տուն > Առողջապահություն

Սառը միջուկային միաձուլում կենդանի բջիջում. Միջուկային ռեակցիաներ

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ - բաժանվում են 2 դասի՝ ջերմամիջուկային ռեակցիաներ և ռեակցիաներ միջուկային մասնիկների ազդեցության ներքո և միջուկային տրոհում։ Առաջինները պահանջում են ~ մի քանի միլիոն աստիճան ջերմաստիճան դրանց իրականացման համար և տեղի են ունենում միայն աստղերի ինտերիերում կամ H- ռումբերի պայթյունների ժամանակ: Վերջիններս առաջանում են մթնոլորտում և լիթոսֆերայում՝ տիեզերական ճառագայթման և Երկրի վերին թաղանթների միջուկային ակտիվ մասնիկների պատճառով։ Տիեզերական արագ մասնիկները (միջին էներգիան ~ 2 10 9 էՎ), ներթափանցելով Երկրի մթնոլորտ, հաճախ հանգեցնում են մթնոլորտի ատոմների (N, O) ամբողջական պառակտմանը ավելի թեթև միջուկային բեկորների, ներառյալ. նեյտրոններ։Վերջինիս առաջացման արագությունը հասնում է 2,6 նեյտրոնի (սմ -2 վրկ -1)։ Նեյտրոնները փոխազդում են հիմնականում մթնոլորտային N-ի հետ՝ ապահովելով ռադիոակտիվ նյութերի մշտական ​​արտադրություն իզոտոպներածխածին C 14 (T 1/2 = 5568 տարի) և տրիտում H 3 (T 1/2 = 12,26 տարի) ըստ հետևյալ ռեակցիաների N 14 + Պ\u003d C 14 + H 1; N 14+ n\u003d C 12 + H 3: Երկրի մթնոլորտում ռադիոածխածնի տարեկան գոյացումը կազմում է մոտ 10 կգ։ Նշվել է նաև մթնոլորտում ռադիոակտիվ Be 7 և Cl 39 ձևավորումը։ Միջուկային ռեակցիաները լիթոսֆերայում տեղի են ունենում հիմնականում α-մասնիկների և նեյտրոնների պատճառով, որոնք առաջանում են երկարատև ռադիոակտիվ տարրերի (հիմնականում U և Th) քայքայման արդյունքում։ Հարկ է նշել He 3-ի կուտակումը Li պարունակող որոշ մլ-երում (տես. Հելիումի իզոտոպները երկրաբանության մեջ),նեոնի առանձին իզոտոպների ձևավորումը էքսենիտում, մոնազիտում և այլ մ-լահներում՝ ըստ ռեակցիաների՝ O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + Պ; Fe 19 + He \u003d Na 22 + Պ; Na 22 → Ne 22. Արգոնի իզոտոպների առաջացումը ռադիոակտիվ նյութերում ըստ ռեակցիաների՝ Cl 35 + Ոչ = Ar 38 + n; Cl 35 + He \u003d K 38 + H 1; Կ 38 → Ար 38։ Ուրանի ինքնաբուխ և նեյտրոնային տրոհման ժամանակ նկատվում է կրիպտոնի և քսենոնի ծանր իզոտոպների ձևավորում։ (տես Քսենոնի բացարձակ տարիքի որոշման մեթոդ):Լիտոսֆերայի մ–լախում՝ արհեստական ​​ճեղքվածք ատոմային միջուկներառաջացնում է որոշ իզոտոպների կուտակում m-la-ի զանգվածի 10 -9 -10 -12%-ի չափով։

Երկրաբանական բառարան՝ 2 հատորով։ - Մ.: Նեդրա. Խմբագրվել է K. N. Paffengolts et al.. 1978 .

Տեսեք, թե ինչ է «ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ» այլ բառարաններում.

    Միջուկային ֆիզիկա Ատոմային միջուկ Ռադիոակտիվ քայքայում Միջուկային ռեակցիա Հիմնական տերմիններ Ատոմային միջուկ Իզոտոպներ Իզոբարներ Half-life Ma ... Վիքիպեդիա

    Միջուկային ռեակցիաները թեթև ատոմների միջև: միջուկներ, որոնք առաջանում են շատ բարձր ջերմաստիճաններում (=108K և բարձր): Բարձր ջերմաստիճանները, այսինքն՝ բախվող միջուկների բավականաչափ մեծ հարաբերական էներգիաները, անհրաժեշտ են էլեկտրաստատիկությունը հաղթահարելու համար: արգելք, ...... Ֆիզիկական հանրագիտարան

    Քիմ. փոխակերպումներ և միջուկային պրոցեսներ, որոնցում միջանկյալ ակտիվ մասնիկի հայտնվելը (ազատ ռադիկալ, ատոմ, գրգռված մոլեկուլ քիմիական փոխակերպումների ժամանակ, նեյտրոն՝ միջուկային գործընթացներում) առաջացնում է սկզբնականների փոխակերպումների շղթա գ. Օրինակներ քիմ. C. r ... Քիմիական հանրագիտարան

    Ժամանակակից նոր ուղղություններից մեկը գեոլ. գիտություն, սերտորեն կապված միջուկային ֆիզիկայի, երկրաքիմիայի, ռադիոքիմիայի, երկրաֆիզիկայի, տիեզերքիմիայի և տիեզերագնիայի հարակից բաժինների և ծածկույթի հետ բարդ խնդիրներատոմային միջուկների բնական էվոլյուցիան բնության մեջ և ... ... Երկրաբանական հանրագիտարան

    Կայուն և ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնք արտադրվում են բնական առարկաներՏիեզերական ճառագայթման ազդեցության տակ, օրինակ, ըստ սխեմայի՝ XAz + P → YAZ + an + bp, որում A = A1 + an + (b 1)p; Z \u003d Z1.+ (b 1)p, որտեղ XAz-ը բնօրինակ միջուկն է, P-ն արագ է ... ... Երկրաբանական հանրագիտարան

    Ջերմամիջուկային միաձուլում, թեթև ատոմային միջուկների միաձուլման ռեակցիան ավելի ծանր միջուկների մեջ, որը տեղի է ունենում գերբարձր ջերմաստիճաններում և ուղեկցվում է հսկայական քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ։ Միջուկային միաձուլումը ռեակցիա է, որը ատոմների տրոհման հակառակն է. վերջինում ... ... Collier հանրագիտարան

    Միջուկային գործընթացներ Ռադիոակտիվ քայքայում Ալֆա քայքայում Բետա քայքայում Կլաստերային քայքայում Կրկնակի բետա քայքայում Էլեկտրոնային գրավում Կրկնակի էլեկտրոնի գրավում Գամմա ճառագայթում Ներքին փոխակերպում Իզոմերական անցում Նեյտրոնային քայքայում Պոզիտրոնային քայքայում ... Վիքիպեդիա

    94 Neptunium ← Plutonium → Americium Sm Pu ... Վիքիպեդիա

    Միջուկային ֆիզիկա ... Վիքիպեդիա

Գրքեր

  • Միջուկային փոխակերպումների արդյունքում միջուկային էներգիայի և հազվագյուտ ու թանկարժեք մետաղների ստացում։ Նեյտրոններում, դեյտրոններում, տրիտումում, հելիում-3-ում և հելիում-4-ում էլեկտրական լիցքերի էլեկտրական փոխազդեցության միացման էներգիան և պոտենցիալ էներգիան
  • Միջուկային փոխակերպումների արդյունքում միջուկային էներգիայի և հազվագյուտ ու թանկարժեք մետաղների ստացում։ Էլեկտրական լիցքերի կապող էներգիան և էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան Նեյտրոնում, Դոյտերում, Լարին Վ.Ի. Այս գրքի առաջին մասը վերաբերում է տարբեր միջուկային ռեակցիաներին՝ կայուն իզոտոպների հարկադիր միջուկային փոխակերպումների արդյունքում էներգիա և թանկարժեք մետաղներ ստանալու համար:…

Ռաչեկ Մարիա, Եսման Վիտալիա, Ռումյանցևա Վիկտորիա

Սա հետազոտական ​​նախագիծկատարել են 9-րդ դասարանի աշակերտները։ Դա առաջնակարգ խնդիր է դպրոցականների կողմից ֆիզիկայի 9-րդ դասարանի «Ատոմի կառուցվածքները և ատոմային միջուկը. Ատոմային միջուկների էներգիայի օգտագործումը» թեմայի ուսումնասիրության մեջ։ Նախագծի նպատակն է հստակեցնել միջուկային ռեակցիաների առաջացման պայմանները և ատոմակայանների շահագործման սկզբունքները։

Բեռնել:

Նախադիտում:

Քաղաքային բյուջետային ուսումնական հաստատություն

Միջին հանրակրթական դպրոց № 14

Խորհրդային Միության հերոսի անունը

Անատոլի Պերֆիլև

Գ . Ալեքսանդրով

Հետազոտական ​​աշխատանք ֆիզիկայում

«Միջուկային ռեակցիաներ»

Ավարտված է

աշակերտները

9B դաս.

Ռաչեկ Մարիա,

Ռումյանցևա Վիկտորիա,

Եսման Վիտալիա

ուսուցիչ

Ռոմանովա Օ.Գ.

2015

Ծրագրի պլան

Ներածություն

Տեսական մաս

  • Միջուկային էներգիա.

Եզրակացություն

Մատենագիտություն

Ներածություն

Համապատասխանություն:

Մարդկության առջեւ ծառացած ամենակարեւոր խնդիրներից մեկը էներգետիկ խնդիրն է։ Էներգիայի սպառումն այնքան արագ է աճում, որ ներկայումս հայտնի վառելիքի պաշարները կսպառվեն համեմատաբար կարճ ժամանակում: «Էներգետիկ սովի» խնդիրը չի լուծվում այսպես կոչված վերականգնվող աղբյուրներից ստացվող էներգիայի օգտագործմամբ (գետերի, քամիների, արևի էներգիա, ծովային ալիքներ, Երկրի խորը ջերմությունը), քանի որ դրանք կարող են ապահովել լավագույն դեպքըմեր կարիքների միայն 5-10%-ը: Այս առումով 20-րդ դարի կեսերին անհրաժեշտություն առաջացավ փնտրել էներգիայի նոր աղբյուրներ։

Ներկայում էներգամատակարարման գործում իրական ներդրումն ունի միջուկային էներգիա, այն է՝ ատոմակայաններ (կրճատ՝ ԱԷԿ)։ Ուստի մենք որոշեցինք պարզել, թե արդյոք ատոմակայաններն օգտակար են մարդկությանը։

Աշխատանքի նպատակները.

  1. Պարզեք միջուկային ռեակցիաների առաջացման պայմանները:
  2. Պարզեք ատոմակայանների շահագործման սկզբունքները, ինչպես նաև պարզեք՝ դա լավ, թե վատ ազդեցություն ունի միջավայրըև մեկ անձի համար:

Նպատակին հասնելու համար մենք սահմանել ենք հետևյալըառաջադրանքներ:

  1. Իմացեք ատոմի կառուցվածքը, նրա բաղադրությունը, ինչ է ռադիոակտիվությունը:
  2. Ուսումնասիրեք ուրանի ատոմը: Ուսումնասիրեք միջուկային ռեակցիան:
  3. Ուսումնասիրեք միջուկային շարժիչների շահագործման սկզբունքը:

Հետազոտության մեթոդներ.

  1. Տեսական մաս՝ միջուկային ռեակցիաների վերաբերյալ գրականության ընթերցում։

Տեսական մաս.

Ատոմի և ռադիոակտիվության պատմություն. Ատոմի կառուցվածքը.

Այն ենթադրությունը, որ բոլոր մարմինները կազմված են մանր մասնիկներից, արվել է հին հույն փիլիսոփաներԼևկիպոսը և Դեմոկրիտը մոտ 2500 հազար տարի առաջ։ Այս մասնիկները կոչվում են «ատոմ», ինչը նշանակում է «անբաժանելի»։ Ատոմը նյութի ամենափոքր մասնիկն է, ամենապարզը, որը չունի բաղկացուցիչ մասեր:

Բայց մոտ 19-րդ դարի կեսերին սկսեցին հայտնվել փորձարարական փաստեր, որոնք կասկածի տակ էին դնում ատոմների անբաժանելիության գաղափարը: Այս փորձերի արդյունքները ցույց տվեցին, որ ատոմներն ունեն բարդ կառուցվածք և պարունակում են էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ։

Ամենավառ ապացույցը բարդ կառուցվածքատոմը երևույթի բացահայտումն էրռադիոակտիվությունվերցրել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անրի Բեքերելը 1896 թ. Նա հայտնաբերել է, որ ուրան քիմիական տարրը ինքնաբերաբար (այսինքն՝ առանց արտաքին փոխազդեցության) արձակում է նախկինում անհայտ անտեսանելի ճառագայթներ, որոնք հետագայում անվանվել են։ռադիոակտիվ ճառագայթում. Քանի որ ռադիոակտիվ ճառագայթումը ունի անսովոր հատկություններ, շատ գիտնականներ սկսեցին ուսումնասիրել այն։ Պարզվել է, որ ոչ միայն ուրան, այլեւ որոշ այլ քիմիական տարրեր (օրինակ՝ ռադիումը) նույնպես ինքնաբուխ ռադիոակտիվ ճառագայթներ են արձակում։ Որոշ քիմիական տարրերի ատոմների ինքնաբուխ ճառագայթման ունակությունը սկսեցին անվանել ռադիոակտիվություն (լատիներեն radio-ից՝ ես ճառագայթում եմ և activus՝ արդյունավետ):

Բեքերելը միտք է հղացել՝ արդյոք ցանկացած լյումինեսցենտ չի՞ ուղեկցվում ռենտգենյան ճառագայթներով։ Իր ենթադրությունը ստուգելու համար նա վերցրեց մի քանի միացություններ, այդ թվում՝ ուրանի աղերից մեկը, որը ֆոսֆորացնում է դեղնականաչ լույսը: Այն արևի լույսով լուսավորելուց հետո նա աղը փաթաթեց սև թղթի մեջ և դրեց այն մուգ պահարանում՝ լուսանկարչական ափսեի վրա, որը նույնպես փաթաթված էր սև թղթի մեջ։ Որոշ ժամանակ անց, ցույց տալով ափսեն, Բեքերելը իսկապես տեսավ մի կտոր աղի պատկերը։ Բայց լյումինեսցենտ ճառագայթումչէր կարող անցնել սև թղթի միջով, և միայն ռենտգենյան ճառագայթները կարող էին լուսավորել ափսեը այս պայմաններում: Բեքերելը նույն հաջողությամբ մի քանի անգամ կրկնեց փորձը։ 1896 թվականի փետրվարի վերջին Ֆրանսիայի գիտությունների ակադեմիայի ժողովում նա հանդես եկավ զեկույցով ռենտգենյան ճառագայթներֆոսֆորեսցենտ նյութեր. Որոշ ժամանակ անց Բեկերելի լաբորատորիայում պատահաբար ստեղծվեց ափսե, որի վրա դրված էր ուրանի աղ՝ չճառագայթված արևի լույսից։ Նա, իհարկե, չֆոսֆորեցրեց, բայց ափսեի վրա դրոշմը պարզվեց: Այնուհետև Բեկերելը սկսեց զգալ տարբեր կապերև ուրանի միներալներ (ներառյալ նրանք, որոնք ֆոսֆորեսցենտ չեն ցույց տալիս), ինչպես նաև մետաղական ուրան։ Ափսեն անընդհատ վառվում էր։ Աղի և ափսեի միջև մետաղական խաչ տեղադրելով՝ Բեքերելը ստացավ ափսեի վրա խաչի թույլ եզրագծերը։ Հետո պարզ դարձավ, որ նոր ճառագայթներ են հայտնաբերվել, որոնք անցնում են անթափանց առարկաներով, բայց ռենտգեն չեն։

Բեկերելը կիսվում է իր հայտնագործությամբ այն գիտնականների հետ, ում հետ նա համագործակցել է։ 1898 թվականին Մարի Կյուրին և Պիեռ Կյուրին հայտնաբերեցին թորիումի ռադիոակտիվությունը, իսկ ավելի ուշ նրանք հայտնաբերեցին պոլոնիում և ռադիումի ռադիոակտիվ տարրերը։ Նրանք պարզել են, որ ուրանի բոլոր միացությունները և, առավելապես, ինքը՝ ուրանը, ունեն բնական ռադիոակտիվության հատկություն: Բեքերելը վերադարձավ լյումինոֆորներին, որոնք հետաքրքրում էին իրեն։ Ճիշտ է, նա մեկ այլ խոշոր բացահայտում արեց՝ կապված ռադիոակտիվության հետ։ Մի անգամ հանրային դասախոսության համար Բեքերելին ռադիոակտիվ նյութ էր անհրաժեշտ, նա վերցրեց այն Կյուրիներից և փորձանոթը դրեց ժիլետի գրպանը։ Դասախոսություն կարդալուց հետո նա տերերին է վերադարձրել ռադիոակտիվ պատրաստուկը, իսկ հաջորդ օրը ժիլետի գրպանի տակ գտնվող մարմնի վրա հայտնաբերել է մաշկի կարմրություն՝ փորձանոթի տեսքով։ Բեկերելը Պիեռ Կյուրիին ասաց այս մասին, և նա փորձ արեց. տասը ժամ շարունակ նա կրում էր թեստային խողովակ, որը կապված էր իր նախաբազուկին ռադիումով: Մի քանի օր անց նրա մոտ նույնպես կարմրություն է առաջացել, որն այնուհետ վերածվել է ծանր խոցի, որից տառապել է երկու ամիս։ Այսպիսով, առաջին անգամ բացահայտվեց ռադիոակտիվության կենսաբանական ազդեցությունը։

1899 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Էռնեստ Ռադերֆորդի ղեկավարությամբ անցկացված փորձի արդյունքում պարզվեց, որ ռադիումի ռադիոակտիվ ճառագայթումը անհամասեռ է, այսինքն. ունի բարդ կազմ. Մեջտեղում էլեկտրական լիցք չունեցող հոսանք (ճառագայթում), կողքերում շարված են լիցքավորված մասնիկների 2 հոսք։ Դրական լիցքավորված մասնիկները կոչվում են ալֆա մասնիկներ, որոնք լիովին իոնացված հելիումի ատոմներ են, և բացասական լիցքավորված մասնիկներ՝ բետա մասնիկներ, որոնք էլեկտրոններ են։ Չեզոք կոչվում են գամմա մասնիկներ կամ գամմա քվանտաներ: Գամմա ճառագայթումը, ինչպես հետագայում պարզվեց, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տիրույթներից մեկն է։

Քանի որ հայտնի էր, որ ատոմն ամբողջությամբ չեզոք է, ռադիոակտիվության ֆենոմենը գիտնականներին թույլ տվեց ստեղծել ատոմի մոտավոր մոդել։ Առաջին մարդը, ով դա արեց, անգլիացի ֆիզիկոս Ջոզեֆ Ջոն Թոմսոնն էր, ով 1903 թվականին ստեղծեց ատոմի առաջին մոդելներից մեկը: Մոդելը գնդ էր, որի ողջ ծավալով հավասարաչափ բաշխված էր դրական լիցքը։ Գնդակի ներսում էլեկտրոններ էին, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող էր ստեղծել տատանողական շարժումներիր հավասարակշռության դիրքի շուրջ: Մոդելը ձևով և կառուցվածքով չամիչով տորթ էր հիշեցնում։ Դրական լիցքը բացարձակ արժեքով հավասար է էլեկտրոնների ընդհանուր բացասական լիցքին, հետևաբար ատոմի լիցքը զրոյական է։

Ատոմի կառուցվածքի Թոմսոնի մոդելը փորձնական ստուգման կարիք ուներ, որն ընդունվեց 1911 թվականին Ռադերֆորդի կողմից։ Նա փորձեր է անցկացրել և եկել այն եզրակացության, որ ատոմի մոդելը գնդիկ է, որի կենտրոնում կա դրական լիցքավորված միջուկ, որը զբաղեցնում է ամբողջ ատոմի փոքր ծավալը։ Էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջ, որի զանգվածը շատ ավելի քիչ է։ Ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, քանի որ միջուկի լիցքը հավասար է էլեկտրոնների ընդհանուր լիցքի մոդուլին։ Ռադերֆորդը նաև պարզել է, որ ատոմի միջուկի տրամագիծը մոտ 10 է-14 – 10 -15 մ, այսինքն. այն հարյուր հազարավոր անգամ փոքր է ատոմից: Դա այն միջուկն է, որը փոփոխության է ենթարկվում ռադիոակտիվ փոխակերպումների ժամանակ, այսինքն. ռադիոակտիվությունը որոշ ատոմային միջուկների կարողությունն է ինքնաբերաբար փոխակերպվել այլ միջուկների՝ մասնիկների արտանետմամբ: Մասնիկների գրանցման (տես) համար 1908 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Հանս Գայգերը հորինել է այսպես կոչված Գայգերի հաշվիչը։

Հետագայում ատոմի դրական լիցքավորված մասնիկները կոչվեցին պրոտոններ, իսկ բացասականները՝ նեյտրոններ։ Պրոտոններն ու նեյտրոնները միասին հայտնի են որպես նուկլեոններ։

ուրանի տրոհում. Շղթայական ռեակցիա.

