Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность

1. Ядерные реакции Искусственная радиоактивность

Белозерова М.Ю.
ЧУОО «Павлодарский высший колледж управления»

2.

Ядерные реакции деления и синтеза
Атомные ядра, содержащие большое количество нуклонов,
неустойчивы и могут распадаться. В 1940 г. Советские физики Г.Н.
Флеров и К.А. Петржак обнаружили самопроизвольное деление ядер
урана. Примерно в тоже время немецкие физики О. Ган и Ф.
Шрассман отрыли, что ядро урана при бомбардировке его
нейтронами распадается на элементы расположенные в середине
Периодической системы химических элементов Менделеева.
Другими словами в процессе бомбардировке в ядрах урана
происходят ядерные реакции.
Ядерными реакциями называют процессы, результатом
которых является перестройка атомных ядер.
Символическая запись ядерной реакции:
А+а → В+b
или А(а,b)В
где:
• А и В – исходное (материнское) и конечное (дочернее) ядра;
• а , b - исходная (вызвавшая) и конечная (образовавшаяся)
частицы в реакции.

3.

Ядерная реакция — это процесс взаимодействия атомного ядра с
другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся
изменением состава и структуры ядра и выделением большого
количества энергии.
Первая ядерная реакция была осуществлена
Э. Резерфордом в 1919 г.
Резерфорд бомбардировал атомы азота α- частицами.
В результате бомбардировки α- частицами
ядро азота превращается в ядро изотопа
кислорода с испусканием протонов.

4. Естественная и искусственная радиоактивность

Естественной называют радиоактивность естественных изотопов, т. е.
химических элементов, которые встречаются в природе.
Искусственной называют радиоактивность изотопов, получаемых
искусственным путем. Естественная радиоактивность наблюдается у
таких изотопов химических элементов, как, например, радий, ypaн,
торий и другие.

5.

Механизм деления ядер - https://www.youtube.com/watch?v=GYCLCC9
k2pQ

6. Естественная радиоактивность

Открытие явления - 1896 г. французский
ученый Анри Беккерель при постановке
опытов
с
солями
урана.
Без каких-либо внешних влияний на уран А.
Беккерелем
было
зарегистрировано
неизвестное излучение.
В 1898 г. М. Склодовская - Кюри
обнаружила излучение тория. а также
открыла
новые
радиоактивные
химические элементы полоний и радий

7. Искусственная радиоактивность

Исследуя ядерные расщепления,
французские
физики
Фредерик
Жолио-Кюри (1900—1958) и Ирен
Кюри (1897—1955) обнаружили, что
во
многих
случаях
продукты
расщеплений радиоактивны.
1934 год, Ирен и Фредерик
Жолио-Кюри, получили
искусственные радиоактивные
ядра фосфора, путем
бомбардировки α-частицами:
27
13
Al He P n
4
2
30
15
1
0
Это был впервые полученный
радиоактивный фосфор.
В последствии было получено свыше
1000 радиоактивных изотопов.

8. Условия протекания ядерных реакций

Ядра и частицы должны подойти друг к другу вплотную, чтобы
попасть в сферу действия ядерных сил.
Если частица заряжена положительно, то необходимо, чтобы она
обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления
действия сил кулоновского отталкивания. Такие скорости
достигаются в ускорителях элементарных частиц.
Незаряженные частицы, например нейтроны, могут проникать в
атомные ядра, обладая сколь угодно малой кинетической
энергией.

9. Механизм ядерных реакций

(капельная модель Гамов Г.А., Френкель Я.И., Бор Н.)
Два этапа ядерной реакции:
поглощение частицы ядром и образование возбужденного ядра.
Нуклоны обмениваются между собой энергией, и на одном из них
или на группе нуклонов может сконцентрироваться энергия,
достаточная для преодоления сил ядерной связи и освобождения из
ядра.
испускание частицы ядром примерно через 10-12 с от момента
поглощения ядром первичной

10. При ядерных реакциях выполняются законы сохранения:

импульса;
энергии;
момента импульса;
зарядового числа; 7+2 = 8+1
массового числа. 14+4 = 17+1
14+4 = 17+1
14
7
N He O H
4
2
17
8
7+2 = 8+1
1
1

11.

Ядерные реакции сопровождаются
энергетическими превращениями.
Энергетический выход Е = (Mp + Mn – Mя )c2 = ΔMc2.
ΔM называется дефектом масс.
Ядерная энергия (атомная энергия) —
энергия, содержащаяся в атомных
ядрах и выделяемая при ядерных
реакциях и радиоактивном распаде.

12.

13. Применение ядерных реакций

Энергетика
Военная сфера

14. Применение ядерных реакций

Научные исследования
Синтез новых элементов

15. Применение ядерных реакций

Медицина
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

16. Получение золота из ртути

1947 г. (Гарвард) Ингрем, Гесс и Гайди доказали что 199 и 196
изотопы ртути способны превращаться в золото. В результате опыта
они смогли получить из 100 грамм ртути 35 мкг золота с помощью
ядерного реактора, оно
хранится в Чикагском музее науки и
промышленности
196Hg + n = 197Hg* + γ - бомбардировка нейтронами
197Hg* + e- = 197Au - неустойчивая ртуть-197 превращается в
устойчивое золото-197 в результате K-захвата (электрон с K-оболочки
своего собственного атома).
Способ очень дорогой, и ртути, пригодной для его получения в земной
коре в 30 раза меньше самого золота