Відбулася наступна ядерна реакція 27 18. Ядерні реакції (завдання)

Відбулася наступна ядерна реакція 27 18. Ядерні реакції (завдання)
Відбулася наступна ядерна реакція 27 18. Ядерні реакції (завдання)
27.12.2020
Теорія:При ядерних реакціях виконуються закони збереження маси та заряду.
Сумарна маса до реакції дорівнює сумарній масі після реакції, сумарний заряд до реакції дорівнює сумарному заряду після реакції.
Наприклад:
Ізотопи – це різновиди даного хімічного елемента, що різняться за масою атомних ядер. тобто. масові числа різні, а зарядові однакові.

На малюнку представлено ланцюжок перетворень урану-238 на свинець-206. Використовуючи дані малюнка, із запропонованого переліку тверджень виберіть два правильні. Вкажіть їхні номери.

1) У ланцюжку перетворень урану-238 на стабільний свинець-206 виділяється шість ядер гелію.
2) Найменший період напіврозпаду у представленому ланцюжку радіоактивних перетворень має полоній-214.
3) Свинець з атомною масою 206 відчуває мимовільний альфа-розпад.
4) Уран-234 на відміну урану-238 є стабільним елементом.
5) Мимовільне перетворення вісмуту-210 в полоній-210 супроводжується випромінюванням електрона.
Рішення: 1) У ланцюжку перетворень урану-238 на стабільний свинець-206 виділяється не шість, а вісім ядер гелію.
2) Найменший період напіврозпаду у представленому ланцюжку радіоактивних перетворень має полоній-214. на схемі видно, що час найменший у полонія-214
3) Свинець з атомною масою 206 не відчуває мимовільний альфа-розпад, він стабільний.
4) Уран-234 на відміну урану-238 перестав бути стабільним елементом.
5) Мимовільне перетворення вісмуту-210 в полоній-210 супроводжується випромінюванням електрона. Оскільки виділилася бета частка.
Відповідь: 25
Завдання ОДЕ з фізики (фіпі):Яка частка X виділилася в результаті реакції?

Рішення:маса до реакції 14 + 4 = 18 а.е.м., заряд 7е + 2е = 9е, щоб виконувався закон збереження маси і заряду у частинки Х має бути 18 - 17 = 1 а.е.м. і 9е - 8е = 1е, отже частка Х - протон.
Відповідь: 4
Завдання ОДЕ з фізики (фіпі):Ядро торію перетворилося на ядро ​​радію. Яку частку випустило при цьому ядро ​​торію?


3) α-частку
4) β-частинку
Рішення:Маса змінилася на 4, а заряд на 2, отже, ядро ​​торію випустило α-частку.
Відповідь: 3
Завдання ОДЕ з фізики (фіпі):

1) альфа-частка
2) електрон

Рішення:Використовуючи закон збереження маси та заряду бачимо, що маса елемента 4, а заряд 2, отже, це альфа-частка .
Відповідь: 1
Завдання ОДЕ з фізики (фіпі):

1) альфа-частка
2) електрон

Рішення:Використовуючи закон збереження маси та заряду бачимо, що маса елемента 1, а заряд 0, отже, це нейтрон .
Відповідь: 4
Завдання ОДЕ з фізики (фіпі):

3) електрон
4) альфа-частка
Рішення:гамма частка не має ні маси ні заряду, отже у невідомої частки маса і заряд дорівнюють 1, невідома частка - протон .
Відповідь: 1
При захопленні нейтрона ядром утворюється радіоактивний ізотоп. У цьому ядерному перетворенні випускається

4) електрон
Рішення:Запишемо реакцію захоплення
+ -> + ? .
Використовуючи закон збереження маси та заряду бачимо, що маса невідомого елемента 4, а заряд 2, отже, це альфа-частка .

1. Перелічити кілька ядерних реакцій, у яких може утворитися ізотоп 8 Be.

2. Яку мінімальну кінетичну енергію в лабораторній системі T min повинен мати нейтрон, щоб стала можливою реакція 16 O(n,α) 13 C?

3. Чи є реакція 6 Li(d,α) 4 He ендотермічної чи екзотермічної? Дано питому енергію зв'язку ядер в МеВ: ε(d) = 1.11; ε() = 7.08; ε(6 Li) = 5.33.

