7.2 Ядерные реакции

При выполнении тестовых заданий студент должен знать: названия и обозначения элементарных частиц; состав атомного ядра. Радиоактивные превращения. Период полураспада. Активность.

уметь: определять ход ядерной реакции по составу исходных и конечных продуктов.

Примеры выполнения тестовых заданий

Задание 1. Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц: 1. -распад     A. 2. K-захват      Б. 3. -распад     В.   4. аннигиляция    Г. Д.

1)	1-Г, 2 -В, 3- Б, 4-А	2)	1-Б, 2-В, 3-А, 4-Д
3)	1-А, 2-Б, 3-Г, 4-Д	4)	1-Б, 2-Г, 3-А, 4-Д

Выполнение задания. Термином «бета-распад» обозначают три типа ядерных превращений: электронный (β^-) и позитронный (β⁺) распады, а также электронный захват (K-захват). Первые два типа превращений состоят в том, что ядро испускает электрон (позитрон ) и электронное антинейтрино (электронное нейтрино ). Эти процессы происходят при превращении одного вида нуклона в ядре в другой: нейтрона в протон или протона в нейтрон по схеме:

(Г),

(Б).

К-захват – состоит в поглощении ядром электрона с самой внутренней К-оболочки атома, при этом превращение протона в нейтрон, сопровождаемое испусканием электронного нейтрино, идет по схеме:

(В).

У всех пар частица – античастица происходит аннигиляция, т.е. один вид материи превращается в другой вид. Например, при столкновении электрона и позитрона они аннигилируют. Их масса и кинетическая энергия превращаются в энергию фотонов (γ) или других частиц:

(А).

Процесс не возможен, так как не выполняется закон сохранения электрического заряда.

Ответ: 1) 1-Г, 2 -В, 3- Б, 4-А

Задание 2. При радиоактивном распаде урана с превращением в стабильный изотоп свинца должно произойти …

1)	9  –распадов и 5 – – распадов	2)	6  –распадов и 8 – – распадов
3)	8  – распадов и 6 – –распадов	4)	10  –распадов и 4 – распадов

Выполнение задания. Символическая запись ядерной реакции имеет вид:

,

где (ядро атома гелия), (электрон).

В соответствии с законом сохранения массового и зарядового чисел:

,

.

Решая совместно эти уравнения, получим и .

Ответ: 3) 8 – распадов и 6 ^– –распадов.

Задание 3. Период полураспада некоторого радиоактивного изотопа составляет 8 суток. По прошествии 16 суток активность образца изотопа понизится на …%.

1) 100

2) 75

3) 50

4) 25

Выполнение задания. Самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада:

,

где – число ядер в образце в начальный момент времени t = 0; – количество нераспавшихся ядер в образце в момент времени t, λ –постоянная распада.

Скорость распада изотопа часто характеризуют не постоянной распада λ, а периодом полураспада Т. Учитывая, что , получаем закон радиоактивного распада в виде:

.

Активность радиоактивного вещества А представляет собой число распадов за единицу времени

,

т.е. активность прямо пропорциональна числу радиоактивных ядер.

Тогда, уменьшение активности образца изотопа будет равно

или 75%.

Ответ: 2) 75