Атомне ядро - позитивно заряджена частина атома, де зосереджено до 99,97% його маси. Радіус ядра R
10 -15 м (це приблизно в 10 5 разів менше радіуса атома). Ядро складається з нуклонів - позитивно заряджених протонів (p), що мають масу 1836mе і нейтральних нейтронів (n) з масою 1839mе. де mе - маса електрона. Число протонів в ядрі дорівнює заряду ядра Z і визначає атомний номер елемента в періодичній системі. Суму числа протонів і числа нейтронів N в ядрі називають масовим числом А:
Число А одно округленої до цілого числа відносною атомною масою елемента.
Ізотопи- ядра з однаковим числом протонів, але різним масовим числом (внаслідок різного числа нейтронів).
Нуклони утримуються в ядрі ядерними силами, які є проявом так званого сильного взаємодії.
Енергія зв'язку-це енергія, необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони. При утворенні ядра з окремих нуклонів його енергія виявляється менше сумарної енергії нуклонів на величину Есв.
Відповідно до теорії відносності енергія пов'язана з масою по закону Ейнштейна:
де с - швидкість світла у вакуумі, Тому зменшення енергії повинно супроводжуватися зменшенням маси: маса ядра повинна бути менше сум мас окремих нуклонів. Різниця між сумарною масою нуклонів і масою складається з них ядра називають дефектом маси:
Саме така маса втрачається при виділенні енергії зв'язку, застосовуючи закон Ейнштейна, отримаємо:
При утворенні ядра ця енергія несеться γ-квантів.
Ланцюгова ядерна реакція-процес, коли в результаті взаємодії нейтронів з ядрами урану з'являються радіоактивні ядра-осколки з масами і зарядами приблизно вдвічі меншими, ніж маса і заряд ядер урану. Освіта ядер осколків супроводжується вильотом кількох нейтронів, які, в свою чергу, взаємодіють з сусідніми ядрами урану, викликаючи і їх розподіл. При цьому розподіл триває з швидким збільшенням числа діляться ядер. Те, що відбувається в таких реакціях ділення атомних ядер називається вимушеним (на відміну від спонтанного, що відбувається при радіоактивних перетвореннях).
Сумарна енергія зв'язку ядер-осколків менше, ніж енергія зв'язку ядра урану. Тому ланцюгова реакція супроводжується виділенням величезної енергії у вигляді кінетичної енергії осколків, енергії γ-квантів і енергії вторинних нейтронів. Так при розподілі одного ядра урану-235 виділяється приблизно 200 МеВ енергії
Необхідна умова для ланцюгової ядерної реакції - коефіцієнт розмноження нейтроновk, рівний відношенню числа нейтронів в будь-якому поколінні до числа нейтронів в попередньому поколінні, повинен бути не меншим за одиницю:
Найменшу масу речовини, що ділиться, при якій коефіцієнт k = 1, називають критичною массойmкр. Якщо m> Mкр. то нейтрони швидко розмножуються, і реакція набуває вибуховий характер (така ядерна реакція при вибуху атомної бомби), Якщо ж m = Mкр. то реакція стаціонарне і керована; ТКР для урану-235 становить кілька десятків кілограмів. Пристрій для підтримки керованої ядерної реакції називають ядерним реактором. Основні елементи ядерного реактора - це ядерне пальне (уран-235, уран-238, плутоній-239), сповільнювач нейтронів (найкращим сповільнювачем є важка вода, досить хорошим - графіт), теплоносій для виведення утворюється при роботі реактора тепла (вода, рідкий натрій і ін.) і пристрій для регулювання швидкості реакції. Управління протіканням реакції в ньому здійснюється за допомогою регулюючих стрижнів з речовини, добре поглинає нейтрони (кадмію або бору). За допомогою введення в робочий простір реактора регулюючих стрижнів і виведення їх звідти підтримують k = 1. Зовні реактор захищений спеціальною оболонкою, яка затримує γ-випромінювання і нейтрони. Цю оболонку виконують з бетону з залізним заповнювачем.
Термоядерні реакції-реакції з'єднання легких атомних ядер. Для з'єднання однойменно заряджених протонів необхідно подолати кулонівських сили відштовхування, що можливо при досить великих швидкостях зіштовхують частинок. Необхідні умови для синтезу ядер гелію з протонів є в надрах зірок. На землі термоядерна реакція синтезу здійснюється при експериментальних термоядерних вибухах. Так для синтезу гелію з важких ізотопів водню - дейтерію і тритію - за схемою
потрібно нагрівання приблизно до 5 ∙ 10 7 К.
При синтезі 1 г гелію з дейтерію і тритію виділяється енергія 4,2 ∙ 10 11 Дж, що еквівалентно спалюванню 10 тонн дизельного палива.
Запаси водню на Землі практично невичерпні, тому використання енергії термоядерного синтезу в мирних цілях є однією з найважливіших задач сучасної науки і техніки.
Схожі документи:
атома існує положітельнозаряженноеядро малого розміру, оточене електронами. Радіуси ядер лежать в межах 10 -14 - 10. атома. Резерфорд передбачив існування протона і егомассу. яка в 1800 разів перевищує масу. корозія зосереджена на.
атома передбачає наявність в атомеположітельнозаряженного масивного ядра. в якому зосереджена майже вся массаатома. і негативно заряджених електронів, що обертаються навколо ядра. 10 -7 м) Яка швидкість електрона, якщо егомасса перевищує масу.
зарядженими. позитивних. ядроматома. радіуса м, де. - маса. Його можна оцінити таким чином: (.) Де лінійний розмір атома. маса електрона, швидкість електрона в атомі. Вважаючи 10. частина електричного поля зосереджена. 99. 2 97, 9. до10 7 - 10.
що складається з положітельнозаряженногоядра і компенсуючих його заряд електронів. У свою чергу ядроатома складається з. массаатома (m) зосереджена в егоядре. так як маса електронів мала і не вносить істотного внеску в масу всього атома. Маса.
егомассасосредоточена в одній точці - центрі мас. -олетовой егочастідо інфрачервоної. т / М, де т - маса електрона, М - величина, що має порядок маси ядер атомів в молекулі, т / М10 -510 -3. Тому. з положітельнозаряженногоядра і оточуючих його.