4. Визначити пороги T пір реакцій фоторозщеплення 12 С.

  1. γ + 12 С → 11 С + n
  2. γ + 12 С → 11 В + р
  3. γ + 14 С → 12 С + n + n

5. Визначити пороги реакцій: 7 Li(p,α) 4 He та 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. Визначити, яку мінімальну енергію повинен мати протон, щоб стала можливою реакція p + d → p + p + n. Дано надлишки мас. Δ(1 H) = 7.289 МеВ, Δ(2 H) = 13.136 МеВ,
Δ(n) = 8.071 МеВ.

7. Чи можливі реакції:

  1. α + 7 Li → 10 B + n;
  2. α + 12 C → 14 N + d

під дією α-часток із кінетичною енергією T = 10 МеВ?

8. Ідентифікувати частинку X та розрахувати енергії реакції Q у таких випадках:

1. 35 Сl + X → 32 S + α; 4. 23 Na + p → 20 Ne + X;
2. 10 B + X → 7 Li + α; 5. 23 Na + d → 24 Mg + X;
3. 7 Li + X → 7 Be + n; 6. 23 Na + d → 24 Na + X.

9. Яку мінімальну енергію T min повинен мати дейтрон, щоб у результаті непружного розсіювання на ядрі 10 B порушити стан з енергією E зб = 1.75 МеВ?

10. Обчислити поріг реакції: 14 N + α→ 17 Про + p, у двох випадках, якщо частинкою, що налітає, є:
1) α-частка,
2) ядро ​​14 N. Енергія реакції Q = 1.18 МеВ. Пояснити результат.

1. d(p,γ) 3 He; 5. 32 S(γ,p) 31 P;
2. d(d, 3 He)n; 6. 32 (γ,n) 31 S;
3. 7 Li(p,n) 7 Be; 7. 32 S(γ,α) 28 Si;
4. 3 He(α,γ) 7 Be; 8. 4 He(α,p) 7 Li;

12. Які ядра можуть утворюватися внаслідок реакцій під впливом: 1) протонів з енергією 10 МеВ на мішені з 7 Li; 2) ядер 7 Li з енергією 10 МеВ на водневій мішені?

13. Ядро 7 LI захоплює повільний нейтрон і випромінює γ-квант. Чому дорівнює енергія γ-кванту?

14. Визначити в лабораторній системі кінетичну енергію ядра 9 Ве, що утворюється при пороговому значенні енергії нейтрону реакції 12 C(n,α) 9 Be.

15. При опроміненні мішені з натурального бору спостерігалося виникнення радіоактивних ізотопів з періодами напіврозпаду 20.4 хв і 0.024 с. Які утворилися ізотопи? Які реакції призвели до утворення цих ізотопів?

16. Мета з натурального лісу бомбардується протонами. Після закінчення опромінення детектор-частинок зареєстрував активність 100 Бк. Через 40 хв активність зразка знизилася до ~25 Бк. Яке джерело активності? Яка ядерна реакція відбувається?

17. α-Частина з кінетичною енергією T = 10 МеВ відчуває пружне лобове зіткнення з ядром 12 С. Визначити кінетичну енергію в к.с. ядра 12 C T C після зіткнення.

18. Визначити максимальну та мінімальну енергії ядер 7 Ве, що утворюються в реакції
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1,65 МеВ) під дією прискорених протонів з енергією T p = 5 МеВ.

19. -Частини, що вилітають під кутом θ непр = 30 0 в результаті реакції непружного розсіювання з збудженням стану ядра 12 C з енергією E возб = 4.44 МеВ, мають таку ж енергію в к.с., що і пружно розсіяні на тому ж ядрі частинки під кутом θ упр = 450. Визначити енергію α-часток, що падають на ціль .

20. α-Частини з енергією T = 5 МеВ взаємодіють з нерухомим ядром 7 Li. Визначити величини імпульсів в с.ц.і., що утворюються в результаті реакції 7 Li(α,n) 10 B нейтрону p і ядра 10 B p Be .

