Ядерные реакции Что такое ядерные реакции? ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц. В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях. Символически реакции записываются в виде: A+X→Y +b Первая ядерная реакция была осуществлена в 1919 г. Э. Резерфордом. Бомбардируя ядра азота альфа-частицами, он получил вместо азота кислород. И он сказал: «Я был занят исследованиями, которые, как мне кажется, могут привести к искусственному расщеплению атома. Если это действительно так, то подобное исследование неизмеримо важнее, чем война!» Сравнение ядерной и тепловой реакций Синтез 4 г гелия Сгорание 2 вагонов каменного угля = Виды ядерных реакций Термоядерная реакция Ядерная реакция синтеза Фотоядерная реакция Ядерная реакция деления Холодный синтез Термоядерная реакция Термоядерная реа́кция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счет кинетической энергии их теплового движения. Типы термоядерных реакций Реакция дейтерий + тритий (Топливо D-T) преимущества – дешевые компоненты, большой выход энергии. недостатки - выход нежелательной нейтронной радиации Реакция дейтерий + гелий-3 Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3, является редким и чрезвычайно дорогим изотопом, и поэтому реакция Д+Г используется не часто. 2H + 3He = 4He + p при энергетическом выходе 18,4 МэВ. Реакция между ядрами дейтерия (монотопливо) D + 3Не p + 4Не + 18,353 MeV Термоядерные реакции в природе На Солнце происходят ядерные реакции, в результате которых 4 атома водорода превращаются в 1 ядро гелия, с выделением большого количества тепловой и лучистой энергий. Ядерная реакция синтеза Ядерный синтез - это реакции слияния ядер. Энергия может выделяться не только при реакции расщепления ядра с образованием более легких ядер, но и если два легких ядра сумеют преодолеть кулоновские силы отталкивания и образовать одно новое тяжелое ядро, также выделится энергия. Например, два ядра тяжелого водорода (дейтерия, D) могут слиться и образовать ядро гелия (реакция D+D): Фотоядерная реакция Фотоядерными реакциями называют ядерные реакции под действием g-квантов. Атомные ядра испускают и поглощают γ-кванты. Эти реакции называют ядерным фотоэффектом за счёт наличия энергетического порога Е0. Так как энергия g-квантов естественных радиоактивных элементов не превышает 3 МэВ, то фотоядерные реакции под действием g-квантов естественных источников можно наблюдать только на ядрах, у которых энергия связи (отделения) нуклона составляет ~ 2 МэВ. Первую фотоядерную реакцию осуществили в 1932 г. Гольдхабер. Ядерные реакции распада Радиоактивный распад - спонтанное изменение состава нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа A) путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов. Процесс радиоактивного распада также называют радиоактивностью, а соответствующие элементы радиоактивными. Закон радиоактивного распада открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году. Ядерная реакция деления Реакции деления – это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария,криптона. Холодный ядерный синтез Холодный ядерный синтез — предполагаемая возможность осуществления ядерной реакции синтеза в химических (атомно-молекулярных) системах без значительного нагрева рабочего вещества. В настоящее время выполнение холодного ядерного синтеза считается невозможным. Ядерные реакции протекают: В естественных условиях (в недрах звезд) В лабораторных экспериментах. Ядерные реакции на службе у человека (контролируемые) Для производства большого количества полезной энергии Синтез новых элементов получение новых элементов, т.к. при расщеплении или слиянии ядер получаются другие элементы таблицы Менделеева. Медицина - в современной ядерной медицине для научно-исследовательских, диагностических и терапевтических целей применяют свыше 50 циклотронных радионуклидов с периодом полураспада от нескольких минут до нескольких лет. Вредоносное действие ядерных реакций Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки (1945 год) — единственные в истории человечества применения боевого ядерного оружия. Общее количество пострадавших более 300 тыс. человек! Потеря контроля над ядерными реакциями Чернобыльская АЭС (1986 год) Загрязнение более 200 тыс. км²