Ядерні реакції.�Закон радіоактивного розпаду

Розробила викладач фізики Крісан Е.А.

• Ядерні реакції – штучні перетворення атомних ядер, викликані їх взаємодією з частинками або одне з одним

Ядерні реакції здійснюють під дією налітаючих, або бомбардуючих, часток, якими опромінюють більш важкі ядра. Перша ядерна реакція була здійснена

Е. Резерфордом, в 1919 р.

Енергетичний вихід �ядерних реакцій

• Енергетичний вихід ядерних реакцій можна розрахувати на основі закону збереження енергії.

Енергетичний вихід ядерних реакцій

Для виконання розрахунку енергетичного виходу ядерної реакції необхідно:

• Визначити масу ядер і частинок m₁ до реакції;
• Визначити масу ядер і частинок m₂ після реакції;
• Визначити зміну маси Δm=m₁-m₂;
• Розрахувати зміну енергії ΔE= Δmc²;
• Якщо ΔE>0, реакція відбувається з виділенням енергії;
• Якщо ΔE<0, реакція відбувається з поглинанням енергії.

Типи ядерних реакцій

• Збуджене в результаті бомбардування ядро повертається в нормальний стан і при цьому випускає один або кілька гамма-квантів:

​

​

• Реакція захоплення. Ядро поглинає бомбардуючу частинку і перетворюється в нове, масивніше ядро:

• Поглинання ядром бомбардуючої частинки і випускання ядром однієї або кількох частинок (протонів, дейтронів, альфа-частинок, нейтронів):

• Розщеплення ядра на кілька частин. При бомбардуванні ядер частинками великих енергій може відбуватися розщеплення ядра на кілька частин:

• Ядро сильно збуджене і розпадається на дві альфа-частинки:

Радіоакти́вність

• Радіоакти́вність — явище мимовільного перетворення нестійкого ізотопа хімічного елементу в інший ізотоп (зазвичай іншого елемента) (радіоактивний розпад) шляхом випромінювання гамма-квантів, елементарних частинок або ядерних фрагментів.

Прилад для вимірювання радіоактивності-дозиметр

Закон радіоактивного розпаду

• Закон радіоактивного розпаду - фізичний закон, що описує залежність інтенсивності радіоактивного розпаду від часу і кількості радіоактивних атомів в зразку. Відкрито Фредеріком Содді і Ернестом Резерфордом. Вони виявили його експериментальним шляхом і опублікували в 1903 в роботах "Порівняльне вивчення радіоактивності радію і торію" і "Радіоактивне перетворення"

Альфа-розпад, Бета-розпад, �Гамма – розпад

​

• Явище альфа - радіоактивності було відкрите при вивченні радіоактивності природних елементів. Природні α - випромінювачі розміщуються в таблиці Менделєєва, починаючи з номера Zі82 (Z=82 має свинець). Оскільки в α - частинці питома енергія зв'язку виявляється більшою, ніж у важких ядрах, α - розпад енергетично є завжди можливим.
• Бета-розпад ядер радіоактивних елементів почали вивчати незабаром після відкриття радіоактивності. Експериментально було встановлено, що β - випромінювання складається з електронів або позитронів і що ці види випромінювання супроводжуються випусканням нейтрино або антинейтрино
• Встановлено, що гамма-випромінювання ядер не є самостійним видом радіоактивності. Цей вид випромінювання завжди супроводжується α- і β - випромінюванням. Гамма-кванти є продуктом випромінювання не материнських а дочірніх ядер

Дія випромінювань на людину

Застосування ядерних реакцій

• Область застосування ядерних реакцій дуже обширна. В даний час ядерні реакції застосовуються в наступних областях діяльності людства:

​

Енергетика Військова сфера

Застосування ядерних реакцій

Медицина - в сучасній ядерній медицині для науково-дослідних, діагностичних та терапевтичних цілей застосовують понад 50 циклотрон радіонуклідів з періодом напіврозпаду від декількох хвилин до декількох років.

Синтез нових елементів - отримання нових елементів, тому при розщепленні або злиття ядер виходять інші елементи таблиці Менделєєва.

Питання для самоконтролю

• 1. Що таке ядерні реакції?
• 2. Коли і ким була здійснена перша ядерна реакція?
• 3. Що необхідно для виконання розрахунку енергетичного виходу ядерної реакції?
• 4. Що таке радіоакти́вність?
• 5. Закон радіоактивного розпаду
• 6. Застосування ядерних реакцій
• 7. Дія радіоактивних випромінювань на людину