21. За допомогою реакції 32 S(α,p) 35 Cl досліджуються низьколежачі збуджені стани 35 Cl (1.219; 1.763; 2.646; 2.694; 3.003; 3.163 МеВ). Які з цих станів порушуватимуться на пучку α-часток з енергією 5.0 МеВ? Визначити енергії протонів, що спостерігаються в цій реакції під кутами 00 і 900 при Е =5.0 МеВ.

22. Використовуючи імпульсну діаграму, отримати зв'язок між кутами в к.с. та с.ц.і.

23. Протон із кінетичною енергією Т a = 5 МеВ налітає на ядро ​​1 Н і пружно розсіюється на ньому. Визначити енергію T B і кут розсіювання B ядра віддачі 1 Н, якщо кут розсіювання протона b = 30 0 .

24. Для отримання нейтронів широко використовується реакція t(d,n)α. Визначити енергію нейтронів T n , що вилітають під кутом 90 0 в нейтронному генераторі, який використовує дейтрони, прискорені до енергії Т d = 0.2 МеВ.

25. Для одержання нейтронів використовується реакція 7 Li(p,n) 7 Be. Енергія протонів T p = 5 МеВ. Для експерименту потрібні нейтрони з енергією T n = 1.75 МеВ. Під яким кутом θ n щодо напрямку протонного пучка вилітатимуть нейтрони з такою енергією? Яким буде розкид енергій нейтронів T, якщо їх виділяти за допомогою коліматора розміром 1 см, розташованого на відстані 10 см від мішені.

26. Визначити орбітальний момент тритію l t , що утворюється в реакції 27 Al(,t) 28 Si, якщо орбітальний момент α-частинки l α = 0, що налітає.

27. За яких відносних орбітальних моментів кількості руху протона можлива ядерна реакція p + 7 Li → 8 Be * → α + α?

28. З якими орбітальними моментами l p можуть вилітати протони реакції 12 C(,p) 11 B, якщо: 1) кінцеве ядро ​​утворюється в основному стані, а поглинувся Е2- фотон; 2) кінцеве ядро ​​утворюється в стані 1/2+, а поглинувся М1-фотон; 3) кінцеве ядро ​​утворюється в основному стані, а поглинувся Е1-фотон?

29. Через війну поглинання ядром -кванта вилітає нейтрон з орбітальним моментом l n = 2. Визначити мультипольность -кванта, якщо кінцеве ядро ​​утворюється у основному стані.

30. Ядро 12 C поглинає γ-квант, внаслідок чого вилітає протон з орбітальним моментом l = 1. Визначити мультипольність поглиненого γ-кванта, якщо кінцеве ядро ​​утворюється в основному стані?

31. Визначити орбітальний момент дейтрону l d реакції підхвату 15 N(n,d) 14 C, якщо орбітальний момент нейтрону l n = 0.

33. Ядро 40 Са поглинає Е1 γ-квант. Які одночасткові переходи є можливими?

34. Ядро 12 C поглинає Е1 γ-квант. Які одночасткові переходи є можливими?

35. Чи можна в реакції непружного розсіювання дейтронів на ядрі 10 порушити стан з характеристиками J P = 2 + , I = 1?

36. Обчислити переріз розсіювання -частки з енергією 3 МеВ в кулонівському полі ядра 238 U в інтервалі кутів від 150 до 170 0 .

37. Золота пластинка товщиною d = 0.1 мм опромінюється пучком -частинок з інтенсивністю N 0 = 10 3 частинок/c. Кінетична енергія -частинок T = 5 МеВ. Скільки α-часток на одиницю тілесного кута падає за секунду на детектор, розташований під кутом = 170 0 ? Щільність золота = 19.3 г/см 3 .

38. Колімований пучок -частинок з енергією T = 10 МеВ падає перпендикулярно на мідну фольгу товщиною δ = 1 мг/см 2 . Частинки, розсіяні під кутом = 30, реєструються детектором площею S = 1см 2 розташованим на відстані l = 20 см від мішені. Яку частку від повного числа розсіяних α-часток буде зареєстровано детектором?

