Ядерные реакции. Закон радиоактивного распада

 

Ядерные  реакции — это превращения ядер при их взаимодействии с всевозможными частицами,  в том числе и с , или  друг с другом.
Уравнения  ядерных реакций иногда записывают  в сокращенном виде.
Пример:
 
 
Энергия  ядерной реакции — это физическая  величина, определяемая разностью  кинетической  энергии  конечных и исходных ядер и частиц в реакции.
Если энергия ядерной реакции отрицательна, то реакция идет с поглощением энергии.

Экзотермическая  реакция — это реакция,  когда энергия  ядерной реакции положительна, идет с выделением теплоты.
При  всех ядерных реакциях  соблюдаются законы  сохранения электрического заряда, числа нуклонов, энергии, импульса — это означает,  что  при ядерных  реакциях  нуклоны  не  уничтожаются и не видоизменяются, происходит только переход к другому ядру, следовательно, для  ядерных  реакций  остается  постоянным суммарное массовое число и суммарный заряд ядер.
Причины, при которых  скорость  ядерных реакций при обычных температурах практически равна нулю:
1)  размеры ядер малы по сравнению  с размерами атома, отчего встречи ядер, нужные  для возникновения реакции, совершаются со значительно меньшей вероятностью;
2)  атомные  ядра окружены  высоким  потенциальным барьером, для  преодоления которого  заряженные  частицы  обязаны  обладать большей по сравнению с энергией теплового движения кинетической  энергией.

Ускорить протекание ядерных реакций следующими путями:
1)  значительным увеличением температуры.
Термоядерная реакция — это ядерная реакция, которая  протекает при высоких температурах;
2)  использовать для  протекания   ядерных  реакций  заряженные частицы, специальным образом ускоряемые для того, чтобы их энергия  оказалась достаточной  для преодоления потенциального барьера.

Типы ядерных реакций
Ядерные  реакции с излучением заряженных  частиц:  допустим, что в ядро   попал нейтрон  большой энергии. В  создавшемся составном  ядре избыток  энергии,  нужной  для «испарения»— из ядра вылетит протон. Совершится превращение:

 
Ядерная  реакция с испусканием нейтронов: значительная часть энергии сосредоточится у какого-нибудь одного нейтрона,  следовательно, из ядра вылетит нейтрон.
 
Ядерная  реакция радиационного захвата: из ядра вылетел  протон или -частица, необходима значительная энергия этих частиц, т. е. превосходящая высоту потенциального барьера.
Для нейтронов  нет потенциального барьера и их «испарение» из ядра не требует столь большой энергии. Следовательно, после излучения -кванта  оставшейся  у ядра энергии возбуждения будет мало для выбрасывания какой-нибудь частицы, и нейтрон, попав- ший в ядро, в нем и останется, возникнет радиационный захват:

 
Закон радиоактивного распада
Радиоактивность — это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, которое  сопровождается  испусканием  различных частиц.
Бывает естественная и искусственная радиоактивность.

Естественная  радиоактивность — это  радиоактивность,  которую можно наблюдать у существующих в природе неустойчивых изотопов.   Такая    радиоактивность   наблюдается  у   химических элементов, размещенных  в периодической системе элементов за свинцом,  и у небольшого количества легких ядер, размещенных
в средней части таблицы Менделеева.

Искусственная  радиоактивность — это радиоактивность изотопов, приобретенных  в результате ядерных  реакций.  Радиоактивность  сопровождается  превращением  одного  химического  элемента в другой и всегда сопровождается выделением энергии.

Радиоактивный  распад  — это  процесс,  являющийся  статическим,  при  котором  ядра радиоактивного  элемента  распадаются независимо друг от друга.

Период полураспада — это  время, за которое  распадается  половина первоначального числа радиоактивных ядер.

Активность радиоактивного источника — это число радиоактивных распадов в единицу времени:



В Международной системе единиц единицей активности является беккерель.
Закон радиоактивного распада:  число нераспавшихся  радиоактивных ядер убывает со временем экспоненциально:



Постоянная распада представляет отношение  количества атомов, распадающихся  за 1 с, к числу атомов радиоактивного вещества, находящихся в нем в данный момент времени, т. е. величина вероятности того, что атом радиоактивного вещества претерпит в течение секунды радиоактивный распад.

 


Лекция добавлена 25.02.2014 в 22:45:56