Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Transkrypt

1 Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski Wybuch bomby Ivy Mike (fot. National Nuclear Security Administration/Nevada Site Office, domena publiczna)

2 Przemiany jądrowe 1. Spontaniczne (niewymuszone) związane z przemianami alfa, beta emisja promieniowania: samorzutne rozszczepienie jąder Pierwsze obserwacje takich przemian: Henri Becquerel 1896 r. Pierre Curie i Maria Skłodowska-Curie 1898 r. 2. Wymuszone (reakcje jądrowe) polegają na oddziaływaniu między sobą dwóch jąder atomowych lub jąder atomowych i cząstek

3 Zapis symboliczny przemian jądrowych - jądro bombardowane (wyjściowe) lub - jądro lub cząstka bombardująca (wywołująca reakcję) - jądro powstałe po reakcji lub przemianie spontanicznej - cząstka (cząstki) emitowana w czasie przemiany jądrowej Zasady spełnione w czasie wszelkich przemian jądrowych zasada zachowania pędu zasada zachowania energii-masy zasada zachowania ładunku elektrycznego: suma liczb atomowych ( dolnych ) po lewej stronie zapisu przemiany spontanicznej lub reakcji jądrowej, ma taką samą wartość, jak ich suma po stronie prawej zasada zachowania liczby nukleonów: suma liczb masowych ( górnych ) po lewej stronie zapisu przemiany spontanicznej lub reakcji jądrowej, ma taką samą wartość, jak ich suma po stronie prawej

4 Przemiana alfa Rozpadowi temu ulega większość jąder i izotopów pierwiastków o liczbie atomowej Z > 83 i liczbie masowej A>209. Wniosek: W czasie przemiany alfa z niestabilnego jądra, emitowana jest cząstka alfa oraz powstaje jądro nowego pierwiastka chemicznego; przy czym jego liczba masowa jest o 4 mniejsza, natomiast liczba atomowa o 2 mniejsza. Przykład przemiany alfa zachodzącej w przyrodzie:

5 Przemiana beta minus antyneutrino Wniosek: Przemiana polega na emisji z jądra nietrwałego elektronu ujemnego (tzw. negatonu) i obojętnej. elektrycznie cząstki elementarnej, tj. antyneutrina (o zerowej masie spoczynkowej). W efekcie powstaje nowe jądro pierwiastka o takiej samej liczbie masowej i liczbie atomowej o jeden większej. Ponieważ negaton nie stanowi składnika jądra atomowego, to przemiana przebiega tak, jak gdyby jeden z neutronów rozpadł się na proton, który w jądrze pozostaje oraz negaton i antyneutrino, które są emitowane z jądra. Przykład przemiany beta minus zachodzącej w przyrodzie:

6 Przemiana beta plus Wniosek: neutrino Przemiana polega na emisji z jądra nietrwałego elektronu dodatniego (tzw. pozytonu) i obojętnej elektrycznie cząstki elementarnej, tj. neutrina (o zerowej masie spoczynkowej). W efekcie powstaje nowe jądro pierwiastka o takiej samej liczbie masowej i liczbie atomowej o jeden mniejszej. Ponieważ pozyton nie stanowi składnika jądra atomowego, to przemiana przebiega tak, jak gdyby jeden z protonów rozpadł się na neutron, który w jądrze pozostaje oraz pozyton i neutrino, które są emitowane z jądra. Przykład przemiany beta minus zachodzącej w przyrodzie:

7 Zadanie domowe. 1. Wykorzystując układ okresowy pierwiastków, uzupełnij zapis poniższych spontanicznych i wymuszonych przemian jądrowych

8 2. Wykorzystując układ okresowy pierwiastków, zapisz poniższe spontaniczne i wymuszone przemiany jądrowe. a. Jądro neonu zawierające 11 neutronów zostało zbombardowane neutronem wskutek czego powstało jądro tlenu zawierające 18 nukleonów i wyemitowana została cząstka alfa. b. Jądro glinu zawierające 27 nukleonów zostało zbombardowane cząstka alfa wskutek czego powstało jądro fosforu oraz wyemitowany został neutron. c. Jądro azotu zawierające 7 neutronów zostało zbombardowane neutronem wskutek czego wyemitowany został proton oraz powstało jądro węgla. d. Jądro złota zawierające 197 nukleonów zostało zbombardowane jądrem azotu zawierającym 7 neutronów wskutek czego powstało jądro radonu oraz wyemitowanych zostało 6 neutronów. e. Jądro bizmutu zawierające 126 neutronów zbombardowano cząstką alfa wskutek czego powstało jądro astatu oraz wyemitowane zostały dwa neutrony.