Перейти к содержимому.

Портал Естественных Наук

Разделы


Персональные инструменты
Вход


 

Ядерные реакции

Новость: Открыт форум по нанотехнологии.

Ядерные реакции


Тема5. Ядерные реакции

Процесс превращения ядер одних элементов в ядра других называется ядерной реакцией. Ядерные реакции бывают самопроизвольные и искусственные. Примером самопроизвольных ядерных реакций являются реакции радиоактивного распада ( см. тему "Радиоактивность").
Искусственные ядерные реакции возникают при бомбардировке ядер элементов быстрыми элементарными частицами или другими ядрами. Наибольшей эффективностью обладают a-частицы. При ядерных реакциях должны выполняться законы сохранения заряда, массы и энергии.

 

В 1919 году Резерфорд впервые осуществил ядерные превращения, с помощью которого экспериментально доказал, что в состав атомного ядра входят протоны (1p1). Он бомбардировал  a-частицами высокой энергии ядра азота 7N14. Ядерная реакция, осуществленная Резерфордом, такова:

7N14 +2He4=> 8O17+1p1

Элемент 8O17 является изотопом кислорода

Впоследствии ядерные реакции с выделением протонов были осуществлены и путем бомбардировки a-частицами ядер натрия, алюминия, фтора и т.д.
Протон - элементарная частица, имеющая следующие характеристики:

bullet

заряд протона  q =1.6·10-19 Кл

bullet

масса протона  mp =1а.е.м.=1.6724·10-27 кг

Ядра всех изотопов ( изотопы- элементы с одинаковым зарядовым числом, но разными массовыми числами) водорода содержат по 1 протону:

bullet

протий-1H1

bullet

дейтерий-1H2

bullet

тритий-1H3

Существование изотопов элементов говорит о наличии в ядрах

незаряженных частиц, которые не изменяют зарядового числа (Z), но изменяют массу ядра. Эти частицы назвали нейтронами (0n1).

Обнаружил нейтроны в 1932 г. Чедвик, осуществив реакцию взаимодействия a-частиц с ядрами бериллия:

4Be9 +2He4  => 6C12 +0n1

Здесь  6C12 - изотоп углерода, 0n1-нейтрон.

Нейтрон является элементарной частицей со следующими характеристиками:

bullet

заряд нейтрона q = 0 (нейтральная частица)

bullet

масса нейтрона  mn= 1.6748·10-27 кг

 Цепная ядерная реакция
 
Реакция деления тяжелых ядер осуществлена впервые на уране 92 U235. Чтобы ядро урана распалось на два осколка, ему сообщается энергия активации ( 1 МэВ). Эту энергию ядро урана получает, захватывая нейтрон (см.рис.). Ядро приходит в возбужденное состояние, деформируется, возникает "перемычка" между частями ядра и под действием кулоновских сил отталкивания происходит деление ядра на два осколка неравной массы. Оба осколка сильно радиоактивны и испускают 2 или 3 вторичных нейтрона. Вторичные нейтроны поглощаются соседними ядрами урана и вызывает их деление. При соответствующих условиях может возникнуть саморазвивающийся процесс массового деления ядер, называемый цепной ядерной реакцией. Такая реакция сопровождается выделением огромной энергии. Например, при полном сгорании 1 г урана выделяется 8.28·1010 Дж энергии. Первую управляемую ядерную реакцию осуществил Ферми (США) в 1942 г. Цепная реакция деления осуществлена в двух формах:

bullet

неуправляемая (атомная бомба)

bullet

управляемая (ядерный реактор)

 



 

(c) Портал Естественных Наук

Портал Естественных Наук