34. Строение ядра.

В 1932г. после открытия  протона и нейтрона учеными Д.Д. Иваненко (СССР) и В. Гейзенберг (Германия) была выдвинута протонно-нейтронная модель ядра атома. Согласно этой модели: - ядра всех химических элементов состоят из нуклонов: протонов и нейтронов - заряд ядра обусловлен только протонами - число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента - число нейтронов равно разности между массовым числом и числом протонов (N=A-Z) Условное обозначение ядра атома химического элемента: X – символ химического элемента,

А – массовое число, которое показывает : -  массу ядра в целых атомных единицах массы  (а.е.м.)  (1а.е.м. = 1/12 массы атома углерода) -  число нуклонов в ядре - (A = N + Z)  , где N – число нейтронов в ядре атома Z – зарядовое число, которое показывает: - заряд ядра в элементарных электрических зарядах (э.э.з.) ( 1э.э.з. = заряду электрона = 1,6 х 10 -19 Кл) - число протонов - число электронов в атоме - порядковый номер в таблице Менделеева Масса ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных протонов и нейтронов, его составляющих.  Это объясняется тем, что протоны и нейтроны в ядре очень сильно притягиваются друг к другу. Чтобы разъединить их требуется затратить большую работу. Поэтому полная энергия покоя ядра не равна энергии покоя составляющих его частиц. Она меньше на величину работы по преодолению ядерных сил притяжения. Разность между массой ядра и суммой масс протонов и нейтронов называется дефектом масс.

35. Энергия связи ядра и ядерных реакций.

Зависимость удельной энергии связи ядра ε от числа нуклонов А в стабильных ядрах

   Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны). Ядро – система связанных нуклонов, состоящая из Z протонов (масса протона в свободном состоянии m_p) и N нейтронов (масса нейтрона в свободном состоянии m_n). Для того, чтобы разделить ядро на составные нуклоны, нужно затратить определенную минимальную энергию W, называемую энергией связи. При этом покоящееся ядро с массой М переходит в совокупность свободных покоящихся протонов и нейтронов с суммарной массой Zm_p + Nm_n. Энергия покоящегося ядра Мс². Энергия освобождённых покоящихся нуклонов (Zm_{p +} Nm_n)с². В соответствии с законом сохранения энергии Мс² + W = (Zm_p + Nm_n)с². Или W = (Zm_p + Nm_n)с² - Мс². Поскольку W > 0, то М < (Zm_p + Nm_n), т.е. масса, начального ядра, в котором нуклоны связаны, меньше суммы масс свободных нуклонов, входящих в его состав.
    W растёт с увеличением числа А нуклонов в ядре (А = Z + N). Удобно иметь дело с удельной энергией связи ε = W/A, т.е. средней энергией связи, приходящейся на один нуклон. Для большинства ядер ε ≈ 8 МэВ (1 МэВ = 1.6·10^-13 Дж). Для разрыва химической связи нужна энергия в 10⁶ раз меньше.

Ядерная энергия (атомная энергия) — энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях и радиоактивном распаде. Атомные электростанции, вырабатывающие эту энергию, в 2012 году производили 13 % мировой электроэнергии и 5,7 % общего мирового производства энергии[1][2]. Согласно отчёту Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), на начало 2013 года насчитывается[3] 437 действующих ядерных энергетических (то есть производящих утилизируемую электрическую и/или тепловую энергию)[4] реакторов в 31 стране мира.[5]. Кроме того, на разных стадиях сооружения находится ещё 68 энергетических ядерных реакторов в 15 странах[3]. В настоящее время в мире имеется также около 140 действующих надводных кораблей и подводных лодок, использующих в общей сложности около 180 реакторов.[6][7][8] Несколько ядерных реакторов были использованы в советских и американских космических аппаратах, часть из них всё ещё находится на орбите. Кроме того, в ряде приложений используется ядерная энергия, генерируемая в нереакторных источниках (например, в термоизотопных генераторах).

При этом не прекращаются дебаты об использовании ядерной энергии[9][10]. Противники ядерной энергетики (в частности, такие организации, как «Гринпис») считают, что использование ядерной энергии угрожает человечеству и окружающей среде[11][12][13]. Защитники ядерной энергетики (МАГАТЭ, Всемирная ядерная ассоциация и т. д.), в свою очередь, утверждают[14], что этот тип энергетики позволяет снизить выбросы парниковых газов в атмосферу и при нормальной эксплуатации несёт значительно меньше рисков для окружающей среды, чем другие типы энергогенерации.