Ядерные реакции. Деление ядер урана

1. Ядерные реакции

МОУ СОШ № 30
Физика атомного ядра
Ядерные реакции

2. Ядерные реакции

Ядерные реакции происходят, когда частицы
вплотную приближаются к ядру и попадают в
сферу действия ядерных сил.
Первая ядерная реакция осуществлена на
быстрых протонах в 1932 году (расщепление
лития на две -частицы).
Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932
году.
LOGO

3. Ядерная реакция

1
Изменения атомных ядер при
взаимодействии их с
элементарными частицами или друг
с другом называют ядерными
реакциями
2
Энергетическим выходом ядерной реакции
называется разность энергий покоя ядер и
частиц до реакции и после реакции.
Для ядерных реакций справедливы общие законы сохранения
электрического заряда, числа нуклонов, энергии, импульса,
массы
LOGO

4.

Иллюстрация законов сохранения
LOGO
массовое число (число нуклонов)
226 Ra
222 Rh + 4 He
88
86
2
α-распад
зарядовое число
Закон сохранения зарядового числа: 88 = 86 +2
Закон сохранения числа нуклонов (массового числа):
226 = 222 + 4

5.

Закон сохранения энергии
LOGO
Первая проверка уравнения Эйнштейна E = mc2, была проведена,
когда Резерфорд произвел обстрел ядрами водорода легкого металла
лития.
1 Н
1
+ 73Li 242H + Ek
Ядро
водорода
Ядро
лития
По фотографиям, полученным в камере
Вильсона, были измерены скорости альфачастиц (ядер гелия) и вычислена их
кинетическая энергия. Эта энергия оказалась
эквивалентной потерянной массе в
соответствии с формулой Эйнштейна. Тем
самым было доказано, что масса частиц может
уменьшаться, а вместо пропавшей части массы
появляется энергия в эквивалентом количестве,
как и предсказал Эйнштейн
Кинетическая
энергия

6.

Классификация ядерных реакций
Радиоактивный распад
Ядерные реакции на нейтронах
Ядерные реакции под действием
заряженных частиц
Ядерные реакции деления
LOGO

7.

α-распад
LOGO
Превращения атомных ядер, сопровождаемые
испусканием α-частиц (ядро атома гелия 42Не) называется
α-распадом.
А – массовое число, Z – зарядовое число
А X
Z
Символ
«материнского»
ядра
А-4
Z-2Y +
Символ
«дочернего» ядра
2 Не
4
Ядро гелия
4
2Не
+
γ
Электромагнитное
излучение
γ – излучение испускается ядром А-4Z-2Y при переходе из
возбужденного состояния в стационарное

8.

β-распад
LOGO
Превращения атомных ядер, сопровождаемые
испусканием потока электронов называется
β-распадом.
А – массовое число, Z – зарядовое число
А
ZX
Символ
«материнского»
ядра
А
Z+1Y
+
Символ
«дочернего» ядра
0
-1 e
Электрон
+
γ
Электромагнитное
излучение
Протон-нейтронное строение ядра теоретически
исключает возможность вылета из ядра электронов, т.к.
их в ядре нет. Э. Ферми разработал теорию β – распада.

9.

ГИПОТЕЗА Э.ФЕРМИ
LOGO
В ядре возможно взаимные превращения нуклонов.
В
результате появляются электроны 0-1е и антинейтрино ν. ~
Антинейтрино не имеет массы покоя и электрического заряда.
Такой процесс обусловлен особым типом взаимодействия –
слабым взаимодействием:
1
0n
1 p
1
+
0 e
-1
+
~
ν
По закону сохранения энергии это превращение сопровождается
выделением энергии, т.к. масса нейтрона больше массы протона.
Е = Δmc2

10.

Капельная модель ядерных реакций
LOGO
Ядерная реакция на нейтронах
27 Al
13
28 Al
13
1
0n
I. Нейтрон
влетает в ядро
1 n
0
28 Al
13
24 Na
11
4α
2
II. Ядро
«разогревается»
III. Энергия
IV. Вылетает α-частица
сосредотачивается на Ядро «охлаждается»
группе частиц
+ 2713Al 2813Al 2411Na + 42Не
Великий итальянский физик Энрико Ферми первым начал изучать реакции,
вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что медленные нейтроны оказываются
в большинстве случаев гораздо более эффективными, чем быстрые. Вероятность
столкновения медленных нейтронов с ядрами выше.

11.

Ядерная реакция под действием заряженных частиц
LOGO
В ядро может попасть заряженная частица кинетическая энергия
которой достаточна для преодоления кулоновского отталкивания от
ядра. Эта энергия сообщается протонам, ядрам дейтериям 21Н, альфачастицам 42Не ускорителем элементарных частиц. Первая
искусственная ядерная реакция осуществлена Резерфордом в 1919
году.
14 N
7
18 F
9
17 O
8
4
2He
I. Бомбардиру- II. Исходное
ющая частица
ядро
14
1p
1
III. Возбужденное
промежуточное ядро
IV. Новое ядро
4 He 18 F 17 O + 1 p
N
+
7
2
9
8
1

12.

Капельная модель ядерных реакций
LOGO
(Гамов Г.А., Френкель Я.И., Бор Н.)
Ядро напоминает заряженную капельку
жидкости
235U
92
γ - излучение
236U
92
137Cs
55
n
n
1
0n
Поглотив нейтрон, ядро
возбуждается,
деформируется, приобретает
вытянутую форму
1
Ядро разрывается
γ - излучение
97Rb
37
235 U 236 U = 137 Cs + 97 Rb + 2 1 n
n
+
0
92
92
55
37
0