39. При дослідженні реакції 27 Al(p,d) 26 Al під дією протонів з енергією T p = 62 МеВ спектрі дейтронів, виміряному під кутом θ d = 90 за допомогою детектора з тілесним кутом
dΩ = 2·10 -4 ср, спостерігалися піки з енергіями T d = 45,3; 44,32; 40.91 МеВ. При сумарному заряді протонів q = 2.19 мКл, що впали на ціль завтовшки δ = 5 мг/см 2 кількість відліків у цих піках N склало 5180, 1100 і 4570 відповідно. Визначити енергії рівнів ядра 26 Al, збудження яких спостерігалося у цій реакції. Розрахувати диференціальні перерізи dσ/dΩ цих процесів.

40. Інтегральний переріз реакції 32 S(γ,p) 31 P з утворенням кінцевого ядра 31 P в основному стані при енергії падаючих γ-квантів, що дорівнює 18 МеВ, становить 4 мб. Оцінити величину інтегрального перерізу зворотної реакції 31 P(p,γ) 32 S, що відповідає тій же енергії збудження ядра 32 S, що і реакції 32 S(γ,p) 31 P. Врахувати, що це збудження знімається за рахунок γ-переходу у основний стан.

41. Розрахувати інтенсивність пучка нейтронів J, яким опромінювали пластинку 55 Mn товщиною d = 0.1 см протягом t акт = 15 хв, якщо через t охл = 150 хв після закінчення опромінення її активність I склала 2100 Бк. Період напіврозпаду 56 Mn 2.58 год, переріз активації σ = 0.48 б, густина речовини пластини ρ = 7.42 г/см 3 .

42. Диференційне переріз реакції dσ/dΩ під кутом 90 0 становить 10 мб/ср. Розрахувати величину інтегрального перерізу, якщо кутова залежність диференціального перерізу має вигляд 1+2sinθ.

43. Розсіювання повільних (T n 1 кеВ) нейтронів на ядрі ізотропне. Як можна пояснити цей факт?

44. Визначити енергію збудження складового ядра, що утворюється під час захоплення α-частки з енергією T = 7 МеВ нерухомим ядром 10 В.

45. У перерізі реакції 27 Аl (α, р) 30 Si спостерігаються максимуми при енергіях -частинок T 3.95; 4.84 та 6.57 МеВ. Визначити енергії збудження складеного ядра, що відповідають максимумам у перерізі.

46. З яким орбітальним моментом можуть розсіюватися протони з Т р = 2 МеВ на ядрі 112 Sn?

47. Оцінити переріз утворення складеного ядра при взаємодії нейтронів з кінетичною енергією T n = 1 еВ із ядрами золота 197 Au.

48. Оцінити переріз утворення складеного ядра при взаємодії нейтронів з кінетичною енергією T n = 30 МеВ із ядрами золота 197 Au.

Розділи: Фізика

Клас: 11

Завдання уроку: ознайомити учнів з ядерними реакціями, з процесами зміни атомних ядер, перетворенням одних ядер на інші під дією мікрочастинок. Наголосити, що це зовсім не хімічні реакціїз'єднання та роз'єднання атомів елементів між собою, що зачіпають тільки електронні оболонки, а перебудова ядер як систем нуклонів, перетворення одних хімічних елементівдо інших.

Урок супроводжується презентацією у розмірі 21 слайду (Додаток).

Хід уроку

Повторення

1. Який склад атомних ядер?

ЯДРО (атомне)- Це позитивно заряджена центральна частина атома, в якій зосереджено 99,96% його маси. Радіус ядра ~10 –15 м, що приблизно сто разів менше радіуса всього атома, визначається розмірами його електронної оболонки.

Атомне ядро ​​складається з протонів та нейтронів. Їх загальну кількість у ядрі позначають буквою Аі називають масовим числом. Число протонів у ядрі Zвизначає електричний заряд ядра та збігається з атомним номером елемента в періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва. Число нейтронів у ядрі може бути визначено як різницю між масовим числом ядра та числом протонів у ньому. Масове число – це число нуклонів у ядрі.

2. Як пояснити стабільність атомних ядер?

ЯДЕРНІ СИЛИ- Це міра взаємодії нуклонів в атомному ядрі. Саме ці сили утримують однойменно заряджені протони в ядрі, не даючи розлетітися під дією електричних сил відштовхування.

3. Назвіть властивості ядерних сил.

Ядерні сили мають ряд специфічних властивостей:

4. Що таке енергія зв'язку ядра?

ЕНЕРГІЯ ЗВ'ЯЗКУ АТОМНОГО ЯДРУ– це мінімальна енергія, яка потрібна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони. Різниця між сумою мас нуклонів (протонів і нейтронів) і масою ядра, що складається з них, помножена на квадрат швидкості світла у вакуумі, і є енергія зв'язку нуклонів в ядрі. Енергія зв'язку, що припадає однією нуклон, називається питомої енергією зв'язку.

5. Чому маса ядра не дорівнює сумі мас протонів і нейтронів, що входять до нього?

При утворенні ядра з нуклонів відбувається зменшення енергії ядра, що супроводжується зменшенням маси, тобто маса ядра повинна бути меншою за суму мас окремих нуклонів, що утворюють це ядро.

6. Що таке радіоактивність?

Вивчення нового матеріалу.

ЯДЕРНА РЕАКЦІЯ- Це процес взаємодії атомного ядра з іншим ядром або елементарною частинкою, що супроводжується зміною складу і структури A (a, b) B або А + а → В + b.

Що спільного і в чому різниця ядерної реакції та радіоактивного розпаду?

Загальною ознакоюядерної реакції та радіоактивного розпаду є перетворення одного атомного ядра на інше.

Але радіоактивний розпадвідбувається мимоволі, без зовнішнього впливу, а ядерна реакціявикликається впливомбомбардуючої частинки.

Види ядерних реакцій:

  • через стадію утворення складеного ядра;
  • пряма ядерна реакція (енергія понад 10 МеВ);
  • під впливом різних частинок: протонів, нейтронів, …;
  • синтез ядер;
  • розподіл ядер;
  • з поглинанням енергії та з виділенням енергії.

Перша ядерна реакція була здійснена Е. Резерфордом у 1919 році у дослідах щодо виявлення протонів у продуктах розпаду ядер. Резерфорд бомбардував атоми азоту α-частинками. При зіткненні частинок відбувалася ядерна реакція, що протікала за такою схемою:
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H

Умови перебігу ядерних реакцій

Для здійснення ядерної реакції під дією позитивно зарядженої частинки необхідно, щоб частка мала кінетичну енергію, достатню для подолання дії сил кулонівського відштовхування. Незаряджені частинки, наприклад нейтрони, можуть проникати в атомні ядра, володіючи як завгодно малою кінетичною енергією. Ядерні реакції можуть протікати при бомбардуванні атомів швидкими зарядженими частинками (протони, нейтрони, -частки, іони).

Першу реакцію бомбардування атомів швидкими зарядженими частинками було здійснено за допомогою протонів великої енергії, отриманих на прискорювачі, в 1932 році:
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He

Однак найцікавішими для практичного використання є реакції, що протікають при взаємодії ядер із нейтронами. Так як нейтрони позбавлені заряду, вони можуть безперешкодно проникати в атомні ядра і викликати їх перетворення. Видатний італійський фізик Еге. Фермі першим почав вивчати реакції, викликані нейтронами. Він виявив, що ядерні перетворення викликаються не тільки швидкими, а й повільними нейтронами, що рухаються з тепловими швидкостями.

Для здійснення ядерної реакції під дією позитивно зарядженоїчастинки необхідно, щоб частка мала кінетичну енергіюдостатньою для подолання дії сил кулонівського відштовхування. Незаряджені частинки, наприклад нейтрони, можуть проникати в атомні ядра, володіючи як завгодно малою кінетичною енергією.

Прискорювачі заряджених частинок(повідомлення учня)

Щоб проникнути в таємниці мікросвіту, людина винайшла мікроскоп. Згодом з'ясувалося, що можливості оптичних мікроскопів дуже обмежені – вони не дозволяють «зазирнути» з глибини атомів. З цією метою найбільш підходящими виявилися не світлові промені, а пучки заряджених частинок. Так, у знаменитих дослідах Е.Резерфорда використовувався потік α-часток, що випускаються радіоактивними препаратами. Однак природні джерела частинок (радіоактивні речовини) дають пучки дуже малої інтенсивності, енергія часток виявляється відносно невисокою, до того ж ці джерела некеровані. Тому постала проблема створення штучних джерел прискорених заряджених частинок. До них відносяться, зокрема, електронні мікроскопи, в яких використовуються пучки електронів з енергіями близько 105 еВ.

На початку 30-х років 20 століття з'явилися перші прискорювачі заряджених частинок. У цих установках заряджені частинки (електрони або протони), рухаючись у вакуумі під дією електричних і магнітних полів, набувають великого запасу енергії (прискорюються). Чим більша енергія частинки, тим менша її довжина хвилі, тому такі частинки більшою мірою підходять для прощупування мікрооб'єктів. У той самий час із зростанням енергії частки розширюється число викликаних нею взаємоперетворень частинок, що призводять до народження нових елементарних частинок. Слід пам'ятати, що проникнення світ атомів і елементарних частинок обходиться недешево. Чим вище кінцева енергія часток, що прискорюються, тим більш складними і великими виявляються прискорювачі; їх розміри можуть досягати кількох кілометрів. Існуючі прискорювачі дозволяють отримувати пучки заряджених частинок з енергіями від кількох МеВ до сотень ГеВ. Інтенсивність пучків частинок досягає 1015 - 1016 частинок в секунду; при цьому пучок може бути сфокусований на мішені площею декількох квадратних міліметрів. Як прискорювані частинки найчастіше використовуються протони і електрони.

Найбільш потужні та дорогі прискорювачі будуються з суто науковими цілями – щоб отримувати та досліджувати нові частинки, вивчати взаємоперетворення частинок. Прискорювачі щодо невисоких енергій широко застосовуються в медицині та техніці – для лікування онкологічних хворих, для виробництва радіоактивних ізотопів, для покращення властивостей полімерних матеріалів та для багатьох інших цілей.

Різноманітність існуючих типів прискорювачів можна розбити чотирма групи: прискорювачі прямої дії, лінійні прискорювачі, циклічні прискорювачі, прискорювачі на зустрічних пучках.

Де є прискорювачі? У Дубне(Об'єднаний інститут ядерних досліджень) під керівництвом В.І.Векслера в 1957 побудований синхрофазотрон. У Серпухові- синхрофазотрон, довжина його кільцевої вакуумної камери, що знаходиться в магнітному полі, становить 1,5 км; енергія протонів 76 ГеВ. У Новосибірську(Інститут ядерної фізики) під керівництвом Г.І.Будкера введені в дію прискорювачі на зустрічних електрон-електронних та електрон-позитронних пучках (пучки по 700 МеВ та 7 ГеВ). У Європі (ЦЕРН, Швейцарія – Франція) працюють прискорювачі із зустрічними протонними пучками по 30 ГеВ та з протон-антипротонними пучками по 270 ГеВ. В даний час у ході спорудження Великого адронного колайдера (БАК) на кордоні Швейцарії та Франції завершено ключовий етап будівельних робіт – монтаж надпровідних магнітів прискорювача елементарних частинок.

Колайдер будується в тунелі з периметром 26 650 метрів на глибині близько ста метрів. Перші тестові зіткнення в колайдері планувалося провести в листопаді 2007 року, проте поломка одного з магнітів, що відбулася в ході випробувальних робіт, призведе до деякої затримки в графіку введення установки в дію. Великий адронний колайдер призначений для пошуку та вивчення елементарних частинок. Після запуску ВАК буде найпотужнішим прискорювачем елементарних частинок у світі, майже на порядок перевершуючи своїх найближчих конкурентів. Спорудження наукового комплексу Великого адронного колайдера триває понад 15 років. У цій роботі беруть участь понад 10 тисяч осіб із 500 наукових центрів усього світу.

Ядерні реакції супроводжуються енергетичними перетвореннями. Енергетичним виходомядерної реакції називається величина:
Q = (M A + M B – M C – M D) c 2 = Δ Mc 2 , де M A і M B - маси вихідних продуктів, M C і M D – маси кінцевих продуктів реакції. Розмір Δ Mназивається дефектом мас. Ядерні реакції можуть протікати з виділенням ( Q> 0) або з поглинанням енергії ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кінетична енергіявихідних продуктів має перевищувати величину | Q|, яка називається порогом реакції.

