НОВ БЪЛГАРСКИ УНИВЕРСИТЕТ

ЛОКАЛЕН ЦЕНТЪР – гр. СОФИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

ФИЗИКА (NATB110D)

АТОМНО ЯДРО, ГАМА ЛЪЧЕНИЕ, РАДИОАКТИВНОСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м. Октомври 2011г.                                                                     Съставил: Диляна Миндова

Ф. номер: F 49089

Науки за земята - ДО

 

Съдържание:

Резюме .................................................................1

Въведение ............................................................1

Атомно ядро ........................................................2

Гама излъчване ...................................................2

Основно състояние на ядрото ................3

Радиоактивност ...................................................5

            Алфа разпад .............................................5

            Бета разпад ..............................................6

            Гама разпад ..............................................6

Атомни реактори .................................................7

Заключение ..........................................................8

Въпроси и задачи ................................................9

Източници ............................................................9

 

РЕЗЮМЕ

 

Настоящата работа има за цел да опише структурата на атомното ядро, процесите, които протичат в него, спецификата на гама лъчението – какво представлява, как се образува, състоянието на ядрото, позицията му в спектъра. Описани са и различните видове алфа, бета и гама разпад. Обяснено е какво представлява радиоактивността, в резултат на какви физични събития се получава, какво е нейното приложение, положителни и отрицателни последствия от употребата ѝ. Описва схемата на работа на атомните реактори, обяснява какво представлява ефективното сечение и неговото влияние върху радиоактивните процеси.

 

 

ВЪВЕДЕНИЕ

 

            Физиката е наука за природата, която изучава най-простите и заедно с тях, най-общите закономерности на природата, строежът и законите за движение на материята. Тя се отнася към точните науки. Нейните понятия и закони са в основата на естествознанието. Границите, разделящи физиката и другите естествени науки са исторически условни. Прието е да се счита, че в основата си физиката е експериментална наука, доколкото откритите от нея закони се основават на емпирично установени данни. Физичните закони се представят във вид на количествени съотношения, изразени на езика на математиката. Като цяло физиката се разделя на експериментална, занимаваща се с провеждането на експерименти, с цел установяване на нови факти и проверка на хипотези и известни физични закони, и теоретична -  ориентирана към формулирането на физичните закони, обясняване на базата на тези закони на природни явления и предвиждане на нови явления. От древните цивилизации, обитавали бреговете на Тигър, Ефрат и Нил (Вавилон, Асирия, Египет), не са останали никакви свидетелства за достиженията в областта на физиката. Но за построяването на различни съоръжения и за изработването на предмети от бита, оръжия и др., хората използвали резултати от многочислени физични наблюдения, технически опити и изводите от тях. Може да се каже, че са съществували определени емпирични физични знания, но не е имало система от знания по физика.

            В древна Индия в основата на натурфилософските представи лежи учението за петте елемента – земя, вода, огън, въздух и ефир. Дори са съществували догадки за атомния строеж на веществата. Били разработени своеобразни представи за свойствата на материята, като тежест, вискозитет и еластичност, за движението и причините, които го предизвикват. Около VI в.пр.н.е. емпиричните физически представи в някои области откриват тенденция към преход към своеобразни теоретични построения (в оптиката, акустиката)

 

АТОМНО ЯДРО

 

Както е известо, всичко в света се състои от молекули, които представляват сложни комплекси от взаимодействащи си атоми. Молекулите са най-малките частици на веществото, които съхраняват неговите свойства. В състава на молекулите влизат атоми на различни химични елементи. Химичните елементи се състоят от атоми от един тип. Атомът е най-малката частица на химичния елемент и се състои от ядро и електрони. Ядрото на атома е съвкупност от положително заредени протони и неутрални неутрони. Тези частици се наричат нуклони и се задържат в ядрото от кратко действащи сили на притегляне, възникващи за сметка на обмен на мезони – частици с много малка маса.