Ուրանի միջուկների տրոհումը նեյտրոններով ռմբակոծության ժամանակ հայտնաբերվել է 1939 թվականին գերմանացի գիտնականներ Օտտո Հանի և Ֆրից Ստրասմանի կողմից։

Դիտարկենք այս երեւույթի մեխանիզմը։ Կլանելով լրացուցիչ նեյտրոն՝ միջուկը գործի է անցնում և դեֆորմացվում՝ ձեռք բերելով երկարավուն ձև։

Միջուկում կան 2 տեսակի ուժեր՝ պրոտոնների միջև ընկած էլեկտրաստատիկ վանող ուժեր, որոնք ձգտում են կոտրել միջուկը, և միջուկային ձգողական ուժեր բոլոր նուկլոնների միջև, որոնց պատճառով միջուկը չի քայքայվում։ Սակայն միջուկային ուժերը փոքր հեռահարության են, ուստի երկարացած միջուկում նրանք այլևս չեն կարող պահել միջուկի այն մասերը, որոնք շատ հեռու են միմյանցից: Էլեկտրաստատիկ ուժերի ազդեցությամբ միջուկը պոկվում է երկու մասի, որոնք մեծ արագությամբ ցրվում են տարբեր ուղղություններով և արտանետում 2-3 նեյտրոն։ մաս ներքին էներգիաանցնում է կինետիկ. Միջուկի բեկորները շրջակա միջավայրում արագ դանդաղում են, ինչի արդյունքում դրանց կինետիկ էներգիան վերածվում է շրջակա միջավայրի ներքին էներգիայի։ Մեծ թվով ուրանի միջուկների միաժամանակյա տրոհման դեպքում ուրանը շրջապատող միջավայրի ներքին էներգիան և, համապատասխանաբար, նրա ջերմաստիճանը մեծանում են։ Այսպիսով, ուրանի միջուկների տրոհման ռեակցիան ընթանում է շրջակա միջավայր էներգիայի արտանետմամբ: Էներգիան հսկայական է: 1 գ ուրանի մեջ առկա բոլոր միջուկների ամբողջական տրոհման դեպքում արտազատվում է այնքան էներգիա, որքան ազատվում է 2,5 տոննա նավթի այրման ժամանակ։ Ատոմային միջուկների ներքին էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու համար, շղթայական ռեակցիաներմիջուկային տրոհում, որը հիմնված է այն փաստի վրա, որ առաջին միջուկի տրոհման ժամանակ արձակված 2-3 նեյտրոնները կարող են մասնակցել դրանք գրավող այլ միջուկների տրոհմանը։ Շղթայական ռեակցիայի շարունակականությունը պահպանելու համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել ուրանի զանգվածը։ Եթե ​​ուրանի զանգվածը չափազանց փոքր է, ապա նեյտրոնները դուրս են թռչում դրանից՝ առանց միջուկի հանդիպելու իրենց ճանապարհին։ Շղթայական ռեակցիան դադարում է։ Որքան մեծ է ուրանի կտորի զանգվածը, այնքան մեծ է դրա չափերը և այնքան երկար է այն ճանապարհը, որով անցնում են նեյտրոնները: Ատոմային միջուկների հետ նեյտրոնների հանդիպելու հավանականությունը մեծանում է։ Համապատասխանաբար աճում են միջուկային տրոհումների և արտանետվող նեյտրոնների թիվը։ Միջուկների տրոհումից հետո առաջացած նեյտրոնների թիվը հավասար է կորցրած նեյտրոնների թվին, ուստի ռեակցիան կարող է շարունակվել։ երկար ժամանակ. Որպեսզի ռեակցիան չդադարի, անհրաժեշտ է ուրանի զանգված վերցնել որոշակի արժեք- քննադատական: Եթե ​​ուրանի զանգվածն ավելի քան կրիտիկական է, ապա ազատ նեյտրոնների կտրուկ աճի արդյունքում շղթայական ռեակցիան հանգեցնում է պայթյունի։

Միջուկային ռեակտոր. Միջուկային ռեակցիա. Ատոմային միջուկների ներքին էներգիայի փոխակերպումը էլեկտրական էներգիա.

Միջուկային ռեակտոր -Սա սարքավորում է, որում իրականացվում է վերահսկվող միջուկային շղթայական ռեակցիա՝ ուղեկցվող էներգիայի արտազատմամբ։ Առաջին միջուկային ռեակտորը, որը կոչվում է SR-1, կառուցվել է 1942 թվականի դեկտեմբերին ԱՄՆ-ում Է.Ֆերմիի ղեկավարությամբ։ Ներկայումս, ըստ ՄԱԳԱՏԷ-ի, աշխարհում կա 441 ռեակտոր՝ 30 երկրներում։ Եվս 44 ռեակտոր կառուցման փուլում է։

Միջուկային ռեակտորում ուրան-235-ը հիմնականում օգտագործվում է որպես տրոհվող նյութ։ Նման ռեակտորը կոչվում է դանդաղ նեյտրոնային ռեակտոր։վարող Նեյտրոնները կարող են լինել տարբեր նյութեր.

  1. Ջուր . Սովորական ջրի՝ որպես մոդերատորի առավելությունները նրա հասանելիությունն են և ցածր արժեքը: Ջրի թերություններն են ցածր ջերմաստիճանեռում (100 °C 1 ատմ ճնշման դեպքում) և ջերմային նեյտրոնների կլանումը։ Առաջին թերությունը վերացվում է առաջնային շղթայում ճնշումը մեծացնելով: Ջրի կողմից ջերմային նեյտրոնների կլանումը փոխհատուցվում է հարստացված ուրանի հիման վրա միջուկային վառելիքի օգտագործմամբ։
  2. Ծանր ջուր . Ծանր ջուրը սովորական ջրից քիչ է տարբերվում իր քիմիական և ջերմաֆիզիկական հատկություններով։ Այն գործնականում չի կլանում նեյտրոնները, ինչը հնարավորություն է տալիս բնական ուրան օգտագործել որպես միջուկային վառելիք ծանր ջրի մոդերատոր ունեցող ռեակտորներում։ Ծանր ջրի թերությունը դրա բարձր արժեքն է:
  3. Գրաֆիտ . Ռեակտորի գրաֆիտը ստանում են արհեստականորեն նավթային կոքսի և ածխի խեժի խառնուրդից։ Նախ, բլոկները սեղմվում են խառնուրդից, այնուհետև այդ բլոկները ջերմային մշակվում են բարձր ջերմաստիճանում: Գրաֆիտը ունի 1,6-1,8 գ/սմ3 խտություն։ Այն սուբլիմացվում է 3800-3900 °C ջերմաստիճանում։ Օդում մինչև 400 °C տաքացված գրաֆիտը բռնկվում է։ Ուստի ուժային ռեակտորներում այն ​​պարունակվում է իներտ գազի (հելիում, ազոտ) մթնոլորտում։
  4. Բերիլիում . Լավագույն հետամնացորդներից մեկը։ Այն ունի բարձր հալման կետ (1282°C) և ջերմային հաղորդունակություն և համատեղելի է ածխաթթու գազի, ջրի, օդի և որոշ հեղուկ մետաղների հետ։ Այնուամենայնիվ, հելիումը հայտնվում է շեմային ռեակցիայի մեջ, հետևաբար արագ նեյտրոններով ինտենսիվ ճառագայթման տակ գազ է կուտակվում բերիլիումի ներսում, որի ճնշման տակ բերիլիումը ուռչում է։ Բերիլիումի օգտագործումը նույնպես սահմանափակված է նրա բարձր գնով։ Բացի այդ, բերիլիումը և նրա միացությունները շատ թունավոր են: Բերիլիումն օգտագործվում է հետազոտական ​​ռեակտորների միջուկում ռեֆլեկտորներ և ջրի տեղահանիչներ պատրաստելու համար:

Դանդաղ նեյտրոնային ռեակտորի մասերմիջուկում կա միջուկային վառելիք՝ ուրանի ձողերի և նեյտրոնային մոդերատորի (օրինակ՝ ջուր) տեսքով, ռեֆլեկտոր (նյութի շերտ, որը շրջապատում է միջուկը) և բետոնից պատրաստված պաշտպանիչ պատյան։ Ռեակցիան կառավարվում է հսկիչ ձողերով, որոնք արդյունավետորեն կլանում են նեյտրոնները: Ռեակտորը գործարկելու համար դրանք աստիճանաբար հանվում են միջուկից։ Այս ռեակցիայի ընթացքում առաջացած նեյտրոններն ու միջուկների բեկորները, մեծ արագությամբ իրարից բաժանվելով, ընկնում են ջուրը, բախվում ջրածնի և թթվածնի ատոմների միջուկներին և տալիս նրանց կինետիկ էներգիայի մի մասը։ Միաժամանակ ջուրը տաքանում է, և որոշ ժամանակ անց դանդաղեցված նեյտրոնները կրկին ընկնում են ուրանի ձողերի մեջ և մասնակցում միջուկային տրոհմանը։ Ակտիվ գոտին խողովակների միջոցով միացված է ջերմափոխանակիչին՝ կազմելով առաջին փակ շղթան։ Պոմպերն ապահովում են ջրի շրջանառությունը դրանում։ Ջեռուցվող ջուրն անցնում է ջերմափոխանակիչով, տաքացնում է ջուրը երկրորդական կծիկի մեջ և վերածում գոլորշու։ Այսպիսով, միջուկի ջուրը ծառայում է ոչ միայն որպես նեյտրոնային մոդերատոր, այլ նաև որպես ջերմություն հեռացնող հովացուցիչ նյութ: Այն բանից հետո, երբ գոլորշու էներգիան կծիկի մեջ վերածվում է էլեկտրական էներգիայի: Գոլորշին պտտում է տուրբինը, որը շարժում է գեներատորի ռոտորը։ էլեկտրական հոսանք. Արտանետվող գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր և վերածվում ջրի։ Այնուհետեւ ամբողջ ցիկլը կրկնվում է:

միջուկային շարժիչօգտագործում է միջուկային տրոհման կամ միաձուլման էներգիան՝ ռեակտիվ մղում ստեղծելու համար: Ավանդական միջուկային շարժիչը, որպես ամբողջություն, միջուկային ռեակտորի և բուն շարժիչի նախագծումն է: Աշխատանքային հեղուկը (ավելի հաճախ՝ ամոնիակ կամ ջրածին) տանկից մատակարարվում է ռեակտորի միջուկ, որտեղ, անցնելով միջուկային քայքայման ռեակցիայի միջոցով տաքացվող ալիքներով, այն տաքացվում է մինչև բարձր ջերմաստիճան, այնուհետև արտանետվում վարդակից՝ ստեղծելով ռեակտիվ մղում։ .

Միջուկային էներգիա.

Միջուկային էներգիա- տեխնոլոգիայի ոլորտ, որը հիմնված է ատոմային միջուկների տրոհման ռեակցիայի օգտագործման վրա՝ ջերմություն առաջացնելու և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Միջուկային էներգիայի ոլորտն առավել նշանակալից է Ֆրանսիայում, Բելգիայում, Ֆինլանդիայում, Շվեդիայում, Բուլղարիայում և Շվեյցարիայում, այսինքն. այն արդյունաբերական երկրներում, որտեղ բավարար բնական էներգիայի պաշարներ չկան։ Այս երկրներն իրենց էլեկտրաէներգիայի քառորդ ու կեսն արտադրում են ատոմակայաններից:

Առաջին եվրոպական ռեակտորը ստեղծվել է 1946 թվականին Խորհրդային Միությունում՝ Իգոր Վասիլևիչ Կուրչատովի ղեկավարությամբ։ 1954 թվականին Օբնինսկում շահագործման է հանձնվել առաջին ատոմակայանը։ ԱԷԿ-ի առավելությունները.

  1. Հիմնական առավելությունը վառելիքի աղբյուրներից գործնական անկախությունն է՝ օգտագործվող վառելիքի փոքր քանակության պատճառով: Ռուսաստանում դա հատկապես կարևոր է եվրոպական մասում, քանի որ Սիբիրից ածուխի առաքումը չափազանց թանկ է։ Ատոմակայանի շահագործումը շատ ավելի էժան է, քան ՋԷԿ-ը։ Ճիշտ է, ՋԷԿ-ի կառուցումն ավելի էժան է, քան ատոմակայանի կառուցումը։
  2. Ատոմակայանի հսկայական առավելությունը շրջակա միջավայրի հարաբերական մաքրությունն է: ՋԷԿ-երում վնասակար նյութերի տարեկան ընդհանուր արտանետումները կազմում են տարեկան մոտավորապես 13000 տոննա գազի և 165000 տոննա ածխի փոշիացված ՋԷԿ-երի համար: Ատոմակայաններում նման արտանետումներ չկան։ ՋԷԿ-երը վառելիքի օքսիդացման համար տարեկան սպառում են 8 մլն տոննա թթվածին, մինչդեռ ատոմակայաններն ընդհանրապես թթվածին չեն սպառում։ Բացի այդ, ածխի գործարանը տալիս է ռադիոակտիվ նյութերի ավելի բարձր հատուկ արտազատում: Ածուխը միշտ պարունակում է բնական ռադիոակտիվ նյութեր, երբ ածուխն այրվում է, դրանք գրեթե ամբողջությամբ մտնում են արտաքին միջավայր։ ՋԷԿ-երի ռադիոնուկլիդների մեծ մասը երկարակյաց է: Ատոմակայանների ռադիոնուկլիդների մեծ մասը արագ քայքայվում է՝ վերածվելով ոչ ռադիոակտիվների։
  3. Երկրների մեծ մասի, այդ թվում՝ Ռուսաստանի համար, ատոմակայաններում էլեկտրաէներգիայի արտադրությունն ավելի թանկ չէ, քան փոշիացված ածխի և, առավել ևս, գազով նավթային ջերմաէլեկտրակայաններում: Ատոմակայանների առավելությունը արտադրված էլեկտրաէներգիայի ինքնարժեքում հատկապես նկատելի է 1970-ականների սկզբին սկսված այսպես կոչված էներգետիկ ճգնաժամերի ժամանակ։ Նավթի գների անկումը ավտոմատ կերպով նվազեցնում է ատոմակայանների մրցունակությունը։

Միջուկային շարժիչների օգտագործումը ժամանակակից ժամանակներում.

Ինչպես որ միջուկային ֆիզիկաԱտոմակայանների ստեղծման հեռանկարն ավելի ու ավելի հստակ էր երևում։ Այս ուղղությամբ առաջին գործնական քայլն արվել է Սովետական ​​Միությունորտեղ 1954 թ կառուցվել է ատոմակայան։

1959 թ ԽՍՀՄ դրոշի ներքո շահագործման է հանձնվել աշխարհում առաջին միջուկային շարժիչով նավը՝ «Լենինի» սառցահատը, որը հաջողությամբ առաջնորդում է առևտրային նավերը Արկտիկայի դժվարին պայմաններում։

IN վերջին տարիները 19-րդ դարում արկտիկական ժամացույց մտան խորհրդային հզոր միջուկային էներգիայով աշխատող «Արկտիկա» և «Սիբիր» սառցահատները...

Միջուկային էներգիան հատկապես մեծ հնարավորություններ է բացել սուզանավերի համար՝ հնարավորություն տալով լուծել ամենաշատից երկուսը իրական խնդիրներ- բարձրացնել ստորջրյա արագությունը և ավելացնել ջրի տակ լողալու տևողությունը՝ առանց մակերեսի: Ի վերջո, ամենաառաջադեմ դիզելային-էլեկտրական սուզանավերը ջրի տակ չեն կարող զարգացնել ավելի քան 18-20 հանգույց, և նույնիսկ այս արագությունը պահպանվում է ընդամենը մոտ մեկ ժամ, որից հետո նրանք ստիպված են լինում մակերես դուրս գալ մարտկոցները լիցքավորելու համար։

Նման պայմաններում ԽՄԿԿ Կենտկոմի և խորհրդային կառավարության ցուցումով մեր երկրում ամենակարճ ժամկետներում ստեղծվեց ատոմային սուզանավերի նավատորմ։ Խորհրդային միջուկային էներգիայով աշխատող սուզանավերը բազմիցս հատել են Հյուսիսային սառուցյալ օվկիանոսը սառույցի տակ, հայտնվել Հյուսիսային բևեռի շրջանում: ԽՄԿԿ XXIII համագումարի նախօրեին միջուկային սուզանավերի խումբը շրջեց աշխարհը՝ անցնելով մոտ 22 հազար մղոն ջրի տակով, առանց երես դուրս գալու…

Միջուկային սուզանավի և գոլորշու էներգիայով աշխատող սուզանավի հիմնական տարբերությունը գոլորշու կաթսայի փոխարինումն է ռեակտորով, որում իրականացվում է միջուկային վառելիքի ատոմների տրոհման վերահսկվող շղթայական ռեակցիա՝ գոլորշու մեջ գոլորշի արտադրելու համար օգտագործվող ջերմության արտազատմամբ։ գեներատոր.

Սուզանավերի համար ստեղծված ատոմակայան իրական հեռանկարոչ միայն մակերեւութային նավերին արագությամբ հասնելու, այլեւ նրանց գերազանցելու համար: Ինչպես գիտենք, սուզված վիճակում սուզանավը ալիքային դիմադրություն չի ունենում, որի հաղթահարման համար արագընթաց մակերեսային տեղաշարժով նավերը ծախսում են էլեկտրակայանի հզորության մեծ մասը:

Ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը.

Ճառագայթումն իր բնույթով վնասակար է կյանքի համար։ Ճառագայթման փոքր չափաբաժինները կարող են «սկսել» դեռևս լիովին չհասկացված իրադարձությունների շղթան, որը հանգեցնում է քաղցկեղի կամ գենետիկական վնասների: Բարձր չափաբաժիններով ճառագայթումը կարող է ոչնչացնել բջիջները, վնասել օրգանների հյուսվածքները և առաջացնել օրգանիզմի մահ։ Ճառագայթման բարձր չափաբաժիններից առաջացած վնասը սովորաբար դրսևորվում է ժամերի կամ օրերի ընթացքում: Քաղցկեղները, սակայն, հայտնվում են վարակվելուց շատ տարիներ անց, սովորաբար ոչ շուտ, քան մեկ-երկու տասնամյակ: Իսկ գենետիկական ապարատի վնասման հետևանքով առաջացած բնածին արատները և ժառանգական այլ հիվանդություններ, ըստ սահմանման, ի հայտ են գալիս միայն հաջորդ կամ հաջորդ սերունդներում. դրանք երեխաներ, թոռներ և ճառագայթահարված անհատի ավելի հեռավոր ժառանգներ են:

Կախված ճառագայթման տեսակից, ճառագայթման չափաբաժնից և դրա պայմաններից. տարբեր տեսակներճառագայթային վնասվածք. Սրանք են սուր ճառագայթային հիվանդությունը (ARS) - արտաքին ազդեցությունից, ARS - ներքին ազդեցությունից, քրոնիկ ճառագայթային հիվանդությունը, տարբեր կլինիկական ձևեր առանձին օրգանների գերակշռող տեղային վնասվածքներով, որոնք կարող են բնութագրվել սուր, ենթասուր կամ քրոնիկ ընթացքով. սրանք երկարաժամկետ հետևանքներ են, որոնց թվում ամենաէականը չարորակ ուռուցքների առաջացումն է. դեգեներատիվ և դիստրոֆիկ պրոցեսներ (կատարակտ, ստերիլություն, սկլերոտիկ փոփոխություններ): Սա ներառում է նաև գենետիկական հետևանքները, որոնք նկատվում են մերկացած ծնողների սերունդների մոտ: Իոնացնող ճառագայթները, որոնք առաջացնում են դրանց զարգացումը, բարձր թափանցող ունակության շնորհիվ ազդում են հյուսվածքների, բջիջների, ներբջջային կառուցվածքների, մոլեկուլների և ատոմների վրա մարմնի ցանկացած մասում։

Կենդանի էակները տարբեր կերպ են արձագանքում ճառագայթման ազդեցությանը, իսկ ճառագայթային ռեակցիաների զարգացումը մեծապես կախված է ճառագայթման չափաբաժնից։ Հետևաբար, նպատակահարմար է տարբերակել՝ 1) փոքր չափաբաժինների ազդեցությունը՝ մինչև մոտ 10 ռադ; 2) ազդեցություն միջին չափաբաժինների հետ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են թերապևտիկ նպատակներով, որոնք սահմանակից են բարձր չափաբաժինների ազդեցության իրենց վերին սահմանին: Ճառագայթման ենթարկվելիս լինում են անմիջապես առաջացող ռեակցիաներ, վաղ ռեակցիաներ, ինչպես նաև ուշ (հեռավոր) դրսևորումներ։ Ճառագայթման վերջնական արդյունքը հաճախ մեծապես կախված է դոզայի արագությունից, տարբեր պայմաններճառագայթման և հատկապես ճառագայթման բնույթի վրա։ Սա վերաբերում է նաև կլինիկական պրակտիկայում թերապևտիկ նպատակներով ճառագայթման կիրառման ոլորտին։

Ճառագայթումը տարբեր կերպ է ազդում մարդկանց վրա՝ կախված սեռից և տարիքից, մարմնի վիճակից, նրա իմունային համակարգից և այլն, սակայն այն հատկապես ուժեղ է նորածինների, երեխաների և դեռահասների վրա:

Քաղցկեղը մարդու ցածր չափաբաժինների ազդեցության բոլոր հետևանքներից ամենալուրջն է: Ընդարձակ հարցումներ, որոնք ընդգրկում են 100000 փրկվածների ատոմային ռմբակոծություններՀիրոսիման և Նագասակին ցույց են տվել, որ մինչ այժմ քաղցկեղը այս բնակչության խմբում ավելորդ մահացության միակ պատճառն է:

Եզրակացություն.

Հետազոտություններ կատարելուց հետո պարզեցինք, որ միջուկային վառելիքը և միջուկային շարժիչները մեծ օգուտներ են բերում մարդկանց։ Դրանց շնորհիվ մարդը գտել է ջերմության և էներգիայի էժան աղբյուրներ (մեկ ատոմակայանը մարդու համար փոխարինում է մի քանի տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր սովորական ջերմաէլեկտրակայանների), կարողացել է սառույցի միջով հասնել Հյուսիսային բևեռ և սուզվել հատակը։ օվկիանոսի. Բայց այս ամենը գործում է միայն այն դեպքում, երբ այն ճիշտ է կիրառվում, այսինքն. ճիշտ չափով և միայն խաղաղ նպատակներով։ Ատոմակայանների (Չեռնոբիլ, Ֆուկուսիմա) և ատոմային ռումբերի (Հիրոսիմա և Նագասակի) պայթյունների բազմաթիվ դեպքեր են գրանցվել։

Բայց ոչ ոք պաշտպանված չէ ռադիոակտիվ թափոնների հետեւանքներից։ Շատ մարդիկ տառապում են ճառագայթային հիվանդությամբ և ճառագայթման հետևանքով առաջացած քաղցկեղով: Բայց մենք կարծում ենք, որ մի քանի տարի հետո գիտնականները կգտնեն ռադիոակտիվ թափոնները առանց առողջությանը վնաս հասցնելու մեթոդներ և այս բոլոր հիվանդությունների համար դեղամիջոցներ կհորինեն։

Մատենագիտություն.

  1. A. V. Pyoryshkin, E. M. Gutnik. «Ֆիզիկայի դասագիրք 9-րդ դասարանի համար».
  2. Գ.Քեսլեր. «Միջուկային էներգիա».
  3. R. G. Perelman. «Միջուկային շարժիչներ».
  4. Է.Ռադերֆորդ. Ընտրված գիտական ​​աշխատություններ. Ատոմի կառուցվածքը և արհեստական ​​փոխակերպումը.
  5. https://en.wikipedia.org
Նախադիտում:

Ներկայացումների նախադիտումն օգտագործելու համար ստեղծեք ձեր համար հաշիվ ( հաշիվ) Google և մուտք գործեք՝

Իսկ միջուկային էներգիան ինչպես ստեղծագործական (ատոմային էներգիա), այնպես էլ ավերիչ (ատոմային ռումբ) նպատակներով օգտագործելու կարողությունը դարձել է, թերեւս, վերջին քսաներորդ դարի ամենանշանակալի գյուտերից մեկը։ Դե, այդ ամբողջ ահռելի ուժի հիմքում, որը թաքնված է փոքրիկ ատոմի աղիքներում, միջուկային ռեակցիաներն են:

Որոնք են միջուկային ռեակցիաները

Ֆիզիկայի մեջ միջուկային ռեակցիաները հասկացվում են որպես ատոմային միջուկի փոխազդեցության գործընթաց իրեն նման այլ միջուկի կամ տարբեր տարրական մասնիկների հետ, որի արդյունքում փոխվում է միջուկի կազմը և կառուցվածքը։

Միջուկային ռեակցիաների մի փոքր պատմություն

Պատմության մեջ առաջին միջուկային ռեակցիան իրականացվել է մեծ գիտնական Ռադերֆորդի կողմից դեռևս 1919 թվականին միջուկների քայքայման արտադրանքներում պրոտոններ հայտնաբերելու փորձերի ժամանակ: Գիտնականը ռմբակոծել է ազոտի ատոմները ալֆա մասնիկներով, և երբ մասնիկները բախվել են, տեղի է ունեցել միջուկային ռեակցիա։

Եվ ահա թե ինչպես էր այս միջուկային ռեակցիայի հավասարումը։ Ռադերֆորդին վերագրվում է միջուկային ռեակցիաների հայտնաբերումը:

Դրան հաջորդեցին գիտնականների բազմաթիվ փորձեր իրականացման վերաբերյալ տարբեր տեսակներմիջուկային ռեակցիաները, օրինակ՝ միջուկային ռեակցիան, որն առաջացել է նեյտրոններով ատոմային միջուկների ռմբակոծմամբ, որն իրականացրել է ականավոր իտալացի ֆիզիկոս Է.Ֆերմին, շատ հետաքրքիր և նշանակալից էր գիտության համար։ Մասնավորապես, Ֆերմին հայտնաբերել է, որ միջուկային փոխակերպումները կարող են առաջացնել ոչ միայն արագ նեյտրոնները, այլև դանդաղները, որոնք շարժվում են ջերմային արագություններով։ Ի դեպ, ջերմաստիճանի ազդեցության հետեւանքով առաջացած միջուկային ռեակցիաները կոչվում են ջերմամիջուկային։ Ինչ վերաբերում է նեյտրոնների ազդեցության տակ միջուկային ռեակցիաներին, ապա դրանք շատ արագ ստացան գիտության մեջ իրենց զարգացումը, և էլ ինչ, կարդացեք դրա մասին հետագա:

Միջուկային ռեակցիայի բնորոշ բանաձև.

Ինչ միջուկային ռեակցիաներ կան ֆիզիկայում

Ընդհանուր առմամբ, ներկայումս հայտնի միջուկային ռեակցիաները կարելի է բաժանել.

  • միջուկային տրոհում
  • ջերմամիջուկային ռեակցիաներ

Ստորև մանրամասն գրում ենք դրանցից յուրաքանչյուրի մասին։

ատոմային միջուկների տրոհում

Ատոմային միջուկների տրոհման ռեակցիան ենթադրում է ատոմի իրական միջուկի տարրալուծում երկու մասի։ 1939 թվականին գերմանացի գիտնականներ Օ. Հանը և Ֆ. Ստրասմանը հայտնաբերեցին ատոմային տրոհումը, շարունակելով իրենց գիտական ​​նախորդների հետազոտությունները, նրանք պարզեցին, որ երբ ուրանը ռմբակոծվում է նեյտրոններով, առաջանում են Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի միջին մասի տարրեր, մասնավորապես՝ ռադիոակտիվ իզոտոպներ։ բարիում, կրիպտոն և որոշ այլ տարրեր: Ցավոք, այս գիտելիքը սկզբում օգտագործվել է սարսափելի, կործանարար նպատակներով, քանի որ երկրորդ Համաշխարհային պատերազմև գերմանացիները, իսկ մյուս կողմից՝ ամերիկացի և սովետական ​​գիտնականները մրցավազքում էին միջուկային զենք մշակելու համար (ուրանի միջուկային ռեակցիայի հիման վրա), որն ավարտվեց ճապոնական Հիրոսիմա և Նագասակի քաղաքների տխրահռչակ «միջուկային սնկով»:

Բայց վերադառնանք ֆիզիկային, ուրանի միջուկային ռեակցիան իր միջուկի պառակտման ժամանակ ունի նույն վիթխարի էներգիան, որը գիտությունը կարողացել է ծառայել իրեն: Ինչպե՞ս է տեղի ունենում նման միջուկային ռեակցիա: Ինչպես վերևում գրեցինք, դա տեղի է ունենում ուրանի ատոմի միջուկի ռմբակոծման պատճառով նեյտրոններով, որից միջուկը բաժանվում է, և առաջանում է հսկայական կինետիկ էներգիա՝ 200 ՄէՎ կարգի։ Բայց ամենահետաքրքիրն այն է, որ որպես նեյտրոնի հետ բախումից ուրանի միջուկի միջուկային տրոհման ռեակցիայի արդյունք, կան մի քանի ազատ նոր նեյտրոններ, որոնք, իր հերթին, բախվում են նոր միջուկների, բաժանում դրանք և այլն։ Արդյունքում, կան ավելի շատ նեյտրոններ և ավելի շատ ուրանի միջուկներ, որոնք պառակտվել են դրանց հետ բախումից. տեղի է ունենում իրական միջուկային շղթայական ռեակցիա:

Ահա թե ինչպես է այն երևում դիագրամում.

Այս դեպքում նեյտրոնների բազմապատկման գործակիցը պետք է ավելի մեծ լինի, քան միասնությունը, սա անհրաժեշտ պայման է նման միջուկային ռեակցիայի համար: Այսինքն՝ միջուկների քայքայվելուց հետո ձևավորված նեյտրոնների յուրաքանչյուր հաջորդ սերնդում դրանք պետք է ավելի շատ լինեն, քան նախորդում։

Հարկ է նշել, որ համանման սկզբունքի համաձայն՝ ռմբակոծման ժամանակ միջուկային ռեակցիաները կարող են տեղի ունենալ նաև որոշ այլ տարրերի ատոմների միջուկների տրոհման ժամանակ՝ այն նրբերանգներով, որ միջուկները կարող են ռմբակոծվել տարրական տարրական մասնիկներով, և Նման միջուկային ռեակցիաների արգասիքները կտարբերվեն՝ դրանք ավելի մանրամասն նկարագրելու համար։ , մեզ անհրաժեշտ է մի ամբողջ գիտական ​​մենագրություն։

ջերմամիջուկային ռեակցիաներ

Ջերմամիջուկային ռեակցիաները հիմնված են միաձուլման ռեակցիաների վրա, այսինքն, ըստ էության, գործընթացը հակառակ է տրոհմանը, ատոմների միջուկները չեն բաժանվում մասերի, այլ ավելի շուտ միաձուլվում են միմյանց հետ: Այն նաև շատ էներգիա է ազատում:

Ջերմամիջուկային ռեակցիաները, ինչպես ենթադրում է անունը (թերմո - ջերմաստիճան) կարող են տեղի ունենալ միայն շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Ի վերջո, որպեսզի ատոմների երկու միջուկները միաձուլվեն, նրանք պետք է մոտենան միմյանց շատ մոտ տարածության՝ միաժամանակ հաղթահարելով իրենց դրական լիցքերի էլեկտրական վանումը, դա հնարավոր է, երբ կա մեծ կինետիկ էներգիա, որն իր հերթին. հնարավոր է բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Հարկ է նշել, որ ջրածնի ջերմամիջուկային ռեակցիաները տեղի չեն ունենում, սակայն, ոչ միայն դրա, այլև այլ աստղերի վրա, նույնիսկ կարելի է ասել, որ հենց դա է ընկած ցանկացած աստղի նրանց բնույթի հիմքում:

