ШТУЧНА РАДІОАКТИВНІСТЬ. ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ВИХІД ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ.
Наука ніколи не була і ніколи не буде книгою, яка закінчена. Кожний важливий успіх ставить нові питання. Будь-який розвиток виявляє з часом усе нові і найбільш глибокі складнощі.
А.Ейнштейн
ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ
1919 г. Е. Резерфорд – перша ядерна реакція
Для здійснення цієї реакції частинки повинні були наблизитися до ядра на відстань
ШТУЧНЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЯДЕР ПІД ВПЛИВОМ АЛЬФА ЧАСТИНОК.
Вільгельм Боте
Герман Беккер
1930 рік – деякі хімічні елементи самі стають джерелом випромінювання дуже високої проникної здатності.
ЗАКОНОМІРНОСТІ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ
Закон збереження електричного заряду.
Закон збереження числа нуклонів (без античастинок). У процесі ядерних реакцій нуклони не знищуються і не виникають з нічого, відбувається лише їх перерозподіл (захоплення ядром, виліт з ядра, перехід до іншого ядра тощо).
Закон збереження і перетворення енергії.
Закон збереження імпульсу.
Закон збереження маси.
ТИПИ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ
Збуджене в результаті бомбардування ядро повертається в нормальний стан і при цьому випромінює гамма кванти.
Реакція захоплення.
Поглинання ядром бомбардуючої частинки і випускання ядром однієї або декількох частинок.
ТИПИ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ
При бомбардуванні ядер частинками великих енергій може спостерігатися розщеплення ядра на декілька частин.
Відновити рівняння ядерних реакцій
ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ НА ПРОТОНАХ РІЗНИХ ЕНЕРГІЙ
Q = 17,3МеВ
Q = 17,3МеВ
Q = -1,65 МеВ
Q = -1,65 МеВ
Q – енергетичний вихід ядерної реакції дорівнює різниці кінетичної енергії частинок до та після взаємодії. Закон збереження маси та енергії виконується повністю.
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ВИХІД ЯДЕРНОЇ РЕАКЦІЇ
Реакції з позитивним значення Q – екзотермічні
Реакції з від’ємним Q – ендотермічні. Вони відбуваються тільки в тому випадку, коли енергія енергія бомбардуючої частинки більше деякого мінімального значення. Закономірності протікання ядерних реакцій можна пояснити за допомогою постулатів Н.Бора.
Q=2,8 МеВ
Енергетичний вихід ядерних реакцій
Визначте енергію яка виділиться при перетворенні всіх атомів, що знаходяться в 1 г алюмінію під час реакції:
ЗАСТОСУВАННЯ ШТУЧНИХ РАДІОІЗОТОПІВ
1934 рік Ірен і Федерік Жоліо-Кюрі отримують перші штучні радіоактивні ізотопи
Основні джерела виробництва радіонуклідів для ядерної медицини:
ядерні реактори;
прискорювачі заряджених частинок;
радіонуклідні генератори (як вторинне джерело).
Застосування радіонуклеідів у медицині
Радіонуклід | Т1/2 | Енергія розпаду, МеВ, 𝛃 | Енергія розпаду, МеВ, 𝛄 | Застосування |
₁₃₁I | 8,02 доби | 0,61 | 0,28 0,36 0,64 | Діагностика та лікування функціональних порушень та раку щитовидної залози |
51 Cr | 27,8 доби | – | 0,323 | Маркування еритроцитів для біологічних досліджень |
166 Ho | 1,1 доби | 1,60 | 0,08 | Лікування ревматоїдного артриту |
Для вивчення фізіологічних процесів за фазового аналізу роботи серця, визначення швидкості кровообігу, вентиляційної здатності легенів, функціонального стану печінки та нирок застосовують клінічну радіографію.
Позитронна емісійна томографія (ПЕТ) – метод дослідження
функціонального стану тканин людського організму за допомогою радіонуклідів. Суть методу полягає у тому, що до організму людини вводиться хімічна сполука з відомою біологічною активністю, мічена радіонуклідом, який розпадається з випусканням позитрону.
Цей унікальний метод забезпечує головним чином виконання чотирьох видів досліджень:
1) кровотоку і транзиту інших рідин в органах і тканинах;
2) метаболізму вуглеводів, жирів і білків;
3) процесів молекулярного транспорту, проникності мембран і стану рецепторів;
4) розподілу лікарських препаратів та їх фармакокінетику.
Контроль зносу поршневих кілець у двигунах внутрішнього згоряння. Опромінюючи поршневе кільце нейтронами, викликають у ньому ядерні реакції та роблять його радіоактивним. При роботі двигуна частинки матеріалу кільця потрапляють у мастило. Досліджуючи рівень радіоактивності олії після певного часу роботи двигуна, визначають знос кільця. Радіоактивні ізотопи дозволяють судити про дифузію металів, процеси в домених
печах і т.ін.
Потужне гамма-випромінювання
радіоактивних препаратів
використовують для дослідження
внутрішньої структури
металевих виливків з метою
виявлення дефектів.
Застосування радіоізотопів у промисловості
Опромінення насіння рослин (бавовнику, капусти, редиски та ін.) невеликими дозами гамма-променів від радіоактивних препаратів призводить до помітного збільшення врожайності. Великі дози радіації викликають мутації у рослин та мікроорганізмів, що в окремих випадках призводить до появи мутантів з новими цінними властивостями
(радіоселекція). Так виведено цінні сорти
пшениці, квасолі та інших культур, крім того,
отримані високопродуктивні мікроорганізми,
що застосовуються у виробництві антибіотиків.
Гамма-випромінювання радіоактивних ізотопів
використовується для боротьби зі шкідливими
комахами та для консервації харчових
продуктів.
Застосування радіоізотопів у сільскому господарстві
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: