нейтронов, если энергетический выход реакции 17,6 МэВ.

Задача 17. При термоядерной реакции слияния дейтерия и трития образуется нейтрон и неизвестная частица. При этом выделяется 17,6 МэВ энергии. Определите неизвестную частицу и полную выделившуюся энергию, если прореагирует 1 г дейтерия.

Задача 18. В термоядерной реакции выделяется 18,4 МэВ. Какая энергия выделится в реакции , если дефект масс ядра на 0,006 а.е.м. больше, чем у ядра ?

Ядерные реакции

Поиск по сайту: