23)Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Законы сохранения при радиоактивном распаде. Правила смещения, α,β, γ – распад.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение ядер одних изотопов в ядра других изотопов, при этом ядро испускает одну или несколько элементарных частиц и гамма излучение. Радиоактивность подчиняется законам сохранения массы, заряда.

Закон радиоактивного распада.

Возьмем сосуд, в котором находятся радиоактивные ядра. И их число нераспавшихся ядер в начальный момент времени . Через время часть этих ядер распалась, осталось атомов.

Будем считать, что за малый промежуток времени распалось ядер. Это число распавшихся ядер будет пропорционально числу нераспавшихся ядер, времени, в течение которого происходил распад.

Знак «-» означает, что число убывает.

Постоянная распада – доля распавшихся ядер в единицу времени или вероятность распада ядра за .

Основной закон радиоактивного распада:

Число атомов, распавшихся за время :

Ядерный распад характеризуется периодом полураспада. Это время, за которое ядра потеряют половину от первоначального количества.

Скорость радиоактивного распада, равная числу распавшихся ядер в единицу времени, называется активностью ядра.

Если активность постоянная, то число распавшихся ядер:

Виды распада:

-распад. Испускание ядрами α-частиц. Присуще тяжелым ядрам с массовым числом, большим 200.

Правило смещения:

-распад. Включает 3 вида ядерных превращений.

распад. Испускание ядрами электрона. Материнское ядро превращается в новое.

Правило смещения:

В ядре происходит превращение нейтрона в протон.

распад (позитронный распад). Ядро выбрасывает позитрон.

Правило смещения:

захват. По учебнику: электронный захват или e-захват. В этом случае ядро захватывает электрон из ближайшей ему оболочки, ядро излучает поток нейтрино. Вся энергия распада уносится нейтрино.

Правило смещения:

24)Ядерные реакции. Реакция деления ядра. Термоядерная реакция.

Ядерные реакции – это процесс сильного взаимодействия нескольких ядер или ядер с частицами, с образованием новых ядер или частиц.

Закон сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов и сумма массовых чисел ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов и сумме массовых чисел конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.

В ядерной реакции также выполняются законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. В ядерной реакции выделяется энергия (энергия выхода или тепловой эффект реакции). Тепловой эффект равен разности кинетических энергий вступающих в реакцию ядер и частиц, а также продуктов реакции.

С учётом закона сохранения импульса и прочего (энергии покоя):

Если , то реакция называется экзотермической; если – эндотермической.

При ядерных реакциях и во всех видах радиоактивного распада происходит гамма-излучение. Оно является жестким электромагнитным излучением с самой большой энергией излучения.

Гамма-излучение не вызывает изменение, но оно уносит энергию.

Реакции могут подразделяться по энергии вызывающий их частиц: малые (эВ), средние (до МэВ), высокие (100 и 1000 МэВ). По роду участвующих частиц: нейтроны, протоны, дейтроны, альфа-частицы, под действием гамма квантов. По роду участвующих ядер: легкие ( ), средние ( ), тяжелые ( ).

Самые устойчивые ядра с самой большой удельной энергии связи – это ядра с массовым числом . Уменьшение удельной связи происходит у тяжелых ядер с , и для них возможна реакция деления ядер. Для легких ядер возможна реакция синтеза ядер.

Реакция деления ядра заключается в том, что тяжелое ядро под действием нейтронов (или других частиц) делится на несколько более легких ядер (осколков), чаще всего на два, близких по массе.

Деление тяжелого ядра сопровождается выделением огромной энергии. При делении освобождается 200 МэВ. Остатки деления в момент своего образования обладают избытком нейтронов над протонами, и процесс деления сопровождается размножением нейтронов, которые называются нейтронами деления.

Каждый нейтрон вступает в реакцию деления. Таким образом, идет лавинообразное нарастание числа атомов деления – цепная реакция.

Термоядерная реакция. Второй путь освобождения ядерной энергии связан с реакциями синтеза, которые осуществимы, при температуре порядка К. Происходит реакция синтеза в веществе, находящемся в плазменном состоянии. Так как для синтеза ядер необходимы очень высокие температуры, то эти процессы называются термоядерной реакцией.

Ядерные реакции на Солнце:

Управляемые термоядерные реакции пытаются осуществить в специальных устройствах, которые называются ТОКАМАК – тороидная камера с магнитными катушками. В токамаке плазма разогревается проходящим по ней током и удерживается магнитным полем очень сложной конфигурации.