1 1
1

Ядерные реакции

Типы ядерных реакций.

  1. Ядерные реакции распада (- распад, - распад);
  2. Ядерные реакции синтеза (термоядерный синтез);
  3. Ядерные реакции деления тяжёлых ядер (цепная ядерная реакция).

     - распад – распад неустойчивых ядер с выделением ядер гелия (- частиц):

- распад – распад неустойчивых ядер с выделением потока электронов (1- частиц).
Электроны в ядре образуются при переходе нейтрона, как менее стабильного по сравнению с протоном:
   , где   - антинейтрино – волнообразная частица.

1) Деление тяжелых ядер под действием нейтронов или других частиц на несколько более легких ядер (чаще всего на два осколка близких по массе) происходит с испусканием двух-трех вторичных нейтронов и большого количества энергии.

Например,             Образующиеся в реакции нейтроны могут использоваться в дальнейшем как частицы, вызывающие реакцию. Такая реакция называется цепной ядерной реакцией и используется в ядерной энергетике.

2) Слияние легких ядер. Примером такой реакции является реакция термоядерного синтеза: 

 
Энергетический выход ядерной реакции-  это разность внутренних энергий исходных продуктов и продуктов, полученных в результате реакции. Если эта разность положительная , то реакция протекает самопроизвольно и при этом выделяется энергия.
Если эта разность отрицательная, то данная реакция может протекать только при подведении необходимой энергии (например, бомбардировка ядер ускоренными частицами или ядрами).  

Порог ядерной реакции – это минимальная кинетическая энергия ускоренного ядра для того, чтобы ядерная реакция стала протекать в прямом направлении. При этом ядра-продукты реакции будут двигаться вместе, то есть взаимодействие можно считать абсолютно неупругим. Конечные продукты реакции не могут находиться в покое, так как в начале суммарный импульс системы не равен нулю ( 1 -частица двигается), а закон сохранения импульса должен выполняться.

Например, реакция бомбардировки альфа- частицами ядер азота.

  кинетическая энергия ядер гелия (пороговая энергия).
При этом   энергетический выход ядерной реакции.

Для расчета энергетического выхода используют энергетический эквивалент массы 931,5 , определяющий соответствие 1 а.е.м. и 1МэВ.

Так как энергетический выход отрицателен, значит, для реализации реакции в прямом направлении необходимо затратить энергию.
Пороговая энергия определяется решением системы уравнений (ЗСИ и ЗСЭ).
При превышении энергии ускоренного ядра выше пороговой осколки реакции (ядра, образовавшиеся в реакции) будут разлетаться в разные стороны.
Из ЗСИ выразим конечную скорость осколков: