Följande kärnreaktion inträffade 27 18. Kärnreaktioner (uppgifter). Vad är kärnkraftsbindande energi

Teori: Kärnreaktioner följer lagarna för bevarande av massa och laddning.
Den totala massan före reaktionen är lika med den totala massan efter reaktionen, den totala laddningen före reaktionen är lika med den totala laddningen efter reaktionen.
Till exempel:
Isotoper är varianter av ett givet kemiskt element som skiljer sig i massan av deras atomkärnor. de där. Massnumren är olika, men laddningsnumren är desamma.

Figuren visar kedjan av omvandlingar av uran-238 till bly-206. Använd data i figuren och välj två korrekta från den föreslagna listan med påståenden. Ange deras nummer.

1) I kedjan av omvandlingar av uran-238 till stabilt bly-206 frigörs sex heliumkärnor.
2) Polonium-214 har den kortaste halveringstiden i den presenterade kedjan av radioaktiva omvandlingar.
3) Bly med atommassa 206 genomgår spontant alfasönderfall.
4) Uran-234 är, till skillnad från uran-238, ett stabilt grundämne.
5) Den spontana omvandlingen av vismut-210 till polonium-210 åtföljs av emission av en elektron.
Lösning: 1) I kedjan av omvandlingar av uran-238 till stabilt bly-206 frigörs inte sex utan åtta heliumkärnor.
2) Polonium-214 har den kortaste halveringstiden i den presenterade kedjan av radioaktiva omvandlingar. Diagrammet visar att tiden är kortast för polonium-214
3) Bly med atommassa 206 genomgår inte spontant alfasönderfall, det är stabilt.
4) Uran-234 är, till skillnad från uran-238, inte ett stabilt grundämne.
5) Den spontana omvandlingen av vismut-210 till polonium-210 åtföljs av emission av en elektron. Eftersom en beta-partikel släpptes.
Svar: 25
OGE-uppgift i fysik (fipi): Vilken partikel X frigjordes som ett resultat av reaktionen?

Lösning: massa före reaktionen 14 + 4 = 18 amu, laddning 7e + 2e = 9e, för att lagen om bevarande av massa och laddning ska vara uppfylld måste partikel X ha 18 - 17 = 1 amu. och 9e - 8e = 1e, därför är partikel X en proton.
Svar: 4
OGE-uppgift i fysik (fipi): Toriumkärnan blev en radiumkärna. Vilken partikel släpptes ut av toriumkärnan?

3) alfapartikel
4) P-partikel
Lösning: Massan ändrades med 4 och laddningen med 2, därför avgav toriumkärnan en alfapartikel.
Svar: 3
OGE-uppgift i fysik (fipi):

1) alfapartikel
2) elektron

Lösning: Med hjälp av lagen om bevarande av massa och laddning ser vi att grundämnets massa är 4, och laddningen är 2, därför är det en alfapartikel.
Svar: 1
OGE-uppgift i fysik (fipi):

1) alfapartikel
2) elektron

Lösning: Med hjälp av lagen om bevarande av massa och laddning ser vi att grundämnets massa är 1, och laddningen är 0, därför är det en neutron.
Svar: 4
OGE-uppgift i fysik (fipi):

3) elektron
4) alfapartikel
Lösning: En gammapartikel har varken massa eller laddning, därför har den okända partikeln massa och laddning lika med 1, den okända partikeln är en proton.
Svar: 1
När en neutron fångas upp av en kärna bildas en radioaktiv isotop. Under denna kärnkraftsomvandling släpper den ut

4) elektron
Lösning: Låt oss skriva ner fångstreaktionen
+ -> + ? .
Med hjälp av lagen om bevarande av massa och laddning ser vi att massan av det okända elementet är 4, och laddningen är 2, därför är det en alfapartikel.

1. Lista flera kärnreaktioner där 8Be-isotopen kan bildas.

2. Vilken minsta kinetisk energi i laboratoriesystemet Tmin måste en neutron ha för att reaktionen 16 O(n,α) 13 C ska bli möjlig?

3. Är reaktionen 6 Li(d,α) 4 He endoterm eller exoterm? De specifika bindningsenergierna för kärnor i MeV anges: e(d) = 1,11; e() = 7,08; e(6 Li) = 5,33.

4. Bestäm T-portröskelvärdena för 12C-fotoklyvningsreaktioner.

y + 12 C → 11 C + n
y + 12 C → 11 V + r
y + 14 C → 12 C + n + n

5. Bestäm reaktionströsklarna: 7 Li(p,α) 4 He och 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. Bestäm vilken minimienergi en proton måste ha för att reaktionen p + d → p + p + n ska bli möjlig. Överskottsmassor ges. A(IH) = 7,289 MeV, A(2H) = 13,136 MeV,
A(n) = 8,071 MeV.

7. Är reaktioner möjliga:

a + 7 Li -> 10 B + n;
a + 12 C → 14 N + d

under påverkan av a-partiklar med kinetisk energi T = 10 MeV?

8. Identifiera partikel X och beräkna reaktionsenergierna Q i följande fall:

1. 35 Cl + X→ 32 S + a;	4. 23 Na + p→ 20 Ne + X;
2. 10 B + X→ 7 Li + a;	5. 23 Na + d -> 24 Mg + X;
3. 7 Li + X → 7 Be + n;	6. 23 Na + d→ 24 Na + X.

9. Vilken minimienergi Tmin måste en deuteron ha för att excitera ett tillstånd med energi Eexc = 1,75 MeV som ett resultat av oelastisk spridning på en 10 B kärna?

10. Beräkna reaktionströskeln: 14 N + α→ 17 O + p, i två fall, om den infallande partikeln är:
1) a-partikel,
2) 14 N kärna Reaktionsenergi Q = 1,18 MeV. Förklara resultatet.

1. d(p,y)3He;	5. 32S(y,p)31P;
2. d(d, 3 He)n;	6. 32 (y,n) 31S;
3. 7 Li(p,n) 7 Be;	7. 32S(y,a)28Si;
4. 3 He(a,y)7Be;	8. 4 He(a,p)7Li;

12. Vilka kärnor kan bildas som ett resultat av reaktioner under påverkan av: 1) protoner med en energi på 10 MeV på ett mål på 7 Li; 2) 7 Li kärnor med en energi av 10 MeV på ett vätemål?

13. 7 LI-kärnan fångar en långsam neutron och avger ett y-kvantum. Vad är energin för ett γ-kvantum?

14. Bestäm i ett laboratoriesystem den kinetiska energin för 9 Be-kärnan som bildas vid ett tröskelvärde för neutronenergi i reaktionen 12 C(n,α) 9 Be.

15. När ett naturligt bormål bestrålades observerades uppkomsten av radioaktiva isotoper med halveringstider på 20,4 min och 0,024 s. Vilka isotoper bildades? Vilka reaktioner ledde till bildandet av dessa isotoper?

16. Ett naturligt bormål bombarderas med protoner. Efter avslutad bestrålning registrerade partikeldetektorn en aktivitet på 100 Bq. Efter 40 minuter minskade aktiviteten hos provet till ~25 Bq. Vad är källan till aktiviteten? Vilken kärnreaktion pågår?

17. En α-partikel med kinetisk energi T = 10 MeV upplever en elastisk frontalkollision med en 12 C-kärna. Bestäm den kinetiska energin i hp. 12 C T C kärnor efter kollision.

18. Bestäm de maximala och lägsta energierna för 7 Be-kärnor som bildas i reaktionen
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1,65 MeV) under påverkan av accelererade protoner med energi T p = 5 MeV.

19. -Partiklar som emitteras med en vinkel θ oelastisk = 30 0 som ett resultat av den oelastiska spridningsreaktionen med excitation av tillståndet för 12 C kärnan med energi E exc = 4,44 MeV, har samma energi i hp som de som är elastiskt spridda på densamma kärna α- partiklar vid en vinkel θ kontroll = 45 0. Bestäm energin hos α-partiklar som faller på målet.

20. α-Partiklar med energi T = 5 MeV interagerar med den stationära 7 Li kärnan. Bestäm storleken på pulserna i S.C.I som genereras som ett resultat av reaktionen 7 Li(α,n) 10 B neutron p α och 10 B p Be kärnan.

21. Med användning av reaktionen 32 S(a,p) 35 Cl studeras lågt liggande exciterade tillstånd av 35 Cl (1,219; 1,763; 2,646; 2,694; 3,003; 3,163 MeV). Vilket av dessa tillstånd kommer att exciteras av en stråle av a-partiklar med en energi på 5,0 MeV? Bestäm energierna för protoner som observeras i denna reaktion vid vinklarna 0 0 och 90 0 vid E = 5,0 MeV.

22. Med hjälp av impulsdiagrammet får du förhållandet mellan vinklarna i hp. och s.c.i.

23. En proton med kinetisk energi Ta = 5 MeV träffar en 1 H kärna och är elastiskt spridd på den. Bestäm energin T B och spridningsvinkeln θ B för rekylkärnan 1 N, om protonspridningsvinkeln θ b = 30 0.

24. t(d,n)α-reaktionen används i stor utsträckning för att producera neutroner. Bestäm energin för neutroner Tn som emitteras i en vinkel på 90 0 i en neutrongenerator med hjälp av deuteroner som accelereras till en energi Td = 0,2 MeV.

25. För att producera neutroner används reaktionen 7 Li(p,n) 7 Be. Protonenergi Tp = 5 MeV. Experimentet kräver neutroner med energi T n = 1,75 MeV. Vid vilken vinkel θn i förhållande till protonstrålens riktning kommer neutroner med sådan energi att sändas ut? Vad blir spridningen av neutronenergierna ΔT om de isoleras med en 1 cm kollimator placerad på ett avstånd av 10 cm från målet.

26. Bestäm orbitalmomentet för tritium l t som bildas i reaktionen 27 Al(,t) 28 Si, om orbitalmomentet för den infallande α-partikeln l α = 0.

27. Vid vilket relativ rörelsemängd för en proton är kärnreaktionen p + 7 Li → 8 Be * → α + α möjlig?

28. Med vilken orbital momenta l p kan protoner emitteras i reaktionen 12 C(,p) 11 B, om: 1) den slutliga kärnan bildas i grundtillståndet, och en E2-foton absorberas; 2) den slutliga kärnan bildas i 1/2+-tillståndet och M1-fotonen absorberas; 3) den slutliga kärnan bildas i grundtillståndet, och E1-fotonen absorberas?

29. Som ett resultat av absorptionen av ett -kvantum av kärnan, emitteras en neutron med orbitalmomentum l n = 2. Bestäm multipoliteten för -kvanten om den slutliga kärnan bildas i grundtillståndet.

30. 12 C-kärnan absorberar ett γ-kvantum, som ett resultat av vilket en proton med orbitalmomentum l = 1 emitteras. Bestäm multipoliteten för det absorberade γ-kvantumet om den slutliga kärnan bildas i grundtillståndet.

31. Bestäm rörelsemängden för deuteronen l d i upptagningsreaktionen 15 N(n,d) 14 C, om neutronens rörelsemängd l n = 0.

33. 40Ca-kärnan absorberar E1 y-kvantumet. Vilka enpartikelövergångar är möjliga?

34. 12C-kärnan absorberar E1 y-kvantumet. Vilka enpartikelövergångar är möjliga?

35. Är det möjligt att excitera ett tillstånd med egenskaperna J P = 2 + , I = 1 i reaktionen av oelastisk spridning av deuteroner på en 10 V kärna?

36. Beräkna spridningstvärsnittet för en partikel med en energi på 3 MeV i Coulomb-fältet i 238 U-kärnan i vinkelområdet från 150 0 till 170 0.

37. En guldplåt med en tjocklek på d = 0,1 mm bestrålas av en stråle av a-partiklar med en intensitet på N 0 = 10 3 partiklar/s. Kinetisk energi för -partiklar T = 5 MeV. Hur många α-partiklar per enhet rymdvinkel faller per sekund på en detektor placerad i en vinkel = 170 0? Densitet av guld ρ = 19,3 g/cm3.

38. En kollimerad stråle av α-partiklar med energi T = 10 MeV faller vinkelrätt på kopparfolie med en tjocklek av δ = 1 mg/cm 2. Partiklar spridda i en vinkel = 30 detekteras av en detektor med en area S = 1 cm 2 belägen på ett avstånd l = 20 cm från målet. Hur stor del av det totala antalet spridda α-partiklar kommer att registreras av detektorn?

39. När man studerar reaktionen 27 Al(p,d) 26 Al under påverkan av protoner med energi T p = 62 MeV i deuteronspektrumet mätt vid en vinkel θ d = 90 med hjälp av en helvinkeldetektor
dΩ = 2·10-4 sr, toppar med energierna Td = 45,3 observerades; 44,32; 40,91 MeV. Med en total laddning av protoner q = 2,19 mC infallande på ett mål med en tjocklek av δ = 5 mg/cm2, var antalet räkningar N i dessa toppar 5180, 1100 respektive 4570. Bestäm energierna för nivåerna av 26 Al-kärnan, vars excitation observerades i denna reaktion. Beräkna differentialtvärsnitten dσ/dΩ för dessa processer.

40. Det integrerade tvärsnittet för reaktionen 32S(γ,p)31P med bildningen av den slutliga 31P-kärnan i grundtillståndet vid en energi av infallande γ-kvanta lika med 18 MeV är 4 mb. Uppskatta värdet av det integrala tvärsnittet av den omvända reaktionen 31 P(p,γ) 32 S, motsvarande samma excitationsenergi för 32 S-kärnan som i reaktionen 32 S(γ,p) 31 P. Ta hänsyn till att denna excitation tas bort på grund av γ-övergången till grundtillståndet.

41. Beräkna intensiteten av neutronstrålen J med vilken en 55 Mn platta med tjockleken d = 0,1 cm bestrålades för t act = 15 min, om t cool = 150 min efter avslutad bestrålning var dess aktivitet I 2100 Bq. Halveringstiden för 56 Mn är 2,58 timmar, aktiveringstvärsnittet är σ = 0,48 b, plattämnets densitet är ρ = 7,42 g/cm3.

42. Differentialreaktionens tvärsnitt dσ/dΩ vid en vinkel på 90 0 är 10 mb/sr. Beräkna värdet på integraltvärsnittet om vinkelberoendet för differentialtvärsnittet har formen 1+2sinθ.

43. Spridningen av långsamma (T n 1 keV) neutroner på kärnan är isotrop. Hur kan detta faktum förklaras?

44. Bestäm excitationsenergin för en sammansatt kärna som bildas när en α-partikel med energi T = 7 MeV fångas upp av en stationär 10 V kärna.

45. I tvärsnittet av reaktionen observeras 27 Al (α,р) 30 Si, maxima vid a-partikelenergier T 3,95; 4,84 och 6,57 MeV. Bestäm excitationsenergierna för den sammansatta kärnan som motsvarar maxima i tvärsnittet.

46. Med vilken orbital rörelsemängd kan protoner med Тр = 2 MeV spridas på 112 Sn-kärnan?

47. Uppskatta tvärsnittet för bildandet av en sammansatt kärna under interaktionen av neutroner med kinetisk energi Tn = 1 eV med guldkärnor 197 Au.

48. Uppskatta tvärsnittet för bildandet av en sammansatt kärna under interaktionen av neutroner med kinetisk energi Tn = 30 MeV med guldkärnor 197 Au.

Avsnitt: Fysik

Klass: 11

Lektionens mål: att göra eleverna bekanta med kärnreaktioner, med förändringsprocesser i atomkärnor, omvandlingen av vissa kärnor till andra under påverkan av mikropartiklar. Betona att detta inte på något sätt är kemiska reaktioner för att koppla ihop och separera atomer av element från varandra, som endast påverkar elektroniska skal, utan en omstrukturering av kärnor som system av nukleoner, omvandlingen av vissa kemiska element till andra.

Lektionen åtföljs av en presentation av 21 bilder (bilaga).

Under lektionerna

Upprepning

1. Hur är sammansättningen av atomkärnor?

NUCLEUS (atomär)- detta är den positivt laddade centrala delen av atomen, i vilken 99,96% av dess massa är koncentrerad. Kärnans radie är ~10–15 m, vilket är ungefär hundra tusen gånger mindre än radien för hela atomen, bestämt av storleken på dess elektronskal.

Atomkärnan består av protoner och neutroner. Deras totala antal i kärnan betecknas med bokstaven A och kallas massnumret. Antal protoner i kärnan Z bestämmer kärnans elektriska laddning och sammanfaller med grundämnets atomnummer i grundämnenas periodiska system D.I. Mendelejev. Antalet neutroner i en kärna kan definieras som skillnaden mellan kärnans massatal och antalet protoner i den. Massantalet är antalet nukleoner i kärnan.

2. Hur förklarar man atomkärnors stabilitet?

KÄRNKRAFTERär ett mått på växelverkan mellan nukleoner i en atomkärna. Det är dessa krafter som håller lika laddade protoner i kärnan, vilket hindrar dem från att spridas under påverkan av elektriska repulsiva krafter.

3. Nämn egenskaperna hos kärnkrafter.

Kärnkrafter har ett antal specifika egenskaper:

4. Vilken är bindningsenergin för en kärna?

BINDANDE ENERGI I ATOMKÄRNANär den minsta energi som krävs för att helt dela upp en kärna i enskilda nukleoner. Skillnaden mellan summan av massorna av nukleoner (protoner och neutroner) och massan av kärnan som består av dem, multiplicerad med kvadraten på ljusets hastighet i vakuum, är bindningsenergin för nukleoner i kärnan. Bindningsenergin per nukleon kallas specifik bindningsenergi.

5. Varför är kärnans massa inte lika med summan av massorna av protonerna och neutronerna som ingår i den?

När en kärna bildas av nukleoner minskar kärnans energi, vilket åtföljs av en minskning av massan, det vill säga att kärnans massa måste vara mindre än summan av massorna av de enskilda nukleonerna som bildar denna kärna.

6. Vad är radioaktivitet?

Att lära sig nytt material.

KÄRNREAKTIONär processen för interaktion mellan en atomkärna och en annan kärna eller elementarpartikel, åtföljd av en förändring i sammansättningen och strukturen av A (a, b) B eller A + a → B + b.

Vilka är likheterna och skillnaderna mellan kärnreaktioner och radioaktivt sönderfall?

Ett gemensamt drag kärnreaktion och radioaktivt sönderfall är omvandlingen av en atomkärna till en annan.

Men radioaktivt avfall händer spontant, utan yttre påverkan, och kärnreaktion kallad inflytande bombarderande partikel.

Typer av kärnreaktioner:

genom bildningsstadiet av en sammansatt kärna;
direkt kärnreaktion (energi större än 10 MeV);
under påverkan av olika partiklar: protoner, neutroner, ...;
kärnsyntes;
Kärnfission;
med energiupptagning och energifrisättning.

Den första kärnreaktionen utfördes av E. Rutherford 1919 i experiment för att upptäcka protoner i nukleära sönderfallsprodukter. Rutherford bombarderade kväveatomer med alfapartiklar. När partiklarna kolliderade inträffade en kärnreaktion, som fortsatte enligt följande schema:
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H

Förutsättningar för kärnreaktioner

För att utföra en kärnreaktion under påverkan av en positivt laddad partikel, är det nödvändigt att partikeln har tillräcklig kinetisk energi för att övervinna verkan av Coulomb-repulsionskrafter. Oladdade partiklar, såsom neutroner, kan penetrera atomkärnor med godtyckligt låg kinetisk energi. Kärnreaktioner kan inträffa när atomer bombarderas med snabbt laddade partiklar (protoner, neutroner, α-partiklar, joner).

Den första reaktionen med att bombardera atomer med snabbt laddade partiklar utfördes med hjälp av högenergiprotoner producerade med en accelerator 1932:
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He

Men de mest intressanta för praktisk användning är reaktionerna som uppstår under interaktionen mellan kärnor och neutroner. Eftersom neutroner inte har någon laddning kan de lätt penetrera atomkärnor och orsaka deras omvandlingar. Den enastående italienske fysikern E. Fermi var den första att studera reaktioner orsakade av neutroner. Han upptäckte att kärnomvandlingar inte bara orsakas av snabba, utan också av långsamma neutroner som rör sig vid termiska hastigheter.

Att utföra en kärnreaktion under påverkan positivt laddad partiklar är nödvändiga för att partikeln hade kinetisk energi, tillräckligt för övervinna Coulombs repulsionskrafter. Oladdade partiklar, såsom neutroner, kan penetrera atomkärnor med godtyckligt låg kinetisk energi.

Laddade partikelacceleratorer(studentmeddelande)

För att tränga in i mikrokosmos hemligheter uppfann människan mikroskopet. Med tiden blev det klart att kapaciteten hos optiska mikroskop är mycket begränsade - de tillåter inte en att "se" in i atomernas djup. För dessa ändamål visade sig inte ljusstrålar, utan strålar av laddade partiklar vara mer lämpliga. I de berömda experimenten av E. Rutherford användes således ett flöde av a-partiklar som emitterades av radioaktiva droger. Naturliga partiklar (radioaktiva ämnen) producerar emellertid strålar med mycket låg intensitet, partiklarnas energi är relativt låg, och dessutom är dessa källor okontrollerbara. Därför uppstod problemet med att skapa artificiella källor för accelererade laddade partiklar. Dessa inkluderar i synnerhet elektronmikroskop, som använder strålar av elektroner med energier i storleksordningen 10 5 eV.

I början av 30-talet av 1900-talet dök de första laddade partikelacceleratorerna upp. I dessa installationer får laddade partiklar (elektroner eller protoner), som rör sig i ett vakuum under påverkan av elektriska och magnetiska fält, en stor energitillförsel (accelererar). Ju högre energi en partikel har, desto kortare är dess våglängd, så sådana partiklar är mer lämpade för att "sondera" mikroobjekt. Samtidigt, när energin hos en partikel ökar, expanderar antalet inbördes omvandlingar av partiklar som orsakas av den, vilket leder till födelsen av nya elementarpartiklar. Man bör komma ihåg att penetration i atomernas och elementarpartiklarnas värld inte är billig. Ju högre slutenergin hos de accelererade partiklarna är, desto mer komplexa och stora är acceleratorerna; deras storlekar kan nå flera kilometer. Befintliga acceleratorer gör det möjligt att producera strålar av laddade partiklar med energier från flera MeV till hundratals GeV. Intensiteten hos partikelstrålar når 10 15 – 10 16 partiklar per sekund; i detta fall kan strålen fokuseras på ett mål med en yta på bara några kvadratmillimeter. Protoner och elektroner används oftast som accelererade partiklar.

De mest kraftfulla och dyrbara acceleratorerna är byggda för rent vetenskapliga syften - för att erhålla och studera nya partiklar, för att studera inbördes omvandling av partiklar. Acceleratorer med relativt låg energi används i stor utsträckning inom medicin och teknik - för behandling av cancerpatienter, för produktion av radioaktiva isotoper, för att förbättra egenskaperna hos polymermaterial och för många andra ändamål.

Mångfalden av befintliga typer av acceleratorer kan delas in i fyra grupper: direktacceleratorer, linjäracceleratorer, cykliska acceleratorer, kolliderande strålacceleratorer.

Var sitter acceleratorerna? I Dubna(Joint Institute for Nuclear Research) under ledning av V.I Veksler byggdes en synkrofasotron 1957. I Serpukhov– synkrofasotron, längden på dess ringformade vakuumkammare belägen i ett magnetfält är 1,5 km; protonenergi 76 GeV. I Novosibirsk(Institute of Nuclear Physics), under ledning av G.I. Budker, sattes acceleratorer som använde kolliderande elektron-elektron- och elektron-positronstrålar (strålar på 700 MeV och 7 GeV) i drift. I Europa (CERN, Schweiz – Frankrike) acceleratorer fungerar med kolliderande protonstrålar på 30 GeV och med proton-antiprotonstrålar på 270 GeV. För närvarande, under konstruktionen av Large Hadron Collider (LHC) på gränsen mellan Schweiz och Frankrike, har ett nyckelskede av konstruktionsarbetet slutförts - installationen av supraledande magneter för partikelacceleratorn.

Kollideren byggs i en tunnel med en omkrets av 26 650 meter på cirka hundra meters djup. De första provkrockarna i kollideren var planerade att genomföras i november 2007, men haveri av en av magneterna som inträffade under testarbetet kommer att leda till en viss försening av tidsplanen för idrifttagning av installationen. Large Hadron Collider är designad för att söka efter och studera elementarpartiklar. När LHC väl har lanserats kommer den att vara den mest kraftfulla partikelacceleratorn i världen och överträffa sina närmaste konkurrenter med nästan en storleksordning. Byggandet av det vetenskapliga komplexet Large Hadron Collider har pågått i mer än 15 år. Mer än 10 tusen människor från 500 vetenskapliga centra runt om i världen är involverade i detta arbete.

Kärnreaktioner åtföljs av energiomvandlingar. Energiuttag kärnreaktionen kallas kvantiteten:
Q = (M A+ M B – M C – M D) c 2 = A Mc 2 var M A och M B – massor av initiala produkter, M C och M D – massor av slutliga reaktionsprodukter. Värde Δ M kallad massdefekt. Kärnreaktioner kan inträffa med frisättning av ( Q> 0) eller med energiabsorption ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, som kallas reaktionströskel.

För att en kärnreaktion ska ha en positiv energiproduktion, specifik bindningsenergi nukleoner i kärnorna i de initiala produkterna måste vara mindre än den specifika bindningsenergin för nukleoner i kärnorna i slutprodukterna. Detta betyder att värdet Δ M måste vara positiv.

Mekanism för kärnreaktioner

Två steg i en kärnreaktion:

absorption av en partikel av en kärna och bildning av en exciterad kärna. Energin är fördelad mellan kärnans alla kärnor, var och en av dem står för en energi som är mindre än den specifika bindningsenergin, och de kan inte penetrera kärnan. Nukleoner utbyter energi med varandra, och en av dem eller en grupp nukleoner kan koncentrera energi som är tillräcklig för att övervinna krafterna från kärnbindning och frigöras från kärnan.
Utsläppet av en partikel från en kärna sker liknande avdunstning av en molekyl från ytan av en vätskedroppe. Tidsintervallet från ögonblicket för absorption av primärpartikeln av kärnan till ögonblicket för emission av sekundärpartikeln är ungefär 10 -12 s.

Bevarandelagar för kärnreaktioner

Under kärnreaktioner flera naturvårdslagar: impuls, energi, rörelsemängd, laddning. Förutom dessa klassiska lagar, i kärnreaktioner lagen om bevarande av den så kallade baryonladdning(dvs antalet nukleoner - protoner och neutroner). Ett antal andra bevarandelagar som är specifika för kärn- och partikelfysik gäller också.

Vad är en kärnreaktion?
Vad är skillnaden mellan en kärnreaktion och en kemisk reaktion?
Varför flyger de bildade heliumkärnorna isär i motsatta riktningar?
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He
Är reaktionen av emission av en α-partikel en kärnreaktion?
Slutför kärnreaktionerna:
- 9 4 Be + 1 1 H → 10 5 B + ?
- 14 7 N + ? → 14 6 C + 1 1 sid
- 14 7 N + 4 2 He → ? + 1 1 H
- 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + ? (1934 fick Irene Curie och Frederic Joliot-Curie en radioaktiv isotop av fosfor)
- ? + 4 2 He → 30 14 Si + 1 1 p
Bestäm energiuttaget från kärnreaktionen.
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H
Massan av en kväveatom är 14,003074 amu, en syreatom är 16,999133 amu, en heliumatom är 4,002603 amu, en väteatom är 1,007825 amu.