Ядрото на елемента Х се обозначава като , например уран U-235 - . Числото на нуклоните (А) в атомното ядро се нарича масово число. Знакът Z определя числото на протоните и се нарича атомен номер. Тъй като Z определя броя на протоните, а А определя броя на нуклоните в ядрото, то числото на неутроните е N=A-Z. Атомните ядра с еднакви протони (Z), но с различен брой нуклони (А) се наричат изотопи. От гледна точка на протоните елементите имат около три стабилни изотопа. Например ²⁸Si, ²⁹Si, ³⁰Si са стабилни изотопи на ядрото на силиция. Освен стабилните изотопи, повечето елементи притежават и нестабилни изотопи, които се характеризират с кратък живот. Ядра с едно и също масово число (А) се наричат изобари, а с еднакво число неутрони – изотони. Всички атомни ядра се делят на стабилни и нестабилни. Свойствата на стабилните ядра остават непроменени неограничено дълго. Нестабилните ядра търпят промени от различен вид. Експерименталните измервания на масата на атомните ядра, изпълнени с максимална точност показват, че масата на ядрото винаги е по-малка от масата на съставящите го нуклони.

            Атомното ядро се характеризира със заряд – Ze, маса – М, спин – J, магнитен и електрически квадруполен момент – Q, радиус – R, изотопен спин – Т и се състои от нуклони – протони и неутрони.

            Енергия на връзката е енергията, която се изразходва, за да се раздели ядрото на съставните нуклони. Съотношението между енергията на връзката и масовото число А се нарича средна енергия на връзката в атомното ядро (енергията на връзката на един нуклон). Енергията на връзката е относително постоянна за всички стабилни ядра и е приблизително равна на 8 MeV. Изключение правят само леките ядра, където средната енергия на връзката расте от нула (А=1) до 8 MeV. За да се разруши едно ядро, в него трябва да бъде внесена енергия, по-голяма от енергията на връзката. Според закона на Айнщайн Е=mc², с внасянето на енергия в ядрото, внасяме и маса. Това проличава при измерване масата на нуклоните поотделно след разрушаването на ядрото – тя е по-голяма от масата на ядрото в начално сътояние. Това явление е наречено масов дефект на ядрата.

 

ГАМА ИЗЛЪЧВАНЕ

 

            Гама излъчването е късовълново електромагнитно лъчение с прекъснат енергиен спектър, възникващо при изменение на енергийното състояние на атомните ядра или при анихилиация на частици. На скалата на електромагнитните вълни, то граничи с рентгеновото излъчване, като заема областта на по-високите честоти. Гама лъчението притежава изключително малка дължина на вълната (λ<10^-8 cm) и в следствие на това се характеризира с ярко изразени корпускулярни свойства, т.е. поведението му е подобно на поток от частици – гама кванти или фотони, с енергия hv (v – честота на излъчване, h – константа на Планк).

            Гама лъчението, което съпровожда разпада на радиоактивните ядра се извършва при прехода на ядрото от възбудено енергийно състояние до по-спокойно или основно енергийно състояние. Енергията на γ-кванта е равна на разликата на енергиите Δε, между които се осъществява преходът.

 

 

                                               Е₂

 

                                                           hν

 

 

 

                                                           Е₁

                                               Възбудено състояние

 

            Основно състояние на ядрото

            Излъчването на γ-квант от ядрото не предизвиква изменение на атомния номер или на масовото число за разлика от други видове радиоактивни преобразувания. Ширината на линиите на гама излъчването е изключително малка (~10^-2 eV). Спектърът на гама излъчването е линейно, т.е. състои се от ред дискретни линии. Изучаването на спектъра на гама излъчването позволява да се установи енергията на възбуденото състояние на ядрото. Гама-квантите с голяма енергия се излъчват при разпад на някои елементарни частици. По този начин при разпад на π⁰-мезон възниква гама излъчване с енергия ~ 70МeV. Гама излъчването, предизвикано от разпада на елементарни частици образува линеен спектър, а елементарите частици, подложени на разпад често се движат със скорост, близка до тази на светлината. Вследствие на това възниква доплерово разширение на линиите и спектърът на гама излъчването се простира в широк енергиен интервал. Гама излъчването, което се образува при бързо преминаване на зарадени частици през вещество предизвиква рязко задържане на веществото в кулоновото поле.

            В междузвездното пространство може да възникне гама излъчване в резултат на сблъсък от кванти с дълговълново електромагнитно излъчване (например светлина) с електрони, ускорени от магнитното поле на космическите обекти. При това бързият електрон предава своята енергия на електромагнитното излъчване и видимата светлина се превръща в гама лъчение. Аналогично явление може да се наблюдава и в земни условия при сблъсък на електрони с голяма енергия, предизвикана от ускорители, с фотони на видимата светлина с интензивни снопове светлина, създадени от лазери. Електронът предава енергията на светлинния фотон, който се превръща в γ-квант. По този начин е възможно превръщането на отделни светлинни фотони в кванти на гама лъчение с голяма енергия.

            Гама лъчението притежава голяма проникваща способност, т.е. може да прониква през вещества с голяма дебелина без видимо да отслабва. Основните процеси, които протичат при взаимодействие на гама излъчване с вещество са: фотоелектрическо поглъщане (фотоелектричен ефект), комптъново разсейване (ефект на Комптън) и образуване на двойка електрон – позитрон. При фотоелектричния ефект става поглъщане от γ-кванта на един от електроните на атома, при което енергията на γ-кванта се преобразува (за сметка на енергията на връзките на електрона в атома) в кинетична енергия на електрона, излизащ извън пределите на атома. Вероятността за фотоелектричен ефект е правопропорционална на пета степен на атомния номер на елемента и обратнопропорционална на трета степен на енергията на гама излъчването. По този начин фотоелектричният ефект преобладава в области с малки енергии на γ-квантите (£100 КеV) на тежки елементи (Pb, U).

            При ефекта на Комптън протича разсейване от γ-кванта на един от електроните, слабо свързани в атома. За разлика от фотоелектричния ефект, при ефекта на Комптън γ-кванта не изчезва, а само променя енергията си (дължината на вълната) и посоката на разпространение. В резултат на ефекта на Комптън тесният сноп от гама лъчи се разширява, а самото излъчване става по-дълговълново. Интензивността на комптъновото разсейване е пропорционална на числото електрони в 1сm³ вещество и поради тази причина вероятността за този процес е пропорционална на атомния номер на веществото. Ефектът на Комптън се забелязва при вещества с малки атомни номера и при енергия на гама излъчването, превишаваща енергията на връзките на електроните в атомите. По този начин при Pb вероятността за комптъново разсейване е сравнима с вероятността за фотоелектрично поглъщане при енергия = 511 keV (енергията на един електрон).

            Ако енергията на γ-кванта превишава 1,02 MeV е възможен процес на образуване на електрон-позитронна двойка в електрическото поле на ядрото. Вероятността за образуване на такива двойки е пропорционална на квадрата на атомния номер и се увеличава с ръста на hν. Затова при hν ~10 МeV, основният процес във всяко вещество е образуване на двойка. Обратният процес на анихилация на електрон-позитронна двойка е източник на гама излъчване.

 

                                   100 -

 

 

 

 

                                    50   -

 

 

 

 

 

           

                                           0    0,1   0,5   1    2      5      10       50

                                               Енергия на γ-лъчите (МeV)

 

За характеризиране на отслабването на гама лъчението във веществото обикновено се използва коефициентът на поглъщане, който показва на каква дълбочина  Х на поглъщащото вещество интензивността I₀ на падащия сноп гама лъчение отслабва експоненциално : I=I₀e^-μ0x, където μ₀ е линейният коефициент на поглъщането на гама излъчването. Понякога се използва масов коефициент на отслабване (mass attenuation coefficient),  равен на отношението на μ₀ към плътността на поглъщащото вещество.

            Експоненциалният закон за отслабване на гама излъчването важи за тесни снопове гама лъчи, когато всеки процес, както поглъщането, така и разсейването извежда гама излъчване от състава на първичния сноп. Но при високи нива на енергията процесът на преминаване на гама лъчите през веществото значително се усложнява. Вторичните електрони и позитрони притежават голяма енергия и затова могат, на свой ред да създават гама излъчване, благодарение на процесите на задържане и анихилация. Така във веществото възниква поредица от редуващи се поколения от вторични гама лъчения, електрони и позитрони, т.е. получава се верижна реакция. В този тип реакция числото на вторичните частици първоначално нараства, но след това процесите на поглъщане започват да преобладават над процесите на размножаване на частиците и реакцията утихва.

            За изменението на енергията на гама излъчването в експерименталната физика се използват гама-спектрометри от различен тип, които в по-голямата си част се основават на измерването на енергия на вторичните електрони. Основните типове спектрометри са: магнитни, сцинтилационни, полупроводникови и кристал-дифракционни. Изучаването на спектъра на ядреното гама лъчение дава важна информация за структурата на ядрото. Наблюдението върху ефектите, свързани с влиянието на външната среда на свойствата на ядреното гама излъчване се използват за изучаване на свойствата на твърдите тела.

            Гама излъчването намира приложение в техниката, например за откриване на дефекти в метални детайли – гама-дефектоскопия. В радиационната химия гама излъчването се прилага за инициация на химични преобразувания, например процеса на полимеризация. Гама излъчването се използва в хранителната промишленост за стерилизация на продукти. За основни източници на гама излъчването служат естествените и изкуствени радиоактивни изотопи, както и електронните ускорители. Действието върху организма на гама лъчението е подобно на други видове йонизиращи излъчвания. Гама излъчването може да предизвика лъчево поражение на организма и да доведе до неговата смърт. Характерът на влиянието на гама лъчението зависи от енергията на γ-квантовете и пространствените особености на облъчването – вътрешно или външно. Относителната биологична активност на гама лъчението е 0,7 – 0,9. В производствени условия (хронично въздействие в малки дози) относителната биологична активност на гама излъчването се смята за равна на 1. Гама излъчването се използва в медицината за лечение на тумори, за стерилизация на помещения, апаратура и лекарствени препарати. Гама излъчването се прилага също за създаване на мутации в селското стопанство. По този начин се получават високопродуктивни сортове микроорганизми (например антибиотици) и растения.

 

РАДИОАКТИВНОСТ

 

Явлението радиоактивност е открито от френския физик Анри Бекерел през 1896г. Той открива, че уранът и неговите съединения излъчват лъчи или частици, които проникват през непрозрачните тела и осветяват фотопластините. Бекерел установява, че интензивността на излъчването е пропорционална на концентрацията на уран и не зависи от външни условия (температура, налягане и др.). Британските физици Ърнест Ръдърфорд и Фредерик Соди доказват, че при всички радиоактивни процеси възникват вазимни превръщания на ядрата на химичните елементи. Изследването на свойствата на излъчването, което съпровожда тези процеси в магнитните и електрическите полета показва, че то се разделя на a-частици (ядрото на хелия), b- частици (електронитe)  и  g- лъчи (електромагнитно излъчване с много малка дължина на вълната).

      Атомното ядро, излъчващо g-кванти, a-, b- или други частици се нарича радиоактивно ядро. В природата съществуват 272 стабилни атомни ядра, всички останали ядра са радиоактивни и се наричат радиоизотопи.

Алфа-разпад

            Енергията на ядрените възки определя устойчивостта на разпадане на ядрото. Ако енергията на ядрените връзки е по-малка от енергията на връзките на продукта от разпада означава, че ядрото може самопроизволно (спонтанно) да се разпадне. При алфа-разпада алфа-частиците отнасят почти цялата енергия и само 2% от нея се пренася на вторичното ядро. При алфа-разпада масовото число намалява с четири единици, а атомният номер – с две единици. Началната енергия на алфа-частиците е 4 – 10 MeV. Тъй като алфа-частиците са с големи маса и заряд, дължината на свободния им пробег във въздуха е малка. Например дължината на свободния пробег във въздуха на алфа-частиците, излъчвани от ядрото на урана е 2,7cm., а от ядрото на радия 3,3cm. Най-често алфа-радиоактивността се наблюдава при ядра със Z>82 (по-тежки от оловото). Спектърът на алфа-лъчението е линеен (дискретен) – всеки нуклон излъчва една или няколко групи алфа-частици с точно определена енергия.

