Закон радиоактивного распада

Энергия связи ядра – энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны,

=

=9∙10¹⁶ Дж = 931,5 МэВ/а.е.м.

1 Мэв = 10⁶ эВ = 1,6 ∙10^-13 Дж.

Удельная энергия связи

(энергия связи, приходящаяся на один нуклон).

Реакции синтеза легких ядер в средние и деления тяжелых ядер на средние идут с выделением энергии.

Свойства ядерных сил. Модели ядра.

Существует 4 вида фундаментальных взаимодействий:

1. гравитационное,

2. электромагнитное,

3. слабое,

4. сильное (ядерное).

Свойства ядерных сил:

1. короткодейсвие ( м),

2. зарядовая независимость,

3. насыщение,

4. зависимость от ориентации спинов нуклонов,

5. нецентральность.

Наиболее употребляемые модели ядра: капельная и оболочечная.

По капельной: нуклоны ведут себя как молекулы в капле жидкости.

По оболочечной: нуклоны заполняют энергетические оболочки, как электроны в атоме.

Магические ядра – ядра с числом протонов или нейтронов, равным

2, 8, 20, 28, 50, 82, 126,

отличаются стабильностью.

Наиболее стабильны дважды магические:

, , , , .

Радиоактивность

Способность ядер самопроизвольно разрушаться, превращаясь в другие ядра, и испуская - , - и - излучения.

-лучи - ядра гелия ,

- поток электронов ,

- коротковолновые электромагнитные волны ( м) .

Правила смещения:

+ - для - распада,

+ для - распада

(сохраняются массовое и зарядовое числа).

- излучение сопровождает - и - распад.

Были открыты еще 2 вида - распада: позитронный распад (излучается ) и электронный захват.

При - распаде нейтроны в ядре испытывают превращение:

+ + ,

- антинейтрино.

- , - и - излучения характеризуются проникающей и ионизирующей способностями.

Наибольшая проникающая способность у - излучения, ионизирующая – у .

Радиоактивные ядра участвуют в цепочках радиоактивных превращений. Известно 4 радиоактивных семейства:

семейство тория …. ,

нептуния …. ,

урана …. ,

актиния …. .

Закон радиоактивного распада.

(2)

- начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени ),

- число нераспавшихся ядер в момент времени ,

- постоянная распада (характеризует время распада данного изотопа).

- период полураспада (время, за которое распадается половина начального количества ядер). Например,

для , = 4,5∙10⁹ лет,

для , = 3,82 сут,

для , = 3∙10^-7 с.

Если , то . Тогда ур-е (2) имеет вид:

, , ,

.

.

- активность препарата (число распадов за 1 с).

с^-1 = Бк (Беккерель).

Т.к. , то = .

.

Ядерные реакции.

Ядерная реакция – процесс взаимодействия ядра с элементарной частицей (в том числе с - квантом) или с другим ядром, в результате которого происходит преобразование ядра.

Символическая запись ядерной реакции:

или .

В ядерных реакциях сохраняются массовое и зарядовое числа.

Выполняются законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

Ядерные реакции могут протекать с выделением энергии (экзотермические) и с поглощением (эндотермические). Энерговыделение реакции подсчитывается по формуле

.

Реакции деления ядер

При реакции деления тяжелое ядро, взаимодействуя с нейтроном, делится на два близких по массе ядра, при этом испускается два-три вторичных нейтрона. Вторичные нейтроны вызывают новые реакции деления и становится возможной цепная реакция деления.

Пример реакции деления:

.

Возможность перехода реакции деления в цепную зависит от формы и размеров активной зоны. Критической массой называется минимальная масса делящегося вещества, необходимая для протекания цепной реакции.

При шаровой форме критическая масса составляет около 1 кг.

Цепные реакции существуют неуправляемые (взрыв атомной бомбы) и управляемые (атомные реакторы).

В качестве ядерного топлива используют:

(содержится в естественном уране, 0,7%),

(получают искусственно из )

(получают из ).

Реакции термоядерного синтеза

Реакция синтеза – это образование тяжелых ядер при слиянии легких. Выделяющаяся энергия в несколько раз превосходит энергию, выделяющуюся при реакциях деления ядер.

Примеры:

; .

Для осуществления реакции синтеза ядер необходима температура ≈10⁷ К и выше. Неуправляемая термоядерная реакция была осуществлена при взрыве водородной бомбы (пример 2). Необходимая температура была достигнута при взрыве обычной атомной бомбы.

Термоядерные реакции являются источником энергии звезд.

Управляемая термоядерная реакция в настоящее время не получена.

Поиск по сайту: