Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность .

Ядерная реакция — процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества энергии. Спонтанные (происходящие без воздействия налетающих частиц) процессы в ядрах — например, радиоактивный распад — обычно не относят к ядерным реакциям. Для осуществления реакции между двумя или несколькими частицами необходимо, чтобы взаимодействующие частицы (ядра) сблизились на расстояние порядка 10−13 см, то есть характерного радиуса действия ядерных сил. Ядерные реакции могут происходить как с выделением, так и с поглощением энергии. Реакции первого типа, экзотермические, служат основой ядерной энергетики и являются источником энергии звёзд. Реакции, идущие с поглощением энергии (эндотермические), могут происходить только при условии, что кинетическая энергия сталкивающихся частиц (в системе центра масс) выше определённой величины (порога реакции).

Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции. Явление было открыто Ф. Жолио и И. Кюри.

99) Цепная ядерная реакция — последовательность единичных ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности. Примером цепной ядерной реакции является цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов, при которой основное число актов деления инициируется нейтронами, полученными при делении ядер в предыдущем поколении.

Механизм цепной реакции при ядерных превращениях могут обеспечить нейтроны, не имеющие кулоновского барьера и возбуждающие ядра при поглощении. Появление в среде необходимой частицы вызывает цепь следующих, одна за другой реакций, которая продолжается до обрыва цепи вследствие потери частицы-носителя реакции. Основных причин потерь две: поглощение частицы без испускания вторичной и уход частицы за пределы объёма вещества, поддерживающего цепной процесс. Если в каждом акте реакции появляется только одна частица-носитель, то цепная реакция называется неразветвлённой. Неразветвлённая цепная реакция не может привести к энерговыделению в больших масштабах. Область состояний вещества с развитием цепной самоподдерживающейся реакции отделена от области, где цепная реакция вообще невозможна, критическим состоянием. Критическое состояние характеризуется равенством между числом новых цепей и числом обрывов.

Ядерный реактор - устройство, в активной зоне которого осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов, в результате которой происходит контролируемое выделение ядерной энергии.

Ядерные реакторы используются: для выработки электрической энергии; для научных исследований; для воспроизводства ядерного топлива и т.д.

Ядерные реакторы различаются: по энергии нейтронов, вызывающих деление ядер: ядерные реакторы на тепловых, быстрых и промежуточных нейтронах; по характеру распределения ядерного топлива: гомогенные и гетерогенные; по используемому замедлителю: графитовые, водо-водяные и др.; по назначению: энергетические, исследовательские и т.д.

Термоядерная реакция - процесс, в ходе которого два или несколько легких ядер образуют более тяжелое ядро. Термоядерная реакция протекает в условиях очень высоких температур с выделением энергии.

В естественных условиях термоядерные реакции происходят на Солнце и звездах, искусственная термоядерная реакция получена в форме неуправляемой реакции при взрыве водородной бомбы.

100) Космическое излучение — электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник; подразделяют на первичное и вторичное. В узком смысле иногда отождествляют космическое излучение и космические лучи. Космические лучи́ — элементарные частицы и ядра атомов, родившиеся и ускоренные до высоких энергий во Вселенной. Галактические, внутренние (магнитосферные), солнечные. Космические лучи ультравысоких энергий (энергия некоторых частиц превышает Предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина — теоретический предел энергии для космических лучей 6×1019 эВ. Несколько десятков таких частиц за год было зарегистрировано обсерваторией AGASA. Эти наблюдения ещё не имеют достаточно обоснованного научного объяснения).

Элементарные частицы – частицы, которым на современном уровне знаний нельзя приписать определенную внутреннюю структуру. Сегодня известно 35 видов.

Классы: фотоны (кванты эл-маг поля), лептоны (е+, е-, μ+, μ-, ν – нейтрино), мезоны (π-, π+, π⁰; k+, k-, k⁰, k⁰~; η-мезоны), барионы (р, n, гипероны).

Характеристики частиц: масса покоя (чем выше класс, тем она выше), электрический заряд, среднее время жизни τ.

Свойства частиц:

1. Электрический заряд частицы выраженный в элементарных зарядах может быть только +1, -1, 0. 2. Большинство элементарных частиц неустойчивы и τ крайне мало. 3. Каждая частица кроме фотона и π⁰-мезона соответствуют античастицам и имеют такую же массу, но противоположный заряд. 4. Аннигиляция пар (р⁺+р^-=2 π⁰). 5. Образование пар – это процесс обратный аннигиляции (2ν=е⁺+е^-). 6. Превращение одних частиц в другие (n=p+e^-+ ν). 7. При всех взаимопревращениях элементарных частиц строго выполняются основные законы сохранения массы, энергии, импульса, заряда, пропорциональности массы и энергии.

Дата добавления: 2015-07-18