Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Podobne dokumenty
Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Energetyka w Środowisku Naturalnym

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Podstawowe własności jąder atomowych

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

3. Jaka jest masa atomowa pierwiastka E w następujących związkach? Który to pierwiastek? EO o masie cząsteczkowej 28 [u]

Reakcje rozpadu jądra atomowego

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Rozpady promieniotwórcze

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Wykłady z Chemii Ogólnej i Biochemii. Dr Sławomir Lis

W2. Struktura jądra atomowego

Elementy fizyki jądrowej

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Anna Grych Test z budowy atomu i wiązań chemicznych

Zadanie 2. (1 pkt) Jądro izotopu U zawiera A. 235 neutronów. B. 327 nukleonów. C. 143 neutrony. D. 92 nukleony

Podstawowe własności jąder atomowych

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

Rozpady promieniotwórcze

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Budowa atomu. Izotopy

W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Fizyka jądrowa cz. 1. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Promieniowanie jonizujące

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Energetyka Jądrowa. Wykład 28 lutego Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia

Własności jąder w stanie podstawowym

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

CHEMIA 1. INSTYTUT MEDICUS Kurs przygotowawczy na studia medyczne kierunek lekarski, stomatologia, farmacja, analityka medyczna ATOM.

Budowa atomu. Wiązania chemiczne

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ. A) równa B) mniejsza C) większa D) nie mniejsza (sumie) od sumy mas protonów i neutronów wchodzących w jego skład.

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

Budowa atomu Poziom: podstawowy Zadanie 1. (1 pkt.)

1. JĄDROWA BUDOWA ATOMU. A1 - POZIOM PODSTAWOWY.

Szkolny konkurs chemiczny Grupa B. Czas pracy 80 minut

BUDOWA ATOMU. Pierwiastki chemiczne

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Doświadczenie Rutherforda. Budowa jądra atomowego.

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Warszawski Konkurs Chemiczny ATOM i CZĄSTECZKA

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

Atom. Aleksander Gendarz. Cel fizyki: ująć przyrodę jako różne przejawy tego samego zespołu praw. - Richard Feynman

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji:

Optyka falowa. Optyka falowa zajmuje się opisem zjawisk wynikających z falowej natury światła

Budowa atomu Wiązania chemiczne

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

Fizyka atomowa i jądrowa

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Elektron ma ładunek ujemny! ( Według prawa elektrostatyki, aby atom był elektrycznie obojętny jego pozostała część musi mieć ładunek dodatni.

Wewnętrzna budowa materii

Jednostki Ukadu SI. Jednostki uzupełniające używane w układzie SI Kąt płaski radian rad Kąt bryłowy steradian sr

Widma atomowe. Fizyka atomowa i jądrowa. Dawne modele atomu. Widma atomowe. Linie emisyjne kwantowanie poziomów energetycznych

Układ okresowy pierwiastków

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej)

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Wyższy Urząd Górniczy. Zagrożenie radiacyjne w podziemnych wyrobiskach górniczych

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Wykład 3. Witold Bekas SGGW.

BADANIE WYNIKÓW NAUCZANIA Z CHEMII KLASA I GIMNAZJUM. PYTANIA ZAMKNIĘTE.

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

BUDOWA ATOMU KRYSTYNA SITKO

Transkrypt:

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa Wykład 8-27.XI.2018 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl http://www.fuw.edu.pl/~szef/

Wykład 8 Energia atomowa i jądrowa Atomy i jądra 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 2/21

Rozmiary atomów Po podzieleniu objętości molowej przez stałą Avogadro uzyskamy objętość zajmowaną przez pojedynczy atom gazu. Rozmiar liniowy takiej objętości to pierwiastek trzeciego stopnia z objętości. Tak więc atomy gazu są oddalone od siebie: Weźmy dla przykładu atom glinu, Al (wybieram Al, ponieważ jest to metal z dobrze upakowanymi atomami, o masie atomowej glinu bliskiej 27 i gęstości =2,7g/cm 3 ). 3 3 10cm 10cm 24 3 3 24 3 V cm a 3 0 1710 Vo 1710 cm 2,5 10 23 N 610 / mol A 3 3 22415cm 22415cm V0 3,7 10 23 N 610 / mol a 3 A 3 21 3 V0 3710 cm 3,3 10 Zauważmy: cząsteczka powietrza ma gęstość trzy rzędy mniejszą od gęstości ciała stałego ( w =1g/cm 3, pow =1,25g/l). 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 3/21 7 20 cm cm 3 8 cm

Elektron ładunek i masa elektronu q m 1,758610 11 C kg m 1,602 10 9,109 10 31 e 11 e e m 1,7586 10 19 C C kg kg 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 4/21

Jądro atomowe Podobne pomiary, jak dla promieni katodowych, przeprowadził Thomson dla promieni dodatnich. Zastosował skrzyżowane pola elektryczne i magnetyczne i stwierdził, że promienie dodatnie mają również jednoznacznie określone wartości q/m. Przy założeniu, że ładunek jonu jest równy ładunkowi elementarnemu Thomson mógł wyznaczyć masę jonu wodoru, która zgodnie z oczekiwaniem okazała się 1836 razy większa od masy elektronu. Thomson obserwował więcej niż jedną wartość q/m dla niektórych czystych chemicznie gazów. Badanie q/m dla neonu o masie atomowej 20,18 wskazało na dwa rodzaje neonu o identycznych własnościach chemicznych, ale o różnych masach atomowych 20 i 22. (Izotopy) 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 5/21

