Ядерна зброя

ПЛАН

ПЛАН

1 Відкриття природної радіоактивності.

2 Складові радіоактивного випромінювання.

3 Радіоактивні перетворення. Ізотопи.

4 Закон радіоактивного розпаду.

5 Прилади для реєстрації іонізуючих випромінювань.

1 ВІДКРИТТЯ ПРИРОДНОЇ РАДІОАКТИВНОСТІ. Радіоактивність (від лат. rаdіо - випромінювати і асtivus - активний) - це самочинне перетворення ядер одних атомів у ядра інших з випусканням трикомпонентного випромінювання: ядер гелію - частинки), швидких електронів ( - частинки) і електромагнітних у -променів типу рентгенівських.

Розрізняють природну і штучну радіоактивність. Природну - відкрив А. Беккерель у 1896р. вивчаючи післясвічення солей Урану. Виявив, що солі Урану навіть без попереднього освітлення випускають промені, здатні: 1 ) іонізувати повітря; 2) діяти на фотопластинку; 3) викликати свічення деяких речовин; 4) проникати крізь тонкі металеві пластини. Досліджуючи Уран і багато його солей, виявив, що інтенсивність випромінювання пропорційна концентрації Урану - тобто це властивість ядра. Було доведено, що не існує способу вплинути на активність ядер: надвисокий тиск, найвищі і найнижчі температури, освітлення, електричні розряди - ніщо не могло змінити темп їх розпаду, не впливало на склад та енергію їхнього випромінювання.

М. Склодовська-Кюрі та П. Кюрі довели, що радіоактивне випромінювання випускається не тільки атомами Урану, але і атомами багатьох інших елементів. У 1898 р. ними були відкриті два нових, значно сильніших по радіоактивності, хімічних елементи - Радій і Полоній. Загальна кількість енергії, звільненої під час випромінювання Радію (що був виділений з солей Урану) у сотні тисяч разів перевищувала виділення енергії під час спалювання такої самої маси Карбону чи Гідрогену. На основі чого було висловлене припущення, що Радій стане новим і невичерпним джерелом енергії.

2 СКЛАДОВІ РАДІОАКТИВНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ. Дослідження показали, що радіоактивні атоми випускають три види випромінювання різної фізичної природи: ядра гелію ( - частинки), швидкі електрони ( - частинки) і потік квантів електромагнітного випромінювання (у -кванти).

Властивості:

1) - частинки: відхиляються електричним і магнітним полями; рухаються зі швидкістю 1,5•10⁷ - 2•10⁷ м/с, мають мінімальну проникну і максимальну іонізуючу здатність, поширюються в повітрі - на кілька сантиметрів, у твердій речовині — на десятки мікрон;

2) - частинки: відхиляються електричним і магнітним полями; рухаються зі швидкостями від 0 до ~10⁸м/с (максимальне значення — є характерною сталою для даного хімічного елемента); проникна здатність в десятки разів більша ніж в - частинок; при взаємодією з речовиною розсіюються;

3) у -кванти: мають яскраво виражені корпускулярні властивості, тобто є потоком фотонів з частотою випромінювання ~10²⁰ Гц і довжиною хвилі 10^-12м; не відхиляються електричним і магнітним полями; мають максимальну проникну і мінімальну іонізуючу здатність; від проходження через свинець товщиною 1 см інтенсивність випромінювання зменшується в 2 рази.

3 РАДІОАКТИВНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ. ІЗОТОПИ. Радіоактивний розпад відбувається відповідно до законів збереження зарядового числа (кількості протонів Z), масового числа (кількості нуклонів А ), маси і енергії.

Правило зміщення хімічних елементів у таблиці Менделєєва при радіоактивному розпаді сформулювали Ф. Содді та К. Фаянс: при- розпаді хімічний елемент зміщується в періодичній таблиці на два місця вліво, при- розпаді — на одне місце вправо, а у -випромінювання зміщень не викликає.

Більшість новоутворених ядер під час розпаду радіоактивних речовин є радіоактивними і потім розпадаються далі. Послідовність елементів при радіоактивному розпаді називають радіоактивним рядом. Кожен ряд має родоначальника — ядро з найбільшим періодом піврозпаду і завершується стабільним ядром.

Відомо чотири радіоактивних ряди: (добутий штучно)

В результаті перетворень ядер можуть виникати ізотопи — атомні ядра, які мають однакову кількість протонів Z, але різну кількість нейтронів N. (Всі ізотопи одного і того ж хімічного елемента мають однакові хімічні властивості, але відрізняються радіоактивністю та іншими фізичними властивостями). Кожний хімічний елемент має відносну атомну масу, яка є середнім значенням атомних мас усіх його ізотопів. Приклади ізотопів Гідрогену:

(«звичайний» Гідроген або Протій),

(Дейтерій),

4 ЗАКОН РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ. У результаті радіоактивного розпаду кількість ядер, що не розпалося N, порівняно з початковим зменшується з часом t за експоненціальним законом:

де Т-період піврозпаду - це час, за який розпадається половина із загальної кількості атомів радіоактивної речовини.

Закономірність радіоактивного розпаду використовують для того, щоб визначити вік порід, предметів:

Закон радіоактивного розпаду є статистичним законом. Він справедливий тільки при N. Передбачити момент розпаду конкретного ядра неможливо: це явище випадкове (атоми «не старіють»).

5 ПРИЛАДИ ДЛЯ РЕЄСТРАЦІЇ ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ. Реєструючий пристрій приладу дає можливість реєструвати частинку завдяки незначному збудженню, яке вона створює. Це зумовлює перехід пристрою із нестійкого стану у стійкий.

1. Лічильник Гейгера. У наповненій аргоном трубці пролітаючи через газ частинка іонізує його, замикаючи коло між катодом і анодом та створюючи імпульс напруги на резисторі.

2. Камера Вільсона. Камера заповнена сумішшю газу (Аргон, Азот) з насиченою парою води або спирту. Розширюючи газ поршнем, переохолоджують пару. Пролітаючи досліджувана частинка іонізує атоми газу, на яких конденсується пара, створюючи краплинний трек (слід).

3. Бульбашкова камера. Д. Глейзер сконструював камеру, в якій можна досліджувати частинки значно більшої енергії, ніж в камері Вільсона, бо густина робочої речовини значно більша. Бульбашкова камера містить легкокиплячу рідину (зріджений пропан, Гідроген). У перегрітій перед дослідженням рідині досліджувана частинка створює бульбашковий трек.

4. Товстошарові фотоемульсії. Принцип роботи ґрунтується на іонізуючій дії швидких заряджених частинок на фотоемульсію. Дають змогу реєструвати частинки з дуже високими енергіями та явища їх взаємодії.

ПОДІЛ ЯДЕР УРАНУ. ЛАНЦЮГОВА РЕАКЦІЯ.

ЯДЕРНИЙ РЕАКТОР. ТЕРМОЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ

1 Поділ ядер.

2 Ланцюгова реакція.

Дата добавления: 2014-10-23