Для того, щоб ядерна реакція мала позитивний енергетичний вихід, питома енергія зв'язкунуклонів в ядрах вихідних продуктів має бути менше питомої енергії зв'язку нуклонів в ядрах кінцевих продуктів. Це означає, що величина Δ Mмає бути позитивною.

Механізм ядерних реакцій

Два етапи ядерної реакції:

  • поглинання частки ядром та утворення збудженого ядра. Енергія розподіляється між усіма нуклонами ядра, частку кожного їх у своїй припадає енергія, менша питомої енергії зв'язку, і вони можуть проникнути в ядро. Нуклони обмінюються між собою енергією, і на одному з них або групі нуклонів може сконцентруватися енергія, достатня для подолання сил ядерного зв'язку і звільнення з ядра.
  • Випускання частки ядром відбувається подібно до випаровування молекули з поверхні краплі рідини. Проміжок часу від моменту поглинання ядром первинної частки до моменту вторинної випуску частки становить приблизно 10 -12 с.

Закони збереження при ядерних реакціях

При ядерних реакціях виконується декілька законів збереження: імпульсу, енергії, моменту імпульсу, заряду. Крім цих класичних законів при ядерних реакціях виконується закон збереження так званого баріонного заряду(тобто числа нуклонів – протонів та нейтронів). Виконується також низка інших законів збереження, специфічних для ядерної фізики та фізики елементарних частинок.

  1. Що таке ядерна реакція?
  2. У чому відмінність ядерної реакції від хімічної?
  3. Чому ядра гелію, що утворилися, розлітаються в протилежні сторони?
    7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He
  4. Чи є ядерною реакція випромінювання α-частинки ядром?
  5. Допишіть ядерні реакції:
    • 9 4 Be + 1 1 H → 10 5 B + ?
    • 14 7 N +? → 14 6 C + 1 1 p
    • 14 7 N + 4 2 He →? + 1 1 H
    • 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + ? (1934 р. Ірен Кюрі та Фредерік Жоліо-Кюрі отримали радіоактивний ізотоп фосфору)
    • ? + 4 2 He → 30 14 Si + 1 1 p
  6. Визначте енергетичний вихід ядерної реакції.
    14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H
    Маса атома азоту 14,003074 а.е.м., атома кисню 16,999133а.е.м., атома гелію 4,002603 а.е.м., атома водню 1,007825 а.е.м.

Самостійна робота

Варіант 1

1.

  1. алюміній (27 13 Al) захоплює нейтрон і випромінює -частку;
  2. азот (14 7 N) бомбардується -частинами і випускає протон.

2.

  1. 35 17 Cl + 1 0 n → 1 1 p +
  2. 13 6 C + 1 1 p →
  3. 7 3 Li + 1 1 p → 2
  4. 10 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
  5. 24 12 Mg + 4 2 He → 27 14 Si +
  6. 56 26 Fe + 1 0 n → 56 25 Mn +

Відповіді: а) 13 7 N; б) 1 1 p; в) 10 n; г) 147 N; д) 4 2 He; е) 35 16 S

3.

  1. 7 3 Li + 10 n → 4 2 He + 13H;
  2. 9 4 Be + 4 2 He → 10 n + 13 6 C.

Варіант 2

1. Напишіть рівняння наступних ядерних реакцій:

  1. фосфор(31 15 Р) захоплює нейтрон і випромінює протон;
  2. алюміній (27 13 Al) бомбардується протонами і випускає α-частинку.

2. Закінчіть рівняння ядерних реакцій:

  1. 18 8 Про + 1 1 p → 1 0 n +
  2. 11 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
  3. 14 7 N + 4 2 He → 17 8 Про +
  4. 12 6 C + 1 0 n → 9 4 Be +
  5. 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 Р +
  6. 24 11 Na → 24 12 Mg + 0 -1 е +

Відповіді: а) 4 2 He; б) 189 F; в) 147 N; г) 10 n; д) γ; е) 1 1 p

3. Визначте енергетичний вихід реакцій:

  1. 6 3 Li + 1 1 p → 4 2 He + 3 2 He;
  2. 19 9 F + 1 1 p → 4 2 He + 16 8 O.

Після виконання самостійної роботи проводиться самоперевірка.

Домашнє завдання: № 1235 - 1238. (А.П.Римкевич)