Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Термоядерные реакции

Лекции по предмету «Физика»
Информация о работе
  • Тема: Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Термоядерные реакции
  • Количество скачиваний: 29
  • Тип: Лекции
  • Предмет: Физика
  • Количество страниц: 2
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2019-02-19 23:11:21
  • Размер файла: 20.29 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Ссылка на страницу (выберите нужный вариант)
  • Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Термоядерные реакции [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sesiya.ru/lekcii/fizika/1717-yadernye-reakcii-iskusstvennaya-radioaktivnost-termoyadernye-reakcii/ (дата обращения: 17.06.2021).
  • Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Термоядерные реакции // https://www.sesiya.ru/lekcii/fizika/1717-yadernye-reakcii-iskusstvennaya-radioaktivnost-termoyadernye-reakcii/.
Есть ненужная работа?

Добавь её на сайт, помоги студентам и школьникам выполнять работы самостоятельно

добавить работу
Обратиться за помощью в подготовке работы

Заполнение формы не обязывает Вас к заказу

Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

3

Ф-11 Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность. Термоядерные реакции. ОК-44

  1. Ядерные реакции.


  • Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер при их взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом.

  • Ядерные реакции происходят, когда частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил.

  • Одноименно заряженные частицы отталкиваются, поэтому сближение положительно заряженных частиц возможно, если этим частицам сообщена большая кинетическая энергия.

  • Для осуществления ядерных реакций используются - частицы, испускаемые радиоактивными элементами или элементарные частицы и ядра, которым сообщена большая кинетическая энергия на ускорителях.


    1. Ядерные реакции под действием - частиц.


  • Первую в мире ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 г. Бомбардируя азот - частицами, Резерфорд обнаружил появление протонов, ядер атома водорода:. Примерно одна - частица из 10000 тысяч захватывалась ядром азота, что приводило к испусканию протона. Реакцию можно было наблюдать в камере Вильсона

  • Подобные реакции проводились и с другими легкими элементами: фтор, натрий, алюминий и т.д. Все они сопровождались испусканием протонов.

  • В 1932 г Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио–Кюри обнаружили, что при облучении бериллия - частицами возникает излучение, обладающее поразительным свойством выбивать протоны из парафина, вещества содержащего водород. Ученые предполагали, что в ходе облучения бериллия - частицами возникало - излучение.

  • Дж. Чедвик, ученик Резерфорда, доказал, что в ходе этой реакции образуется углерод и нейтральная частица с массой приблизительно равной массе протона– нейтрон:. В ходе этой реакции был открыт нейтрон!

    1. Ядерные реакции под действием протонов.


  • Ядерные реакции под действием протонов более эффективны, т.к. у них меньше заряд и поэтому сила отталкивания со стороны ядер в два раза меньше. Во вторых можно разогнать протоны на ускорителях до энергий 105 МэВ, во много раз больших энергий - частиц.

  • Первая реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 г. В ходе этой реакции удалось расщепить ядро лития на две - частицы:.




1.3 Ядерные реакции на нейтронах.


  • Итальянский ученый Энрико Ферми первым начал осуществлять реакции, вызываемые нейтронами. Так как нейтроны лишены заряда, они беспрепятственно проникают в ядра и вызывают их изменения.

  • Ферми первый обнаружил, что в большинстве случаев медленные нейтроны более эффективны, чем быстрые нейтроны. Поэтому быстрые нейтроны целесообразно замедлить до тепловых скоростей. В качестве замедлителя можно использовать графит, воду. Примером реакции под действием нейтронов является следующая реакция: .

  1. Энергетический выход ядерных реакций.

  • Ядерные реакции могут идти с выделением и поглощением энергии. Если масса покоя ядер продуктов реакции меньше массы покоя ядер, вступающих в реакцию, то энергия выделяется. В противном случае энергия поглощается.

  • Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции: или

  1. Искусственная радиоактивность.


  • В 1934 г Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио–Кюри обнаружили, что при облучении алюминиевой фольги - частицами , фольга становится радиоактивной! В течении некоторого времени фольга излучала позитроны(антиэлектроны), которые фиксировались счетчиком Гейгера. Ядра испытывали превращения после прекращения облучения - частицами. Ядерные реакции шли по схеме:. Позитроны возникали при распаде нового радиоактивного элемента - изотопа . . В этой реакции впервые в мире был получен искусственный радиоактивный изотоп. Так была открыта искусственная радиоактивность, которая впоследствии приобрела особенно важное значение. Из 2000 радиоактивных изотопов лишь около 300 природного происхождения.


  1. Получение и применение радиоактивных изотопов.

  • Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях.

4.1 Получение трансурановых элементов.

  • С помощью ядерных реакций получены радиоактивные изотопы всех химических элементов.

  • С помощью ядерных реакций получены трансурановые элементы: нептуний, плутоний и т.д. В настоящее время получены элементы с порядковыми номерами 110,111,112, не имеющие пока общепризнанных названий.

4.2 Метод меченных атомов.

  • Метод основан на том, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов того же элемента. Радиоактивность является меткой, с помощью которой можно проследить за поведением элемента при различных химических реакциях и физических превращениях веществ. Метод меченых атомов стал действенным методом при решении многочисленных проблем биологии, физиологии, медицины и т.д.

  • С помощью метода меченных атомов проведены исследования обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно короткое время организм подвергается полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми.

  • Добавлением в обычный кислород изотопа было установлено, что свободный кислород, выделяемый при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа.

  • Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения. Йод интенсивно отлагается в щитовидной железе. Наблюдая при помощи счетчика за отложением радиоактивного йода, можно быстро поставит диагноз.

4.3 Радиоактивные изотопы – источники излучений.

  • Применяются в науке, технике, медицине как компактные источники излучений большой энергии. Главным образом используется кобальт в качестве источника - излучения. - излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний( кобальтовая пушка).

  • Мощное - излучение используется для исследования внутренней структуры металлически деталей с целью обнаружения в них дефектов . Например: исследуются с помощью - излучения железнодорожные рельсы, газосварочные швы на газопроводах, нефтепроводах и т.п.

4.4 Радиоактивные изотопы в археологии.

  • В растениях всегда имеется - радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада 5700 лет. Он образуется а в атмосфере из азота под действием космических лучей. Соединяясь с кислородом образует углекислый газ, который поглощается растениями. Один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около пятнадцати - частиц в минуту. После гибели организма пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода в органических останках, можно определить их возраст в пределах от 1000 до 100000 лет.


  1. Термоядерные реакции.

  • Термоядерные реакции – это реакции слияния легких ядер при очень высокой температуре.

  • Для слияния ядер их необходимо сблизить на расстояние 10-12 см, чтобы они попали в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствую кулоновские силы, которые можно преодолеть за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер.

  • При слиянии легких ядер масса покоя уменьшается, следовательно должна выделятся большая энергия. Например: +17,6 МэВ.

5.1 Термоядерные реакции в звездах.

  • Энергия звезд и Солнца имеет термоядерное происхождение. В центре Солнца

( Т=1,3107 К, =100 г/см3) происходят следующие реакции: ; ; ; . Эти реакции( так называемый протон – протонный цикл), идут с выделением энергии 26,7 МэВ, часть которой уносится с нейтрино.

  • Ежесекундно в Солнце около 600 млрд. тонн водорода превращается в гелий. Запасов водорода хватит еще на 1010 лет.

  • При слиянии ядер гелия образуются более тяжелые элементы. Термоядерные реакции играют решающую роль в эволюции химического состава вещества во Вселенной.

5.2. Управляемые термоядерные реакции- практически неиссякаемый источник энергии на Земле.

  • Наиболее перспективна реакция: +17,6 МэВ.

  • Эта реакция будет экономически выгодна при температурах сотни миллионов градусов Кельвина при большой плотности вещества(1014-1015 частиц на 1 см3).


  • При этой температуре вещество находится в плазменном состоянии. Основная трудность - удержать плазму внутри термоядерной установки в течении 1 с. Никакие стенки не выдержат столь высокой температуры. Удержать с помощью магнитного поля пока не удалось из-за неустойчивости плазмы

  • Параллельно ведутся работы по осуществлению управляемого термоядерного синтеза за счет нагрева термоядерной мишени лазерными импульсами. Термоядерная мишень – полый стеклянный шарик(до 1 мм в диаметре), наполненный смесью дейтерия и трития. Под действием лазерных импульсов оболочка испаряется, вещество сжимается и нагревается до температур, при которых возможен термоядерный синтез.