Liczba atomowa i masowa Liczba nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze to liczba masowa (A), która jest liczbą całkowitą, zbliżoną do masy atomowej pierwiastka. Liczba atomowa, decydująca o właściwościach chemicznych pierwiastka, to liczba protonów w jądrze, decyduje ona o ładunku jądra i jednocześnie o liczbie elektronów w powłoce atomowej, a jest oznaczana symbolem Z. Liczba neutronów jest oznaczana symbolem N. Liczba masowa, A=N+Z wskazuje ile razy atom cięższy jest od atomu wodoru. Tylko nieliczne substancje chemiczne składają się tylko z jednego rodzaju atomów. 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 6/21

Budowa jader (A, Z) 12 C He 6 2 4 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 7/21

Odkrycie jądra atomowego 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 8/21

Rozmiary jąder, eksperyment Rutherforda Przykładowe bezwzględne wartości promieni jader atomowych to: R (He)=2 fm, R(Mg)= 4 fm,, R( U ) = 7,5 fm, fm=10-15 m). 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 9/21

Przedstawienie modelowe r 11 atomu 510 m r 15 jadra 410 m Pestka wiśni,moneta d=1cm 10 4 cm=100m wysoka wieża 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 10/21

Rozmiary atomów i jąder 2 ~ 10 m ~ 10 10 m ~ 10 2 m ~ 10 15 m 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 11/21

Przykładowe atomy -schemat Atom wegla Atom helu 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 12/21

Masa protonugęstość materii jądrowej W jednym gramie wodoru znajduje się liczba atomów równa liczbie Avogadro (N A = 6x10 23 ). 1 24 m N 1,6710 23 g 610 Gęstość materii w nukleonie jest rzędu: g N 1,6710 4 3 24 g 2,310 14 g cm 230 mln ton cm 3 3 3 1,2 fm Dziś wiemy, że jądra atomowe składają się z protonów i neutronów, a ładunek jądra niosą tylko protony. Neutrony to cząstki neutralne o masie zbliżonej do masy protonu. 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 13/21

Przykład rozmiarów 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 14/21

Henri Becquerel 1896 Promieniotwórczość 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 15/21

Pierwiastki promieniotwórcze 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 16/21

Przemiany spontaniczne Spontanicznymi nazywamy procesy realizowane samorzutnie, w odróżnieniu od reakcji, dla których niezbędne jest oddziaływanie między "pociskiem" a "tarczą". Mówimy wówczas o przemianie spontanicznej, bądź o rozpadzie. Podstawową charakterystyką przemiany spontanicznej jest prawdopodobieństwo jej realizacji. Miarą jego jest stała zaniku, lub jej odwrotność, =1/, czyli średni czas życia. W fizyce jądrowej, rozważając przemiany promieniotwórcze, często używa się innej wielkości okres połowicznego zaniku, T 1/2 = ln 2. 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 17/21

N Prawo rozpadu promieniotwórczego Rozpady obiektów nietrwałych podlegają statystycznemu prawu, które można zapisać w postaci; N Rozwiązanie: N e 0 Nt t N 1/ 2 dn dt Rozwiązanie po zlogarytmowaniu: 2 N 0 t T N N t 2 T N 0 ; m m 1/ 2 ln N ln N0 t 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 18/21

Prawo rozpadu promieniotwórczego ln N ln N0 t Krzywa rozpadu promieniotwórczego w skali logarytmicznej 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 19/21

Aktywność źródła A dn dt N Liczba jąder: N N e 0 t Aktywność: A dn N e 0 dt t 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 20/21

Aktywność źródła Aktywnością promieniotwórczej próbki nazywamy liczbę rozpadów, zachodzących w jednostce czasu. Jednostki aktywności to:1ci - 1 kiur 1 Ci=3.710 10 rozpadów na sekundę, oraz znacznie mniejsza jednostka: 1Bq = 1bekerel = 1 rozpad na sekundę. 1Ci to aktywność radonu znajdującego się w równowadze promieniotwórczej z 1 g radu 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 21/21

Scieżka stabilności 235 95 137 n U Y J 3n 92 39 53 Stabilne izotopy to: 89 39 Y; 127 53 J W rozszczepienu powstają izotopy neutrono-nadmiarowe: 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 22/21

Rozpad A Z X Y e A Z1 e Z Z+1 rozpad trójciałowy, w stanie końcowym mamy trzy obiekty, trzecią cząstką, trudną w rejestracji jest neutrino 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 23/21

Rozpad beta 14 C 14 N+ beta 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 24/21

Rozpad 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 25/21

Rozpady - widma A Z X A Z 1 Y e e A Z X A Z 1 Y e e 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 26/21

Jak wykryć neutrino Obfite źródło antyneutrin elektronowych stanowi reaktor jądrowy, bardzo dużą "tarczę" protonów stanowi ciekły scyntylator (ok.1400 litrów) 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 27/21

Rozpad + Z Z - 1 Pozytonium 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 28/21

detektory Linia odpowiedzi LOR detektory 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 29/21

Jak powstaje obraz PET 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 30/21

( 18 F) (C 6 O 5 FH 11 ) 27.XI.2018 EKOJ - Wykład 8 31/21