Ядерные реакции 11 класс МОУ «ГИМНАЗИЯ № 48»

МОУ «ГИМНАЗИЯ № 48»
учитель физики высшей категории Голубева И.Ю.
Ядерные реакции
11 класс
Первые ядерные реакции
9 Be
1 O
44 He
17
112p C
1932 год: 14
+
He
→
n
+
1919
N
+
→
+
47
08
22
16
Эрнест
Джеймс
Резерфорд
Чедвик
Ядерные реакции -это
превращения атомных ядер
при взаимодействии их с
элементарными частицами,
гамма-квантами или друг с
другом. Для осуществления
ядерной реакции необходимо
сближение частиц на
расстояние действия ядерных
сил.
Реакция распада
Реакция, при которой из бомбардируемого
нейтронами тяжелого ядра образуются
два более
138Ba
n
легких, называется ядерным распадом.
Получившиеся ядра называются продуктами
распада.
n
235
1 n → 236
U
+
а)
взаимодействие
92
0
92
нейтрона с ядром
235
236U
235U
1 n →
U
+
92
0
n
U → 14156 Ba + 9236 Kr + 310 n
б) захват нейтрона
с236
ядром, колебание
140
→
возбужденного
ядра 54
92
U
95Kr
n
Xe + 9438 Sr + 210 n
в) образование
осколков деления
Энергия реакции распада
235
1 n → 98 Мо + 136
1 n + 4 0 е
U
+
Xe
+
2
92
0
42
54
0
-1
Е =Дореакции
mc2 После реакции
Уран
235,043933
Е  207 МэВ
= 3·10-11 Дж
Нейтрон N = 2,5
1,008665
·10 25
Молибден Е=8 ·1013 Дж 97,905510
Ксенонэнергия эквивалентна
135,907221
Эта
энергии взрыва 20
кт
Два нейтрона
2,017330
тринитротолуола,
можно
СУММА 236,052598 235,830061
вскипятить 2000 т воды
Масса, а.е.м.
m
0,222537
Продукты радиоактивного
распада
При расщеплении тяжелых ядер образуются более
легкие ядра, число протонов и нейтронов в которых
почти одинаково. В тяжелых ядрах (U) масса
нейтронов почти в 1,5 раза больше массы
протонов. Ядра, образующиеся при расщеплении,
«избавляются» от избыточных нейтронов (это не те
нейтроны, которые испускают ядра при реакции).
Избыток нейтронов выходит в виде -излучения,
которое испускается продуктами распада. В их
ядрах происходит преобразование нейтронов в
протоны и электроны: 00n→11p+0-1e. Затем
электроны испускаются из ядра. Продукты ядерного
деления радиоактивны, поскольку они претерпевают распад до тех пор, пока не образуются ядра с
подходящим числом нейтронов.
Реакция ядерного синтеза
Реакция ядерного синтеза – это реакция
соединения ядер легких элементов, при
которой происходит образование более
тяжелого ядра. Эта реакция может
происходить только при условии, что
кинетическая энергия сталкивающихся
ядер велика.
2
2
2 D → 3 T + 1 p
D
+
1
1
1
1
2 D → 3 He + 1 n
D
+
1
1
2
0
Сравнение ядерных реакций
Доступность
компонентов,
необходимых для
осуществления
реакции
Удельная энергия
связи
Радиоактивность
продуктов реакции
Деление
Синтез
Урановое топливо
существует в
составе урановых
руд, находящихся в
труднодоступных
месторождениях
Дейтерий и тритий
присутствуют в
морской воде (7000
л морской воды
содержат 1 л
тяжелой воды)
0,8 МэВ
7,2 МэВ
Получаются ядра
радиоактивные
Продукты реакции
не радиоактивны
Цепная реакция деления
Наименьшая масса радиоактивного
вещества, при которой становится
возможным протекание цепной реакции
деления, называется критической массой
этого вещества. В объеме вещества,
имеющего критическую массу, число
нейтронов, получающихся в результате
деления ядер, равно числу потерянных
нейтронов, вызвавших деление ядер
Управляемые цепные реакции
Устройства, в
которых происходят
управляемые
цепные реакции,
называются
ядерными
реакторами
Замедлители – это вещества, которые
замедляют нейтроны в ядерных реакторах,
уменьшая их энергию так, что они теряют
способность вызывать новые реакции
распада.