            Бета-разпад

            Това е процес на превръщането на атомното ядро в друго ядро с промяна на поредния номер и без изменение на масовото число. Различават се три типа b-разпад: електронен, позитронен и захват на орбитален електрон от атомното ядро, наречен още К-захват, тъй като се захваща електрон от най-близката до ядрото К-обвивка. Поглъщане на електрони от L- и M- обвивките също е възможно, но е малко вероятно. Периодът на полуразпат на b-активните ядра се променя в много широки граници. Числото на b-активните ядра към днешна дата е около 1 500, но само 20 от тях са естествени бета-радиоактивни изотопи. Всички останали са получени по изкуствен начин.

            Постоянното разпределение на кинетичната енергия, отделяна при разпада на електроните се дължи на факта, че заедно с електрона се излъчва и антинеутрино. Ако не се излъчва антинеутрино, то електроните биха били със строго определен импулс, равен на импулса на остатъчното ядро. Рязкото откъсване в спектъра се наблюдава при кинетична енергия, равна на енергията на бета-разпада. При това кинетичните енергии на ядрото и антинеутриното са равни на нула и електронът поема цялата енергия, отделена при реакцията.

            При електронния разпад остатъчното ядро има пореден номер с една единица повече от изходния при съхраняване на масовото число. Това означава, че в остатъчното ядро числото на протоните се е увеличило с едно, а числото на неутроните се е намалило с едно: N=A-(Z+1). Излъчваната при този процес βˉ частица в действителност е електрон, но по исторически причини е запазено името β-частици за потока електрони, изпускани от ядрата в процеса на βˉ - разпадането. Всъщност бета-разпадането представлява процес на превръщане на един неутрон в протон, при което се излъчват електрон и електронно антинеутрино.

            При позитронния разпад се запазва числото на нуклоните, но в крайното ядро има един неутрон в повече, отколкото в изходното ядро. По този начин позитронният разпад може да бъде интерпретиран като вътрешноядрена реакция на превръщане на един протон в неутрон с излъчване на позитрон и неутрино.

            Електронният захват е процесът на усвояване от един атом на орбитален електрон. Тъй като най-възможен е захват на електрон от най-близката до ядрото обвивка, най-често се поглъщат електрони от К-обвивката. Затова този процес не нарича също К-захват. След захвата на електрона от К-обвивката се реализират редица преходи на електрона от една орбита към друга, получава се ново атомно състояние и се излъчва рентгенов квант.

            Гама разпад

            Стабилните ядра се намират в състояние, отговарящо на най-малко количество енергия. Това състояние се нарича основно. Но чрез облъчване на атомните ядра с различни частици или високоенергийни протони може да им се предаде определено количество енергия и следователно, да преминат в състояние с по-голямо количество енергия. След известен период от време атомът преминава от възбудено в основно състояние и атомното ядро може да излъчи или частици, ако енергията на възбуденото състояние е достатъчно висока, или високоенергийно електромагнитно излъчване – гама-квант. Доколкото възбуденото ядро се намира в дискретно енергийно състояние, то и гама излъчването се характеризира в линейния спектър.

