+ + Rozważmy jadra o nieparzystych A (odd-even, δ=0) Np. A=101, minimum paraboli abo dla: Więcej neutronów mają:

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "+ + Rozważmy jadra o nieparzystych A (odd-even, δ=0) Np. A=101, minimum paraboli abo dla: Więcej neutronów mają:"

Konrad Kasprzak
5 lat temu
Przeglądów:

1 Rozważmy jadra o niparzystych A (odd-vn, δ=0) Np. A=101, minimum paraboli abo dla: Ru Więcj nutronów mają: Mo , 43 Tc I to on rozpadają się dzięki przjściu: n p Mo Tc Tc + Ru + + ν + ν Rozpady β - + ν Możliw gdy M(Z,A) > M(Z+1,A) (Zauważmy, ż uwzględniliśmy masę lktronów w atomi - Z*m ) Więcj protonów niż Ru mają Rh, Pd Ag stąd: , Pd 45Rh ν Rh 44Ru + + ν Rozpady β + Możliw dla M(Z,A)>M(Z-1,A)+2m

3 Dla jądr parzystych: Np. A=106 Jądra parzysto -parzyst Pd, Cd Ru lża na dolnj paraboli , Pd Jst najbardzij stabilny 106 Cd Jst stabilny z względu ę na rozpad bta, bo jgo niparzysto 48 niparzyści sąsidzi lżą powyżj na paraboli masy 44 Ru Rozpada się w procsi β Ru 106 Rh Jądra niparzysto niparzyst Rh, 47Ag, In + ν Ag Pd ν Jądra niparzysto niparzyst zawsz mają przynajmnij jdngo lżącgo poniżj na paraboli masy (silnij związango) sąsiada a zatm są β nistabiln (poza grupą lkkich jądr)

5 Wychwyt lktronu W ciężkich jądrach wychwytywany bywa z powłoki K lktron, który oddziałuj z protonm jądra: + p n + ν Zwykl na uwolnion mijsc na powłoc K spada inny lktron i obsrwujmy sri prominiowania (atomowgo). -stądtż tż nazwa wychwyt proministy Oddziaływani p to taki sam procs jak miliśmy: ν μ μ + W d W u d u ν d u d

6 u Procs: ν 2 d M W 80GV / c Zatm jgo obcność winna być widoczna dla dużych nrgii dla małych nrgii ν u d Czy tak jak widział to Frmi w roku 1934 ν prawdopodobiństwo procsu p ν n jst proporcjonaln do ψ H ψ f i p n Al tż gęstości dostępnych stanów końcowych ρ( E )

7 Rozpad bta jst rozpadm trójciałowym, pęd lktronu p moż przyjmować różn wartości N Stąd hipotza Pauligo o istniniu nutrina, doświadczalni potwirdzona w roku 1956 (Rins i Cowan) ρ P Można pokazać, ż: ( E ) de = p ( Emax E ) 2 2 ( p ) dp ~ M F( Z, p ) p ( Emax E ) dp p M lmnt F macirzowy ( Z, p ) Funkcja Frmigo Zatm jśli policzymy (można) wartości funkcji Frmigo F a wartości M ni zalżą od nrgii lktronu (rozsądn założni) to wykrs w funkcji nrgii lktronu E wilkości: P( p ) F( Z ) p, 2 p powinin być linią prostą P(p)~N(p) znamy z doświadcznia, F z tabl/obliczń

8 P( p ) 2 F ( Z p ) p, p = const M max ( E E ) Wykrs Kuri E max Uwaga: jśli m ν różn od zra to wartość E max zmalj mtoda pomiaru masy nutrina lktronowgo (PDG2010: m ν <2 V/c 2, rozpad trytu) Czasy życia pirwiastków bta prominiotwórczych: od kilku ms do lat, zalży między innymi od wydzilonj nrgii E 1 E τ 5 E

9 K Przykład: Potas 19 jst istotnym pirwiastkim z punktu widznia działania organizmów żywych y y (przkaz sygnałów w układzi nrwowym odbywa się ę przy pomocy jonów potasu). 40 K jst długożyciowy i stanowi 0.01% zasobów tgo pirwiastka. Al jst odpowidzialny 19 za 16% dawki naturalngo prominiowania otrzymywanj przz człowika

10 Podwójny bznutrinowy rozpad β n p W n W υ p Możliw tylko wtdy gdy ν jst swoją antycząstką (nutrino Majorany)

11 Dtktor NEMO3 Z udziałm grup z Warszawy 20 sktorów Fréjus Undrground Laboratory : 4800 m.w.. źródło: 10 kg izotopów ββ cylindryczn foli, S = 20 m 2, 60 mg/cm 2 3 m Dtktor śladowy: drift wir chambr (6180 clls) Gas: H + 4% thyl alcohol + 1% Ar + 0.1% H 2 O B (25 G) Kalorymtr: 1940 plastikowych scyntylatorów światło itł zbiran przz fotopowilacz Background: natural radioactivity, mainly 214 Bi t 208 Tl (γ 2.6 MV) Radon, nutrons (n,γ), muons, ββ(2ν)

12 Rozszczpini Jądrow: Spontaniczn: 56 F Ma największą nrgię wiązania /nuklon. Większa nrgia wiązania mnijsza masa, zatm podział na 2 części moż być korzystny nrgtyczni. (w zasadzi od A=40, w praktyc uran) rozpycha jądro odd. coulombowski Utrzymuj oddziaływani jądrow 2 a A 3 V a s A Z a c A 2 1 3

13 Rozważmy taką dformację kulistgo jądra do lipsoidy obrotowj aby objętość jądra pozostała stała. Przy takij dformacji nrgia coulombowska malj a nrgia związana z siłami ipowirzchniowymi i irośni. ś Jaki kibędzi di znak kδe=ee s -E c? Można pokazać, ż przybliżon wyrażni na tę różnicę ma postac: ΔE = E s E c Z 3 2as A ac 1 3 ε = 5 A ε- jst pwną miarą dformacji jadra Jśli znak ΔE będzi di ujmny to procs dformacji, df jijk jako korzystny nrgtyczni, będzi się pogłębiał i doprowadzi do rozszczpinia jądra. A stąd warunk: 2 Z 2as 48 Warunk tn spłniony jst dla Z>114, A>270 A ( r ) a c 2 V Z αhh c V () r 2 = r ΔV Barira potncjalna dla rozszczpinia ciężkigo jądra na dwi równ części (Z/2). 2 Barira potncjalna dla Dla ciężkich jądr (Z~92) r Δ V 6 MV MV

14 Rozszczpini wymuszon Δ V 6 MV MV Tk Taką nrgię w miarę łatwo t dostarczyć ć jst za pomocą nutronu to moż prowadzić do rozszczpinia. Na przykład : przy wychwyci nutronu przz wydzila się 4.9 MV nrgii ( w szczgólności na skutk zmiany nrgii parowania) Jst to poniżj progu na rakcję rozszczpinia który wynosi MV U U U Brakującą nrgię mógłby wniść nutron (szybki nutrony), al przkrój czynny na wychwyt malj z prędkością 1 σ Al W wychwyci nutronu przz V U n+ 92 U 92U uwalnia się 6.4 MV nrgii, a barira na rozszczpini wynosi MV U U 235 Zatm do rozszczpinia jadra wystarczą nutrony powoln 92U (trmiczn)

15 Do kontrolowanj rakcji łańcuchowj potrzbn są nam jszcz: modrator (spowalniacz) nutronów (nutron traci najwięcj nrgii w zdrzniu z obiktami o podobnj jak on masi) pochłaniacz nutronów do kontrolowania rakcji pręty z kadmu Cd wychwytującgo nutrony (zmnijsza to liczbę koljnych rozszczpiń) Bilans nrgii dla rozszczpinia jądrowgo nrgia kintyczna jądr ~165 MV nrgia kintyczna nutronów... ~5 MV nrgia mitowana przz natychmiastow kwanty γ. ~7 MV nrgia mitowana przz i γ z wzbudzonych jądr prominiotwórczych. ~25 MV Razm ~200 MV

17 W dniu 4 stycznia 2005 rząd przyjął dokumnt Polityka nrgtyczna Polski do 2025 roku, w którym napisano [1] : Z względu na koniczność dywrsyfikacji nośników nrgii pirwotnj oraz potrzbę ogranicznia misji gazów ciplarnianych do atmosfry, uzasadnion staj się wprowadzni do krajowgo systmu nrgtyki jądrowj P i ż k j t b ki i ii l kt j Poniważ prognozy wskazują na potrzbę pozyskiwania nrgii lktrycznj z lktrowni jądrowj w drugim dzisięciolciu rozpatrywango okrsu, to biorąc pod uwagę długość cyklu inwstycyjngo koniczn jst nizwłoczn rozpoczęci społcznj dbaty na tn tmat.

19 Rakcj syntzy (trmojądrowj) Przykład: dutr + tryt H + 1H 2H+ 1 0 n wydzila się 17.6 MV nrgii, >14 MV zabira nutron Jak osiągnąć ć i utrzymać ć T> K?? Jak utrzymać plazmę???

20 Zwirciadło magntyczn Lini sił pola B

21 Tokamak

22 Finis coronat opus

Podobne dokumenty

Rozpady β - Możliwe gdy M(Z,A) > M(Z+1,A) (Zauważmy, że uwzględniliśmy masę elektronów w atomie - Z*m e ) mają. Rozpady β +

Rozpady β - Możliwe gdy M(Z,A) > M(Z+1,A) (Zauważmy, że uwzględniliśmy masę elektronów w atomie - Z*m e ) mają. Rozpady β + Rozważmy jadra o niparzystych A (odd-vn, δ=0) Np. A=101, minimum paraboli dla: 101 44 Ru Więcj nutronów mają: 42 Mo, 101 101 43 Tc I to on rozpadają się dzięki przjściu: n p 101 42 101 43 Mo Tc 101 43