- SAMORZUTNE PRZEMIANY JĄDROWE
Każdym samorzutnym przemianom jądrowym towarzyszy wysyłanie promieniowania.
- Przemiana α
Polega na wysłaniu cząstek α, czyli jąder helu, pochodzących z jąder pierwiastków ulegających przemianie.
Przemianie tej ulegają głównie ciężkie pierwiastki (A≥210).
Schemat reakcji:
Np.
- Przemiana β-
Polega na emisji elektronu pochodzącego z rozpadu neutronu w jądrze pierwiastka, który ulega przemianie.
Przemianie tej ulegają jądra, w których znajduje się więcej neutronów niż protonów.
Schemat reakcji:
Np.
- Przemiana β+
Polega na emisji pozytonu pochodzącego z rozpadu protonu w jądrze pierwiastka, który ulega przemianie.
Przemianie tej ulegają jądra, w których znajduje się więcej protonów niż neutronów.
Schemat reakcji:
Np.
- REAKCJE JĄDROWE
Reakcje jądrowe to procesy zachodzące w wyniku wysokoenergetycznych zderzeń cząstek elementarnych lub jąder z innymi jądrami (tzw. tarczą), w ich wyniku następuje zmiana energii wewnętrznej lub zmiana liczby masowej tarczy.
W reakcjach jądrowych musi zostać zachowana zasada zachowania masy oraz zasada zachowania energii.
Ogólny schemat reakcji:
Przykłady:
zapis skrócony:
brak zapisu skróconego dla cięższych pocisków
Typy reakcji jądrowych:
- pochłonięcie przez jądro tarczy jądra uderzającego
- pochłonięcie przez jądro tarczy jądra padającego oraz emisja lekkiego jądra
- zderzenie dwóch jąder, w wyniku którego rozpadają się one na kilka jąder oraz emitowane są neutrony (kruszenie jądra)
-uderzenie lekkiego jądra w jądro tarczy, w wyniku czego tarcza rozpada się na dwa jądra oraz emitowanych jest kilka neutronów (rozszczepienie jądra)
- SZEREGI PROMIENIOTWÓRCZE
Szeregi promieniotwórcze to szeregi pierwiastków niestabilnych (promieniotwórczych), w których następny pierwiastek (dany izotop) powstaje z pierwiastka poprzedniego (określonego izotopu).
W przyrodzie istnieją trzy naturalne szeregi promieniotwórcze:
- uranowo- radowy (zaczyna się izotopem uranu 238U, a kończy trwałym izotopem ołowiu)
- uranowo – aktynowy (zaczyna się izotopem uranu 235U, a kończy trwałym izotopem ołowiu)
- torowy (zaczyna się izotopem technetu 232Th, a kończy trwałym izotopem ołowiu)
Oprócz naturalnych istnieją jeszcze sztuczne szeregi promieniotwórcze.
Np. – neptunowi (zaczyna się izotopem neptunu, a kończy trwałym izotopem bizmutu)
* trwałe izotopy ołowiu to: 206Pb, 207Pb, 208Pb
- CZAS PÓŁTRWANIA (czas połowicznego zaniku)
Czas półtrwania, to czas po którym połowa początkowej ilości izotopu promieniotwórczego uległa rozpadowi.
Czas połowicznego zaniku oznacza się: T1/2
Przykład: T1/2=5 dni dla radanu, początkowa m=50g
50 g 25g
12,5 g
6,25 g
…..
- BOMBA URANOWA
Rudy uranowe stosowane do wyrobu bomb atomowych oraz w rektorach jądrowych składają się z mieszaniny izotopów uranu. Naturalny uran zawiera ok. 99,3 % 238U oraz 0,7 % 235U. Uran taki wzbogaca się odpowiednio w izotop uranu 235U.
rodzaj wzbogaconego uranu
|
zawartość 235U
|
zawartość 238U
|
zastosowanie
|
niskowzbogacony
|
3 %
|
97 %
|
elektrownie jądrowe
|
średniowzbogacony
|
40- 60 %
|
40 – 60 %
|
paliwo w łodziach podwodnych
|
wysokowzbogacony
|
99 %
|
1 %
|
bomby atomowe
|
Zasada działanie bomby jądrowej:
Podczas bombardowania neutronami jąder 235U, neutrony te albo odbiją się albo zostaną pochłonięte przez jądro i zostanie zainicjowana reakcja jądrowa. To które zdarzenie się wydarzy zależy od energii początkowej neutronów.
Jeżeli odpowiednio określi się energię tych elektronów, to będzie zachodziła przemian jądrowa, w wyniku której uwalniane są 3 neutrony.
Te kolejne trzy uwolnione neutrony będą inicjować kolejną reakcję – nastąpi reakcja łańcuchowa. Jeżeli próbka uranu będzie zawierać duże ilości 235U, to zostanie wydzielona ogromna ilość energii, która doprowadzi do wybuchu. Jednak aby zaszła reakcja łańcuchowa, to próbka uranu musi mieć odpowiednia, minimalną masę – tzw. masę krytyczną.
Zasada działanie reaktora jądrowego jest podobna do działania bomby atomowej. Tu jednak część szybkich neutronów zostaje wychwycona przez tzw. moderatory (np. grafit lub ciężka woda) i nie dochodzi do niekontrolowanego wybuchu.