 

АТОМНИ РЕАКТОРИ

 

            Източник на енергията на реакторите е процесът на делене на тежки ядра. Тъй като ядрото се състои от нуклони – протони и неутрони, количеството протони Z определя ядрения заряд Ze, който е равен на номера на елемента в Менделеевата таблица, а атомното тегло на ядрото А е сумарното количество на протоните и неутроните. Ядра, които имат еднакво число протони и различно число неутрони са различни изотопи на един и същ елемент и се обозначават със символа на елемента и атомното тегло в левия горен ъгъл, например изотопите на урана ²³⁸U, ²³⁵U, ²³³U,... Масата на ядрото М е не просто равна на масата на съставляващите го протони и неутрони, а и на величината М, определяща енергията на връзките  (в съответствие със съотношението ) М=Zm_p+(A-Z)m_n-(A)A, където Ас е енергията на връзките, характерна за един  нуклон. Величината А зависи от детайлите в строежа на ядрото. Наблюдава се обща тенденция на зависимост между величината и атомното тегло. Ако си представим, че тежко ядро с атомно тегло А и маса М се разделя на две ядра А₁ и А₂ с маси, съответно М₁ и  М₂, то при А₁ + А₂  равни на А или на малко по-малко, в процеса на делене могат да се отделят няколко неутрона. Например при вариант А₁ + А₂ = А. Ако разгледаме величината при разлика на масите на първоначлното ядро и на двете крайни ядра и смятаме, че А₁ = А₂, така, както(А₁)=(А₂), М = М-М₁-М₂ = -(А)А + (А₁)(А₁ +А₂) = А((А₁) - (А₁)). Ако А съответства на тежко ядро в края на периодичната система, то А₁ се намира в средата и има голямо значение (А₂). Значи М>0 и, следователно,  в процеса на делене се отделя енергия Е_д=Мс². За тежките ядра, като тези на урана, ((А₁)- (А))с²=1 МeV. Така че при А=200 има резултат Е_д = 200 МeV. Електрон волтът (eV) е единица за енергия, равна на енергията, която се придобива от елементарния заряд, под въздействието на ралични потенциали 1V (1eV = 1,6*10^-19 J). Например, средната енергия, отделима при деленето на ядрото на ²³⁵U е:  Е_д = 180 МeV = 180 10⁶ eV. По този начин тежките ядра се явяват потенциален източник на енергия. Но самопроизволното делене на ядрата се случва изкючително рядко и няма практическо значение. Ако в тежкото ядро попадне неутрон процесът на делене може да се ускори рязко. Това явление протича с различна интензивност за различните ядра и се измерва чрез ефективното сечение на процеса. Ефективното сечение се определя чрез сноп частици (например неутрони), попадащ върху определена повърхност, състояща се от определени обекти, например ядра. Нека N₀ е числото на неутроните в снопа, n – плътността на ядрата в единица обем (1сm³). Интересува ни определено събитие, а именно деленето на ядрата на повърхността. В този случай броят на тези събития N ще се определя по формулата N=N₀nl_ef, където l е дължината на повърхността и _ef е сечението на процеса на делене (или на който и да е друг процес) със зададена енергия Е, съответстваща на енергията на снопа неутрони. От формулата е видно, че ефективното сечение има размер на площта (сm²). Очевидно, че ако сечението е по-голямо, процесът протича по-интензивно.

            Ако приемем, че за няколко ядра имаме достатъчно голямо ефективно сечение на процеса на делене, при самото делене, освен двете ядра А₁ и А₂, могат да се отделят наколко неутрона. Средното число на допълнителните неутрони се нарича коефициент на размножаване и се обозначава със символа k. Тогава реакцията протича по схемата n+A           A₁+A₂+kn. Родените в този процес неутрони, на свой ред реагират с ядрата, което води до нова реакция на делене и ново, още по-голямо число неутрони. Ако k  > 1, такъв верижен процес се развива с нарастваща интензивност и води до взрив с отделяне на огромно количество енергия. Но този процес може да се контролира. Не всички неутрони попадат задължително в ядро А. Те могат да преминат през външната граница на реактора, могат да се погълнат от вещества, специално вкарани в реактора. По този начин величината k, може да се намали до k_ef, която е равна на 1 или я превишава незначително. Тогава е възможно да се отведе произведената енергия и работата на реактора да стане устойчива. Въпреки това, в този случай реакторът работи в критичен режим. Проблем с отвеждането на енергия ще доведе до нарастваща верижна реакция и до катастрофа. Всички операционни системи осигуряват мерки за сигурност, въпреки това с много малка вероятност аварии могат да се случат и, за съжаление се случват.

