62. Радиоактивность. Виды радиоактивности. Естественная и искусственная радиоактивность

Существуют ядра, способные самопроизвольно испускать элементарные частицы. Такие ядра называются нестабильными или радиоактивными. К числу Р. процессов относятся: α-распад, β-распад, γ-излучение, спонтанное деление тяжелых ядер, протонная радиоактивность.

Естественная Р. – Р. ядер существующие в природе. Искусственная – возникающая в результате ядерных реакций. При α-распаде ядро испускает α-частицу, т.е. ядро гелия, при β-распаде испускает электрон или позитрон.

63. Закон радиоактивного распада. Среднее время жизни и период полураспада

Число ядер dN, распадающихся в промежуток времени от t до t + dt, пропорционален dt и числу ядер N, не распавшихся к моменту времени t: dN = -λ N dt, где λ – коэф. пропорциональности, называемый постоянной распада. Число ядер, не распавшихся к моменту времени t равно: , где N0 – число ядер в нач. момент времени t=0.

Величина τ = 1/λ – называется средним временем жизни ядра. Время, за которое количество ядер уменьшится в 2 раза, называется периодом полураспада Т: .

65. Реакция деления ядер.

При захвате нейтронов некоторыми тяжелыми ядрами (например, ) происходит реакция деления ядра на два примерно равных осколка деления. При этом выделяется несколько (2-3) нейтрона. Это дает возможность осуществления цепной ядерной реакции, которая характеризуется коэф. размножения k, равному отношению числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении. Развитие цепной реакции определяется соотношением: , где N0 – число нейтронов в начальный момент времени, N – их число в момент времени t, Т – среднее время жизни поколения.

При k<1 цепная реакция затухает, при k=1 – самоподдерживающаяся реакция, при k>1 – развивающаяся. k зависит от многих факторов, например, от размеров объема, занимаемого делящимся веществом. Мин. размеры, при которых возможна цепная реакция, – критические размеры, а мин. масса – критическая масса.

Неуправляемая цепная реакция приводит к взрыву. Управляемая – осуществляется в ядерных реакторах, позволяющих получать энергию, например в АЭС.

66. Активность радиоактивного вещества. Единицы активности

Активность Р. вещества определяется как число распадов, происходящих в веществе за единицу времени, т.е. произведением Nλ. В системе СИ единицей активности является беккерель (Бк) 1Бк = 1 распад/с. Внесистемная единица активности – кюри (Ки) 1 Ки = 3,7.10^10 Бк.

67. Цепная реакция деления. Критический размер. Критическая масса

См. 65.

69. Ядерн. Синтез легких ядер. Эн-гия Солнца и звезд.

При синтезе легких ядер в более тяжелые происходит выделение энергии. Например, в реакции выделяется энергия 3,5 МэВ/кулон. Но, чтобы сблизится на расстояние действия ядерных сил ядра должны обладать достаточной энергией для преодоления кулоновского барьера. Это возможно при темп-ре порядка 10^8-10^9 К. Температура, близкая к этой, достигается в недрах Солнца и звезд, где и протекают термоядерные реакции. В земных условиях осуществлена только неуправляемая термоядерная реакция (взрыв).