Ядерные реакции. Ядерными реакциями называют изменение атомных ядер при взаимодействиях их с элементарными частицами или друг с другом.

Ядерные реакции

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ядерными реакциями называют изменение атомных ядер при взаимодействиях их с элементарными частицами или друг с другом.

Условие, когда протекание ядерной реакции становится возможным: - когда ядро и частица (или другое ядро) сближаются на расстояния, при которых начинают действовать ядерные силы.

Так как в реакцию могут вступать ядро и положительно заряженная частица (протон), то необходимо преодолеть возникающие между ними силы отталкивания. Это возможно при больших скоростях частиц. Такие скорости достигаются в ускорителях элементарных частиц.

Примеры: В 1932 год была осуществлена первая реакцияна быстрых протонах (искусственно ускоренных) Эта реакция идет с выделением огромной энергии 17,6 МэВ.

Эта реакция на нейтронах. Так как нейтроны лишены заряда, они легко проникают в атомные ядра и вызывают их превращения. Выдающийся итальянский физик Э. Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения вызываются не только быстрыми, но и медленными нейтронами, движущимися с тепловыми скоростями.

Выделяющаяся при ядерных реакциях энергия может быть очень огромной. Но использовать её путем осуществления столкновений ускоренных частиц (или ядер) с неподвижными ядрами мишенями, практически нельзя - большая часть ускоренных частиц пролетает мимо ядер мишеней, не вызывая реакции.

При ядерных реакциях происходит выделение или поглощение энергии.

Энергетический выход ядерной реакции - разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции. Энергетический выход ядерной реакции равен также изменению кинетической энергии частиц, участвующих в реакции. Если суммарная кинетическая энергия ядер и частиц после реакции больше, чем до реакции, то говорят о выделении энергии. В противном случае реакция идет с поглощением энергии.

В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрического заряда и числа нуклонов: суммы зарядов и массовых чисел ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равны суммам зарядов и массовых чисел конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.

Один из способов получения ядерной энергии: деление тяжелых ядер. Расщепление ядра на менее массивные ядра с выделением энергии называют реакцией деления.

В 1938 r. О. Ган и Ф. Штрассман открыли: ядра урана при бомбардировке его нейтронами образуют другие элементы. А объяснение этому явлению было дано в 1939 г. австрийским физиком Л. Мейтнер и английским физиком О.Фришем:

Позже обнаружили, что при бомбардировке нейтронами U образуются 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление оказалось:

Этот процесс происходит с выделением энергии 200 МэВ =3,2.10^-11 Дж (0,9 МэВ/нуклон). Ни при какой другой ядерной реакции (не связанной с делением) столь больших энергий не выделяется.

Деление ядра возможно потому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении. Фундаментальный факт ядерного деления — испускание в процессе деления двух-трех нейтронов. Именно благодаря этому оказалось возможным практическое использование внутриядерной энергии. Это позволяет осуществлять цепную реакцию деления урана.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