            Как се избира работно вещество за атомния реактор? Необходимо е в горивните елементи да присъстват ядра на изотопи с голямо ефективно сечение на деленето. Единицата за измерване на сечението е 1 барн = 10^-24 сm². Има две групи на стойностите на сечението: (²³³U, ²³⁵U, ²³⁹Pu ) и малките (²³²Th,²³⁸U). За да се види разликата между двете групи, трябва да се изчисли разстоянието, което трябва да измине неутрона, за да се реализира деленето. Това става чрез формулата N=N₀nl_ef. За N=N₀=1 имаме  Тук n е плътността на ядрото, , където p е нормалната плътност и m =1,66*10^-24g, е атомната единица маса. За урана и тория n = 4,8^.10²² сm³. Тогава за ²³⁵U имаме l = 10сm, а за ²³²Th  l = 35m. По този начин, за реалното осъществяване на процеса на делене следва да се използват изотопи като ²³³U, ²³⁵U, ²³⁹Pu. Изотопът ²³⁵U се съдържа в неголямо количество в природния уран, който се състои основно от ²³⁸U, поради тази причина за ядрено гориво обикновено се използва уран, обогатен с изотопа ²³⁵U. При това в процесса на работа на реактора се изработва значително количество от още един делящ се изотоп - ²³⁹Pu. Плутоният се получава в резултат на верижна реакция

                    ²³⁸U + n            ()²³⁹U            ()²³⁹Np               ()²³⁹Pu,            

 

където  означава излъчване на фотони, а -- разпад по схема

                                                         Z           (Z+1)+e +v.

Z определя заряда на ядрото, така че при разпада преминава към следващия елемент в Менделеевата таблица, със същото А, е – електрон и v – електронно антинеутрино.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Изотопите А₁ и А₂, които се получават в процеса на делене, по принцип са радиоактивни, с период на полуразпад от година до стотици хиляди години, така че отпадъците от атомните електростанции са изключително опасни и изискват специални мерки на съхранение. Така възниква проблемът с геоложкото съхранение, което трябва да обезпечи надеждността за милиони години напред. Освен очевидната полза от атомната енергетика, основана на работата на ядрените реактори в критичен режим, тя притежава и редица недостатъци: първо – рискът от аварии, подобни на Чернобилската и, второ – проблемът с радиоактивните отпадъци. Предложението да се използват реактори, работещи в подкритичен режим в атомната енергетика, напълно разрешава първия проблем и в значителна степен облекчава решението на втория.

 

 

 

Въпроси:

1. Каква е дължината на вълната на гама лъчите?
2. Какви видове бета разпад има?
3. Какво представлява ефективното сечение?
4. Какво е другото име на процеса, наречен К-захват?
5. Коя величина се обозначава със символа k?

Задачи:

1. Научете повече за реакторите, работещи в подкритичен режим.
2. Открийте какви могат да са последиците за околната среда след авария с ядрен реактор.
3. Обяснете в какво се състои масовият дефект на ядрото.

 

Източници:

1.      Вальтер А. К., Залюбовский И. И. “Ядерная физика”. Харьков: Основа, 1991;

2.      http://tvsh2004.narod.ru/, Темы зачета – Физика;

3.      Воронько В. А. и др. “Атомная энергия”. 1990. Т. 68. С. 449; 1991 Т. 71. С. 563.;

4.             Кесслер Г. “Ядерная энергетика” - Москва: “Энергоатомиздат”, 1986 г.;

5.             Коллиер Дж.,  Хьюитт  Дж.  “Введение  в  ядерную  энергетику”  -  Москва: “Энергоатомиздат”, 1989 г.;

6.             Кащеев  В.П.,  Левадный  В.А.  “Атомная  энергия.  Прошлое,  настоящее  и Будущее” - Минск: “Вышейша школа”, 1984 г.;

7.             Slavchev Bogomil, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France.