Միջուկային ռեակցիաների տեսանյութ

Եվ վերջապես ուսումնական տեսահոլովակ մեր հոդվածի՝ միջուկային ռեակցիաների թեմայով։

Դրանք բաժանվում են 2 դասի՝ ջերմամիջուկային ռեակցիաներ և ռեակցիաներ միջուկային մասնիկների ազդեցության տակ և միջուկային տրոհում։ Առաջինները պահանջում են ~ մի քանի միլիոն աստիճան ջերմաստիճան դրանց իրականացման համար և տեղի են ունենում միայն աստղերի ինտերիերում կամ H- ռումբերի պայթյունների ժամանակ: Վերջիններս առաջանում են մթնոլորտում և լիթոսֆերայում՝ տիեզերական ճառագայթման և Երկրի վերին թաղանթների միջուկային ակտիվ մասնիկների պատճառով։ Տիեզերական արագ մասնիկները (միջին էներգիան ~ 2 10 9 էՎ), ներթափանցելով Երկրի մթնոլորտ, հաճախ հանգեցնում են մթնոլորտի ատոմների (N, O) ամբողջական պառակտմանը ավելի թեթև միջուկային բեկորների, ներառյալ. նեյտրոններ։Վերջինիս առաջացման արագությունը հասնում է 2,6 նեյտրոնի (սմ -2 վրկ -1)։ Նեյտրոնները փոխազդում են հիմնականում մթնոլորտային N-ի հետ՝ ապահովելով ռադիոակտիվ նյութերի մշտական ​​արտադրություն իզոտոպներածխածին C 14 (T 1/2 = 5568 տարի) և տրիտում H 3 (T 1/2 = 12,26 տարի) ըստ հետևյալ ռեակցիաների N 14 + Պ\u003d C 14 + H 1; N 14+ n\u003d C 12 + H 3: Երկրի մթնոլորտում ռադիոածխածնի տարեկան գոյացումը կազմում է մոտ 10 կգ։ Նշվել է նաև մթնոլորտում ռադիոակտիվ Be 7 և Cl 39 ձևավորումը։ Միջուկային ռեակցիաները լիթոսֆերայում տեղի են ունենում հիմնականում α-մասնիկների և նեյտրոնների պատճառով, որոնք առաջանում են երկարատև ռադիոակտիվ տարրերի (հիմնականում U և Th) քայքայման արդյունքում։ Հարկ է նշել He 3-ի կուտակումը Li պարունակող որոշ մլ-երում (տես. Հելիումի իզոտոպները երկրաբանության մեջ),նեոնի առանձին իզոտոպների ձևավորումը էքսենիտում, մոնազիտում և այլ մ-լահներում՝ ըստ ռեակցիաների՝ O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + Պ; Fe 19 + He \u003d Na 22 + Պ; Na 22 → Ne 22. Արգոնի իզոտոպների առաջացումը ռադիոակտիվ նյութերում ըստ ռեակցիաների՝ Cl 35 + Ոչ = Ar 38 + n; Cl 35 + He \u003d K 38 + H 1; Կ 38 → Ար 38։ Ուրանի ինքնաբուխ և նեյտրոնային տրոհման ժամանակ նկատվում է կրիպտոնի և քսենոնի ծանր իզոտոպների ձևավորում։ (տես Քսենոնի բացարձակ տարիքի որոշման մեթոդ):Լիտոսֆերայի մ-լախում ատոմային միջուկների արհեստական ​​տրոհումն առաջացնում է որոշակի իզոտոպների կուտակում m-la-ի զանգվածի 10 -9 -10 -12%-ի չափով։

  • - ատոմային միջուկների փոխակերպումներ՝ կապված դրանց փոխազդեցության հետ տարրական մասնիկներկամ իրար հետ...
  • - նեյտրոնների կողմից ծանր միջուկների տրոհման ճյուղավորված շղթայական ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում նեյտրոնների թիվը կտրուկ աճում է և կարող է առաջանալ ինքնավար տրոհման գործընթաց…

    Ժամանակակից բնական գիտության սկիզբը

  • - զինամթերք, որի վնասակար ազդեցությունը հիմնված է միջուկային պայթյունի էներգիայի օգտագործման վրա. Դրանք ներառում են հրթիռների և տորպեդների միջուկային մարտագլխիկներ, միջուկային ռումբեր, հրետանային արկեր, խորքային լիցքեր, ականներ ...

    Ռազմական տերմինների բառարան

  • Իրավաբանական տերմինների բառարան

  • - ....

    Տնտեսագիտության և իրավունքի հանրագիտարանային բառարան

  • - 1995 թվականի հոկտեմբերի 20-ի «Ատոմային էներգիայի օգտագործման մասին» դաշնային օրենքի սահմանման համաձայն, «նյութեր, որոնք պարունակում են կամ կարող են վերարտադրել տրոհվող միջուկային նյութեր» ...

    Մեծ Օրենքի բառարան

  • - snurps, փոքր միջուկային ՌՆԹ փոքր չափսկապված տարասեռ միջուկային ՌՆԹ-ի հետ , միջուկի փոքր ռիբոնուկլեոպրոտեինային հատիկների մասն են կազմում ...
  • - Տես փոքր միջուկային...

    Մոլեկուլային կենսաբանություն և գենետիկա. Բառարան

  • - միջուկային ռեակցիաներ, որոնցում ընկնող մասնիկը էներգիա է փոխանցում ոչ թե ողջ թիրախային միջուկին, այլ առանձին: նուկլոն կամ նուկլեոնների խումբ այս միջուկում։ P.I-ում։ Ռ. բարդ միջուկ չի գոյանում։

    Բնական գիտություն. Հանրագիտարանային բառարան

  • - ատոմակայաններում տեղի ունեցող վթարներ. Միջուկային վթարի ժամանակ շրջակա միջավայրի ռադիոակտիվ աղտոտումը կտրուկ ավելանում է ...

    Էկոլոգիական բառարան

  • - միջուկների ատոմների փոխակերպումը այլ միջուկների, տարրական մասնիկների կամ գամմա քվանտների հետ բախվելիս: Երբ ծանր միջուկները ռմբակոծվում են ավելի թեթև միջուկներով, ստացվում են բոլոր տրանսուրանի տարրերը ...

    Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան

  • - միջուկային գործընթացներ, որոնցում ատոմային միջուկ ներմուծված էներգիան փոխանցվում է հիմնականում նուկլեոնների մեկ կամ փոքր խմբին ...

    Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

  • - ՈՒՂԻՂ միջուկային ռեակցիաներ - միջուկային ռեակցիաներ, որոնցում ընկած մասնիկը էներգիա է փոխանցում ոչ թե ողջ թիրախային միջուկին, այլ այս միջուկի առանձին նուկլեոնին կամ նուկլեոնների խմբին: Ուղղակի միջուկային ռեակցիաներում ոչ մի միացություն չի առաջանում ...
  • - տես Միջուկային շղթայական ռեակցիաներ ...

    Մեծ հանրագիտարանային բառարան

  • - ատոմային միջուկների փոխակերպման ռեակցիաները տարրական մասնիկների, բ-քվանտների կամ միմյանց հետ փոխազդելու ժամանակ. Առաջին անգամ ուսումնասիրվել է Էռնեստ Ռադերֆորդի կողմից 1919 թվականին...

    Մեծ հանրագիտարանային բառարան

  • - ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ Շղթայական ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ - ատոմային միջուկների տրոհման ինքնապահպանվող ռեակցիաներ նեյտրոնների ազդեցության տակ այն պայմաններում, երբ տրոհման յուրաքանչյուր իրադարձություն ուղեկցվում է առնվազն 1 նեյտրոնի արտանետմամբ, որն ապահովում է…

    Մեծ հանրագիտարանային բառարան

«ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ» գրքերում

Միջուկային Եվրահրթիռներ

Զուտ գաղտնի գրքից [Վաշինգտոնում դեսպանը ԱՄՆ վեց նախագահների օրոք (1962-1986)] հեղինակ Դոբրինին Անատոլի Ֆեդորովիչ

Գլուխ 6 Երկրպագել բնությանը. Առասպելներ բնության մասին

Հայաստանի առասպելներ գրքից հեղինակ Անանիկյան Մարտիրոս Ա

Գլուխ 6 Երկրպագել բնությանը. Առասպելներ բնության մասին

Միջուկային Ռոբինսոններ

Ռումբ գրքից. Ատոմային անդրաշխարհի գաղտնիքներն ու կրքերը հեղինակ Պեստով Ստանիսլավ Վասիլևիչ

Միջուկային Ռոբինսոններ 50-ականների վերջին Խրուշչովը շատ հետաքրքրված էր ռազմական ինժեներների կողմից առաջարկված մեկ նախագծով: Դրա էությունը ԱՄՆ-ի Ատլանտյան օվկիանոսի ափերի մոտ արհեստական ​​կղզիների ստեղծումն էր: Մտածվում էր այսպես. գողերի մութ գիշերը հզոր չոր բեռնատար նավեր են ճանապարհ ընկնում

Միջուկային հավակնություն

Արթնացեք գրքից: Գոյատևեք և բարգավաճեք գալիք տնտեսական քաոսի մեջ հեղինակ Չալաբի Էլ

Միջուկային հավակնություններ 2003 թվականի երկրորդ կեսին աշխարհն իմացավ, որ Իրանի ուրանի հարստացման ծրագիրն ավելի առաջադեմ է, քան նախկինում ենթադրվում էր, և որ մի քանի տարի հետո Իրանը կդառնա միջուկային զենք: Մեջբերենք ամերիկացու խոսքերը պաշտոնական, ներգրավված

Միջուկային վաճառք

Ինֆոբիզնեսն ամբողջ հզորությամբ գրքից [Վաճառքի կրկնապատկում] հեղինակ Պարաբելում Անդրեյ Ալեքսեևիչ

Nuclear Sales Japan-ը ներկայումս փորձարկում է հետաքրքիր մոդել: Մի ընկերություն, որն իրականացրել է հաճախորդների հետազոտություն, բազմաթիվ պայմանագրեր է կնքել տարբեր ընկերությունների հետ, որոնք կարիք ունեն Հետադարձ կապիրենցից թիրախային լսարաններ. Նրանք խանութ են բացել անվճար իրերի համար,

«Միջուկային ճամպրուկներ»

Անհայտ, Մերժված կամ Թաքնված գրքից հեղինակ Ցարևա Իրինա Բորիսովնա

«ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ճամպրուկներ» Սա ավելի սառն է, քան հայտնի «ճամպրուկները՝ կոմպրոմատներով», այսպես կոչված «միջուկային ճամպրուկների» շուրջ անշտապ, երկար-բարակ սկանդալ է ծավալվում.Ամեն ինչ սկսվեց անվտանգության նախկին քարտուղարի սենսացիոն հայտարարությունից Ռուսաստանի Դաշնության խորհուրդ.

Բնության, օրենքների և օրենքների բնույթի մասին

Պարզ բառեր գրքից հեղինակը՝ Օզորնին Պրոխորը

Բնության, օրենքների և օրենքների էության մասին Այն, ինչ երեկ անհեթեթ էր, այսօր դարձել է բնության օրենքը: Օրենքները փոխվում են. բնությունը մնում է նույնը

Միջուկային ռեակցիաներ և էլեկտրական լիցք

Նեյտրինո - ատոմի ուրվական մասնիկ գրքից հեղինակ Ասիմով Իսահակ

Միջուկային ռեակցիաները և էլեկտրական լիցքը Երբ 1990-ականներին ֆիզիկոսները սկսեցին ավելի հստակ հասկանալ ատոմի կառուցվածքը, նրանք հայտնաբերեցին, որ դրա առնվազն որոշ մասեր կրում են էլեկտրական լիցք: Օրինակ՝ էլեկտրոնները, որոնք լրացնում են ատոմի արտաքին հատվածները

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Գրքից Ատոմային էներգիառազմական նպատակներով հեղինակ Սմիթ Հենրի Դևոլֆ

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ Ռմբակոծման Մեթոդներ1.40. Քոքրոֆթը և Ուոլթոնը արտադրեցին բավականաչափ բարձր էներգիայի պրոտոններ՝ իոնացնելով ջրածնի գազը, այնուհետև արագացնելով իոնները բարձր լարման կայանի միջոցով՝ տրանսֆորմատորով և ուղղիչով: Նմանատիպ մեթոդը կարող է

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ Վթարներ

Գրքից արտակարգ իրավիճակսովետական ​​նավատորմում հեղինակ Չերկաշին Նիկոլայ Անդրեևիչ Միջուկային շղթայական ռեակցիաներ Հեղինակի Մեծ խորհրդային հանրագիտարան (YD) գրքից TSB

§ 3.13 Միջուկային ռեակցիաներ և զանգվածային արատ

Ritz Ballistic Theory and the Picture of the Universe գրքից հեղինակ Սեմիկով Սերգեյ Ալեքսանդրովիչ

§ 3.13 Միջուկային ռեակցիաներ և զանգվածային արատ Բնության բոլոր փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունենում, այնպիսի վիճակներ են, որ ինչքան վերցված է մի մարմնից, այնքան կավելացվի մյուսին: Այսպիսով, եթե ինչ-որ նյութ ինչ-որ տեղ պակասի, այն կբազմապատկվի մեկ այլ վայրում ... Այս համընդհանուր բնականը

Պլան:

    Ներածություն
  • 1 Կոմպոզիտային միջուկ
    • 1.1 Գրգռման էներգիա
    • 1.2 Ռեակցիայի ալիքներ
  • 2 Միջուկային ռեակցիայի խաչմերուկ
    • 2.1 Ռեակցիայի ելք
  • 3 Ուղղակի միջուկային ռեակցիաներ
  • 4 Պահպանման օրենքները միջուկային ռեակցիաներում
    • 4.1 Էներգիայի պահպանման օրենքը
    • 4.2 Իմպուլսի պահպանման օրենքը
    • 4.3 Անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը
    • 4.4 Պահպանության այլ օրենքներ
  • 5 Միջուկային ռեակցիաների տեսակները
    • 5.1 Միջուկային տրոհում
    • 5.2 Ջերմամիջուկային միաձուլում
    • 5.3 ֆոտոմիջուկային ռեակցիա
    • 5.4 Այլ
  • 6 Միջուկային ռեակցիաների գրանցում
    • Նշումներ

Ներածություն

Լիթիում-6-ի միջուկային ռեակցիան 6 Li(d,α)α դեյտերիումի հետ

միջուկային ռեակցիա- միջուկների կամ մասնիկների բախման ժամանակ նոր միջուկների կամ մասնիկների առաջացման գործընթացը. Առաջին անգամ Ռադերֆորդը միջուկային ռեակցիա է դիտել 1919 թվականին՝ ռմբակոծելով ազոտի ատոմների միջուկները α-մասնիկներով, այն արձանագրվել է երկրորդային իոնացնող մասնիկների ի հայտ գալով, որոնք գազում ավելի մեծ տիրույթ ունեն, քան α-մասնիկների միջակայքը և նույնացվում են որպես պրոտոններ: Այնուհետև այս գործընթացի լուսանկարները ստացվել են ամպային պալատի միջոցով:

Ըստ փոխազդեցության մեխանիզմի՝ միջուկային ռեակցիաները բաժանվում են երկու տեսակի.

  • ռեակցիաներ բարդ միջուկի ձևավորմամբ, սա երկփուլ գործընթաց է, որը տեղի է ունենում բախվող մասնիկների ոչ շատ բարձր կինետիկ էներգիայի դեպքում (մինչև մոտ 10 ՄէՎ):
  • ուղղակի միջուկային ռեակցիաներ միջուկային ժամանականհրաժեշտ է մասնիկի միջուկը հատելու համար: Այս մեխանիզմը դրսևորվում է հիմնականում ռմբակոծող մասնիկների շատ բարձր էներգիաների դեպքում:

Եթե ​​բախումից հետո սկզբնական միջուկներն ու մասնիկները պահպանվում են, և նորերը չեն ծնվում, ապա ռեակցիան միջուկային ուժերի դաշտում առաձգական ցրում է, որն ուղեկցվում է միայն մասնիկի և թիրախի կինետիկ էներգիայի և իմպուլսի վերաբաշխմամբ։ միջուկ, և կոչվում է պոտենցիալ ցրում .


1. Բաղադրյալ միջուկ

Բաղադրյալ միջուկի ձևավորման ռեակցիայի մեխանիզմի տեսությունը մշակվել է Նիլս Բորի կողմից 1936 թվականին միջուկի անկման մոդելի տեսության հետ միասին և ընկած է միջուկային ռեակցիաների մեծ մասի վերաբերյալ ժամանակակից գաղափարների հիմքում։

Ըստ այս տեսության՝ միջուկային ռեակցիան ընթանում է երկու փուլով. Սկզբում սկզբնական մասնիկները միջանկյալ (բաղադրյալ) միջուկ են կազմում միջուկային ժամանակ, այսինքն՝ մասնիկի միջուկը հատելու համար պահանջվող ժամանակը մոտավորապես հավասար է 10 −23 - 10 −21 վրկ։ Այս դեպքում բաղադրյալ միջուկը միշտ ձևավորվում է գրգռված վիճակում, քանի որ այն ունի ավելցուկային էներգիա, որը մասնիկը բերում է միջուկ՝ բաղադրյալ միջուկում նուկլոնի կապող էներգիայի տեսքով և նրա կինետիկ էներգիայի մի մասով, որը հավասար է թիրախային միջուկի կինետիկ էներգիայի գումարին զանգվածային համարըև մասնիկները իներցիայի համակարգի կենտրոնում:


1.1. Գրգռման էներգիա

Ազատ նուկլեոնի կլանման արդյունքում առաջացած բարդ միջուկի գրգռման էներգիան հավասար է նուկլեոնի կապի էներգիայի և նրա կինետիկ էներգիայի մի մասի.

Ամենից հաճախ միջուկի և նուկլեոնի զանգվածների մեծ տարբերության պատճառով այն մոտավորապես հավասար է միջուկը ռմբակոծող նուկլեոնի կինետիկ էներգիային։

Միջինում կապող էներգիան 8 ՄէՎ է, որը տատանվում է կախված ստացված միացության միջուկի բնութագրերից, սակայն տվյալ թիրախային միջուկների և նուկլոնների համար այս արժեքը հաստատուն է։ Ռմբակոծող մասնիկի կինետիկ էներգիան կարող է լինել ցանկացած, օրինակ, երբ միջուկային ռեակցիաները գրգռված են նեյտրոններով, որոնց պոտենցիալը Կուլոնյան արգելք չունի, արժեքը կարող է մոտ լինել զրոյի: Այսպիսով, կապող էներգիան բաղադրյալ միջուկի գրգռման նվազագույն էներգիան է։


1.2. Ռեակցիայի ալիքներ

Անցումը չգրգռված վիճակի կարող է իրականացվել տարբեր ձևերով, որոնք կոչվում են ռեակցիայի ուղիները. Որոշում են ընկնող մասնիկների և միջուկների տեսակներն ու քվանտային վիճակը մինչև ռեակցիայի մեկնարկը մուտքային ալիքռեակցիաներ. Ռեակցիայի ավարտից հետո ձևավորվեց մի շարք ռեակցիայի արտադրանքև նրանց քվանտային վիճակները որոշում են ելքային ալիքռեակցիաներ. Ռեակցիան լիովին բնութագրվում է մուտքային և ելքային ալիքներով:

Ռեակցիայի ուղիները կախված չեն բաղադրյալ միջուկի ձևավորման եղանակից, ինչը կարելի է բացատրել բարդ միջուկի երկարատև կյանքով, կարծես թե «մոռանում է», թե ինչպես է այն ձևավորվել, հետևաբար բարդ միջուկի ձևավորումն ու քայքայումը կարող է. համարել անկախ իրադարձություններ։ Օրինակ, այն կարող է ձևավորվել որպես բարդ միջուկ գրգռված վիճակում հետևյալ ռեակցիաներից մեկում.

Հետագայում, նույն գրգռման էներգիայի պայմաններում, այս բաղադրյալ միջուկը կարող է քայքայվել այս ռեակցիաներից որևէ մեկի հակառակ ճանապարհով, որոշակի հավանականությամբ, անկախ այս միջուկի ծագման պատմությունից: Բաղադրյալ միջուկի առաջացման հավանականությունը կախված է էներգիայից և թիրախային միջուկի տեսակից։


2. Միջուկային ռեակցիայի խաչմերուկ

Ռեակցիայի հավանականությունը որոշվում է ռեակցիայի այսպես կոչված միջուկային խաչմերուկով։ Լաբորատոր տեղեկատու համակարգում (որտեղ թիրախային միջուկը գտնվում է հանգստի վիճակում), փոխազդեցության հավանականությունը միավոր ժամանակում հավասար է խաչմերուկի արտադրյալին (արտահայտված տարածքի միավորներով) և ընկնող մասնիկների հոսքին (արտահայտված թվով. մասնիկներ, որոնք հատում են միավոր տարածքը մեկ միավոր ժամանակում): Եթե ​​մեկ մուտքային ալիքի համար կարող են իրականացվել մի քանի ելքային ալիքներ, ապա ռեակցիայի ելքային ալիքների հավանականությունների հարաբերակցությունը հավասար է դրանց խաչմերուկների հարաբերակցությանը: Միջուկային ֆիզիկայում ռեակցիայի խաչմերուկները սովորաբար արտահայտվում են հատուկ միավորներով՝ գոմերով, հավասար 10−24 սմ²:


2.1. Ռեակցիայի ելք

Թիրախը ռմբակոծող մասնիկների քանակի հետ կապված ռեակցիայի դեպքերի թիվը կոչվում է միջուկային ռեակցիա. Այս արժեքը որոշվում է փորձնականորեն քանակական չափումներով: Քանի որ ելքը ուղղակիորեն կապված է ռեակցիայի խաչմերուկի հետ, եկամտաբերության չափումը, ըստ էության, ռեակցիայի խաչմերուկի չափումն է:

3. Ուղղակի միջուկային ռեակցիաներ

Միջուկային ռեակցիաների ընթացքը հնարավոր է նաև ուղղակի փոխազդեցության մեխանիզմով, հիմնականում նման մեխանիզմը դրսևորվում է ռմբակոծող մասնիկների շատ բարձր էներգիաների դեպքում, երբ միջուկի նուկլեոնները կարելի է համարել ազատ։ Ուղղակի ռեակցիաները տարբերվում են բաղադրյալ միջուկի մեխանիզմից հիմնականում արտադրանքի մասնիկների իմպուլսի վեկտորների բաշխմամբ՝ ռմբակոծող մասնիկների իմպուլսի նկատմամբ։ Ի տարբերություն միացությունների միջուկի մեխանիզմի գնդային համաչափության, ուղղակի փոխազդեցությունը բնութագրվում է ռեակցիայի արտադրանքների առաջ թռիչքի գերակշռող ուղղությամբ՝ հարաբերական ընկնող մասնիկների շարժման ուղղությանը։ Այս դեպքերում արտադրանքի մասնիկների էներգիայի բաշխումը նույնպես տարբեր է։ Ուղղակի փոխազդեցությունը բնութագրվում է բարձր էներգիայի մասնիկների ավելցուկով: Բարդ մասնիկների (այսինքն՝ այլ միջուկների) միջուկների հետ բախումների ժամանակ հնարավոր են նուկլոնների միջուկից միջուկ տեղափոխման կամ նուկլոնների փոխանակման գործընթացներ։ Նման ռեակցիաները տեղի են ունենում առանց բաղադրյալ միջուկի ձևավորման և ուղղակի փոխազդեցության բոլոր հատկանիշները բնորոշ են դրանց։


