Model kroplowy jądra atomowego

Transkrypt

1 B Model kroplowy jądr tomowego M ( Z, A) = Zm + ( A Z ) m B( Z A) p n, Fenomenologiczny wzór n energię wiązni jądr (Bohr i von Weizsäcker) /3 1/3 1 1/ ( Z, A) c = A A Z A ( A Z ) A + A V S C A V = 15,7 MeV = 17,5 MeV = 0,7 MeV = 3, MeV S C = 0 A = + 11,5 MeV przysto- przyste przysto - nieprzyste = 11,5 MeV nieprzysto - nieprzyste Zstosownie modelu kroplowego jądr rozpdy β Liczb msow A nieprzyst rozpdy β -, β +, wychwyt elektron (E.C.) prowdzą przez jądr przysto-nieprzyste i nieprzysto-przyste tki sm wkłd od poprwki n przystość p =0 do nuklidu stbilnego, tu ruten 101 Ru Liczb msow A przyst rozpdy β -, β +, prowdzą n przemin przez jądr nieprzysto-nieprzyste (górn krzyw) i przysto-przyste (doln krzyw) przesunięte względem siebie o ( ) u p c A =,97 MeV / c = 0, do nuklidu stbilnego, tu nikiel Ni 8 1

2 Rekcje jądrowe Oddziływnie dwu obiektów, z których przynjmniej jeden jest jądrem: A+b C+d+e+...(+Q) A jądro, b cząstk uderzjąc, C jądro wynikowe, d, e,... cząstki emitowne, Q=(m A +m b -m C -m d -m e -...)c - energi uwolnion w rekcji, tzw. ciepło rekcji Q<0 - rekcj endoenergetyczn, Q>0 rekcj egzoenergetyczn Skrócony zpis rekcji: A(b,d)C np. rozprsznie sprężyste A(b,b)A, rozprsznie niesprężyste A(b,b)A *, gdzie A * jądro w stnie wzbudzonym. rzykłdy z historii odkryć rekcji jądrowych: uderzją cząstki α z rozpdu jąder promieniotwórczych (Rutherford 1919 r.) He+ 7N 8O+ 1H ( Q = 1,19MeV), w skrócie 7Nα,p 8 uderzją protony przyspieszone w polu elektrycznym (Cockcroft, Wlton 193 r.) Li+ p He+ He ( Q 17,35MeV), w skrócie Li p,α 3 1 = odkrycie neutronu (Chdwick 193 r.) ( ) O ( ) He rekcje wychwytu neutronu (Fermi), np. rekcj ktywcji srebr: 3 1 ( α,n) C Be+ α 6C+ 0n ( Q =?), w skrócie Be 6 sztuczn promieniotwórczość (młżonkowie Joliot-Curie), np.: Al + α 15+ 0n ( Q = -,69 MeV), rozpd β : 15 1Si+ 1e + νe Ag + 0n 7Ag + γ, rozpd β : 7Ag 8Cd+ 1e + νe Rozszczepienie jądr tomowego W przypdku izotopów 35 U i 39 u energi wzbudzeni jądr po wychwycie neutronu jest większ od wysokości briery, którą trzeb pokonć by nstąpiło rozszczepienie. Izotop 35 U stnowi 0,7% nturlnego urnu. luton jest wytwrzny sztucznie U n,γ U Np + e + ν u + e + w rekcji jądrowej ( ) 9 93 e 9 e 9 υ

3 Średni energi wiązni n nukleon w jądrch tomowych. Energi może zostć wyzwolon, gdy nukleony zostną silniej związne n skutek rekcji rozszczepieni lub syntezy jąder tomowych. Stosunek liczby neutronów do liczby protonów wzrst dl cięższych jąder tomowych. odczs rozszczepieni ciężkich jąder emitowne są ndmirowe neutrony produkty rozszczepieni podlegją rozpdowi β przeminie neutronu w proton z emisją elektronu i nty-neutrin. Rozkłd ms nuklidów powstłych w wyniku rozszczepieni urnu 35 U 3

4 Rekcj rozszczepieni rekcj łńcuchow U + n U Xe+ Sr + n Izotopy nietrwłe (zwierją zbyt dużo neutronów) Wyzwln jest energi około 00 MeV roblemy: -ucieczk neutronów z rektor -neutrony z rekcji rozszczepieni są szybkie, trzeb je spowolnić -wychwyt neutronów przez 38 U Rektor jądrowy - bilns neutronów K - współczynnik mnożeni K= Liczb neutronów w dnym pokoleniu Liczb neutronów w poprzednim pokoleniu K=1 stn krytyczny K>1 stn ndkrytyczny

5 Rektor jądrowy - histori ierwszy rektor grfitowy - stos tomowy Fermiego - Chicgo 19 r. ierwszy stos tomowy podczs ukłdni kolejnej 19 wrstwy grfitu Enrico Fermi , ngrod Nobl w 1938 r. z rekcje wychwytu neutronu Rektor wodny wrzący z modertorem grfitowym - typ RBMK Rektor Bolszoj Moszcznosti Knlnyj Awri rektor w Czrnobylu 1986 r. Możliwe sprzężenie zwrotne dodtnie, które destbilizuje rekcję łńcuchową: przegrznie, odprownie wody, zwiększenie współczynnik powielni neutronów (wod pochłni neutrony tu nie służy jko modertor), dlsze zwiększenie mocy rektor, stopienie rdzeni. 5