Физика атомного ядра. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ → номер 97
Протон— нуклон в заряженном состоянии, нейтрон — в нейтральном. Протон и нейтрон обладают полуцелым спином, равным h/2. Ядро атома любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов. Химические свойства элемента определяются зарядовым числом Z, или числом протонов в ядре.
Изотопы — атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре (зарядовое число Z) и разное число нейтронов N.
Протоны и нейтроны удерживаются в ядре в результате сильного взаимодействия друг с другом.
Протон— нуклон в заряженном состоянии, нейтрон — в нейтральном. Протон и нейтрон обладают полуцелым спином, равным h/2. Ядро атома любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов. Химические свойства элемента определяются зарядовым числом Z, или числом протонов в ядре.
Изотопы — атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре (зарядовое число Z) и разное число нейтронов N.
Протоны и нейтроны удерживаются в ядре в результате сильного взаимодействия друг с другом.
Зарядовая симметрия сильного взаимодействия — независимость сил взаимодействия между нуклонами от их электрических зарядов. Энергетически выгодно парное расположение нуклонов с антипараллельными спинами в одном энергетическом состоянии ядра. Наиболее стабильными являются четно-четные ядра (состоящие из четного числа протонов и нейтронов), а среди них — «магические» ядра, у которых число протонов и нейтронов равно одному из чисел 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126
Максимальной устойчивостью и поэтому наибольшей распространенностью в природе обладают дважды магические ядра
У которых магическим является как число протонов, так и число нейтронов.
Радиус ядра зависит от массового числа по закону:
Где r0= 1,2 фм.
Удельная энергия связи — энергия связи, приходящаяся на один нуклон.
Радиоактивность — явление самопроизвольного (спонтанного) превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц.
Естественная радиоактивность — Радиоактивность, наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в природе.
Искусственная радиоактивность — Радиоактивность изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях.
Альфа-распад — спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием α-частицы.
Бета(минус)-распад — спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием электрона и антинейтрино.
Энергия распада— Суммарная кинетическая энергия продуктов распада.
Гамма-излучение — электромагнитное излучение, возникающее при переходе ядер из возбужденного в более низкое энергетическое состояние.
Период полураспада — промежуток времени, за который распадается половина первоначального числа атомов.
Закон радиоактивного распада — закон убывания числа N радиоактивных атомов со временем:
Где
— первоначальное число атомов (при t = 0), T1/2 — период полураспада.
Активность радиоактивного вещества — число распадов радиоактивных ядер за 1 с.
Единица активности — беккерель (1 Бк).
1 Бк — активность радиоактивного вещества, в котором за 1 с происходит 1 распад:
Энергетический выход реакции деления — энергия, выделяющаяся при делении одного ядра.
Цепная реакция деления — реакция, при которой число делящихся ядер лавинообразно нарастает. Скорость цепной реакции деления ядер характеризуют коэффициентом размножения нейтронов.
Коэффициент размножения нейтронов — отношение числа нейтронов Nt в данном поколении цепной реакции к их числу Nt-1 в предыдущем поколении:
При k = 1 реакция протекает стационарно: число нейтронов сохраняется неизменным.
При k > 1 реакция нестационарна: число нейтронов лавинообразно нарастает.
Критическая масса — минимальная масса урана, начиная с которой реакция деления ядер становится самоподдерживающейся. Самоподдерживающаяся реакция деления ядер возникает, если за время пролета нейтроном среды успевает образоваться новый нейтрон в результате реакции деления.
Ядерный реактор — устройство, в котором выделяется тепловая энергия в результате управляемой цепной реакции деления ядер.
Мощность реактора — количество тепловой энергии, выделяющейся в единицу времени.
Термоядерный синтез— Реакция, в которой при высокой температуре, большей 107К, из легких ядер синтезируются более тяжелые Характер воздействия радиоактивного излучения на живой организм зависит от дозы поглощенного излучения и его вида
Доза поглощенного излучения — отношение энергии Eизл излучения, поглощенной облучаемым телом, к его массе m:
Единица дозы поглощенного излучения — грэй (1 Гр); 1 Гр = 1 Дж/кг.
Коэффициент относительной биологической активности, или коэффициент качества K, характеризует различие биологического действия различных видов излучения. Эквивалентная доза поглощенного излучения — произведение дозы поглощенного излучения на коэффициент качества
Единица эквивалентной дозы — зиверт(1 Зв).
Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения, обусловленной естественным радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год