4. Պահպանման օրենքներ միջուկային ռեակցիաներում

Միջուկային ռեակցիաներում կատարվում են դասական ֆիզիկայի պահպանման բոլոր օրենքները։ Այս օրենքները սահմանափակումներ են դնում միջուկային ռեակցիայի հնարավորության վրա։ Նույնիսկ էներգետիկ առումով բարենպաստ գործընթացը միշտ անհնար է դառնում, եթե այն ուղեկցվում է պահպանության որոշ օրենքի խախտմամբ։ Բացի այդ, գոյություն ունեն միկրոաշխարհին հատուկ պահպանման օրենքներ. դրանցից մի քանիսը միշտ կատարվում են, որքանով հայտնի է (բարիոնային թվի պահպանման օրենքը, լեպտոնի թիվը); Պահպանման այլ օրենքներ (իզոսպին, պարիտետ, տարօրինակություն) միայն ճնշում են որոշակի ռեակցիաներ, քանի որ դրանք չեն բավարարվում որոշ հիմնարար փոխազդեցությունների համար: Պահպանման օրենքների հետևանքները, այսպես կոչված, ընտրության կանոններն են, որոնք ցույց են տալիս որոշակի ռեակցիաների հավանականությունը կամ արգելքը:


4.1. Էներգիայի պահպանման օրենքը

Եթե ​​, , , երկու մասնիկների ընդհանուր էներգիաներն են ռեակցիայից առաջ և հետո, ապա էներգիայի պահպանման օրենքի հիման վրա.

Երբ ձևավորվում են ավելի քան երկու մասնիկներ, այս արտահայտության աջ կողմում գտնվող տերմինների թիվը պետք է համապատասխանաբար ավելի մեծ լինի: Մասնիկի ընդհանուր էներգիան հավասար է նրա հանգստի էներգիային Մակ 2 և կինետիկ էներգիա Ե, Ահա թե ինչու:

Մասնիկների ընդհանուր կինետիկ էներգիաների տարբերությունը ռեակցիայի «ելքի» և «մուտքի» ժամանակ. Ք = (Ե 3 + Ե 4) − (Ե 1 + Ե 2) կանչեց ռեակցիայի էներգիան(կամ ռեակցիայի էներգիայի ստացումը): Այն բավարարում է պայմանին.

Բազմապատկիչ 1/ գ 2-ը սովորաբար բաց է թողնվում էներգիայի հաշվեկշիռը հաշվարկելիս՝ արտահայտելով մասնիկների զանգվածները էներգիայի միավորներով (կամ երբեմն էներգիան զանգվածային միավորներով):

Եթե Ք> 0, ապա ռեակցիան ուղեկցվում է ազատ էներգիայի արտազատմամբ և կոչվում է էկզոէներգետիկ , եթե Ք < 0, то реакция сопровождается поглощением свободной энергии и называется էնդոէներգետիկ .

Դա հեշտ է տեսնել Ք> 0, երբ արտադրանքի մասնիկների զանգվածների գումարը փոքր է սկզբնական մասնիկների զանգվածների գումարից, այսինքն՝ ազատ էներգիայի արտազատումը հնարավոր է միայն արձագանքող մասնիկների զանգվածների կրճատմամբ։ Եվ հակառակը, եթե երկրորդական մասնիկների զանգվածների գումարը գերազանցում է սկզբնականների զանգվածների գումարը, ապա նման ռեակցիա հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե որոշակի քանակությամբ կինետիկ էներգիա է ծախսվում մնացած էներգիան մեծացնելու համար, այսինքն. նոր մասնիկների զանգվածները։ Միջադեպ մասնիկի կինետիկ էներգիայի նվազագույն արժեքը, որի դեպքում հնարավոր է էնդոէներգետիկ ռեակցիա, կոչվում է շեմային ռեակցիայի էներգիա. Էնդոէներգետիկ ռեակցիաները նույնպես կոչվում են շեմային ռեակցիաներ, քանի որ դրանք չեն առաջանում շեմից ցածր մասնիկների էներգիայի դեպքում։


4.2. Իմպուլսի պահպանման օրենքը

Մասնիկների ընդհանուր իմպուլսը մինչև ռեակցիան հավասար է մասնիկներ-ռեակցիայի արտադրանքների ընդհանուր իմպուլսին։ Եթե ​​, , , երկու մասնիկների իմպուլսի վեկտորներն են ռեակցիայից առաջ և հետո, ապա

Վեկտորներից յուրաքանչյուրը կարող է ինքնուրույն չափվել փորձարարական եղանակով, օրինակ՝ մագնիսական սպեկտրոմետրով։ Փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ իմպուլսի պահպանման օրենքը գործում է ինչպես միջուկային ռեակցիաներում, այնպես էլ միկրոմասնիկների ցրման գործընթացներում։


4.3. Անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը

Անկյունային իմպուլսը պահպանվում է նաև միջուկային ռեակցիաներում։ Միկրոմասնիկների բախման արդյունքում ձևավորվում են միայն այնպիսի բարդ միջուկներ, որոնց անկյունային իմպուլսը հավասար է մոմենտի հնարավոր արժեքներից մեկին, որը ստացվում է մասնիկների ներքին մեխանիկական մոմենտների (սպինների) և մոմենտի գումարմամբ։ նրանց հարաբերական շարժման (ուղեծրային պահ): Բաղադրյալ միջուկի քայքայման ուղիները նույնպես կարող են լինել միայն այնպիսին, որ պահպանվի ընդհանուր անկյունային իմպուլսը (սպինի և ուղեծրի պահերի գումարը):


4.4. Պահպանության այլ օրենքներ

  • Միջուկային ռեակցիաներում էլեկտրական լիցքը պահպանվում է. ռեակցիայից առաջ տարրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը հավասար է ռեակցիայից հետո լիցքերի հանրահաշվական գումարին:
  • Միջուկային ռեակցիաներում պահպանվում է նուկլեոնների թիվը, որն առավել ընդհանուր դեպքերում մեկնաբանվում է որպես բարիոնային թվի պահպանում։ Եթե ​​բախվող նուկլոնների կինետիկ էներգիաները շատ բարձր են, ապա հնարավոր են նուկլեոնային զույգերի առաջացման ռեակցիաներ։ Քանի որ հակառակ նշանները վերագրվում են նուկլեոններին և հականուկլեոններին, բարիոնային թվերի հանրահաշվական գումարը միշտ մնում է անփոփոխ ցանկացած գործընթացում:
  • միջուկային ռեակցիաներում լեպտոնների թիվը պահպանվում է (ավելի ճիշտ՝ լեպտոնների քանակի և հակալեպտոնների թվի տարբերությունը, տե՛ս Լեպտոնի թիվը)։
  • միջուկային ռեակցիաներում, որոնք ընթանում են միջուկային կամ էլեկտրամագնիսական ուժերի ազդեցության տակ, պահպանվում է ալիքային ֆունկցիայի հավասարությունը, որը նկարագրում է մասնիկների վիճակը ռեակցիայից առաջ և հետո։ Թույլ փոխազդեցությունների պատճառով փոխակերպումների մեջ ալիքային ֆունկցիայի հավասարությունը չի պահպանվում։
  • միջուկային ռեակցիաներում ուժեղ փոխազդեցությունների պատճառով պահպանվում է իզոտոպային սպինը։ Թույլ և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները չեն պահպանում իզոսպինները:

5. Միջուկային ռեակցիաների տեսակները

Մասնիկների հետ միջուկային փոխազդեցությունները շատ բազմազան են, դրանց տեսակները և որոշակի ռեակցիայի հավանականությունը կախված են ռմբակոծող մասնիկների տեսակից, թիրախային միջուկներից, փոխազդող մասնիկների և միջուկների էներգիաներից և շատ այլ գործոններից:

5.1. Միջուկային տրոհում

Միջուկային տրոհում- ատոմային միջուկը երկու (հազվադեպ երեք) միանման զանգվածներով միջուկների բաժանման գործընթացը, որոնք կոչվում են տրոհման բեկորներ: Տրոհման արդյունքում կարող են առաջանալ նաև ռեակցիայի այլ արգասիքներ՝ լուսային միջուկներ (հիմնականում ալֆա մասնիկներ), նեյտրոններ և գամմա քվանտաներ։ Ճեղքումը կարող է լինել ինքնաբուխ (ինքնաբուխ) և հարկադիր (այլ մասնիկների, հիմնականում նեյտրոնների հետ փոխազդեցության արդյունքում)։ Ծանր միջուկների տրոհումը էկզոտերմիկ գործընթաց է, որն արձակում է մեծ թվովէներգիա՝ ռեակցիայի արտադրանքի կինետիկ էներգիայի, ինչպես նաև ճառագայթման տեսքով։

Միջուկային տրոհումը էներգիայի աղբյուր է միջուկային ռեակտորներև միջուկային զենքեր։


5.2. Ջերմամիջուկային միաձուլում

Նորմալ ջերմաստիճանի դեպքում միջուկների միաձուլումը անհնար է, քանի որ դրական լիցքավորված միջուկները զգում են հսկայական կուլոնյան վանող ուժեր։ Թեթև միջուկների սինթեզի համար անհրաժեշտ է դրանք մոտեցնել մոտ 10 −15 մ հեռավորության վրա, որի դեպքում գրավիչ միջուկային ուժերի գործողությունը կգերազանցի Կուլոնյան վանող ուժերը։ Որպեսզի միջուկների միաձուլումը տեղի ունենա, անհրաժեշտ է մեծացնել նրանց շարժունակությունը, այսինքն՝ մեծացնել նրանց կինետիկ էներգիան։ Սա ձեռք է բերվում ջերմաստիճանի բարձրացման միջոցով: Ստացված ջերմային էներգիայի շնորհիվ միջուկների շարժունակությունը մեծանում է, և նրանք կարող են միմյանց մոտենալ այնքան մոտ հեռավորությունների վրա, որ միջուկային համախմբվածության ուժերի ազդեցության տակ դրանք միաձուլվեն նոր, ավելի բարդ միջուկի մեջ։ Թեթև միջուկների միաձուլման արդյունքում մեծ քանակությամբ էներգիա է ազատվում, քանի որ ձևավորված նոր միջուկն ունի մեծ հատուկ էներգիակապեր, քան սկզբնական միջուկները: ջերմամիջուկային ռեակցիա- սա լույսի միջուկների էկզոէներգետիկ միաձուլման ռեակցիա է շատ բարձր ջերմաստիճանում (10 7 Կ):

Դրանցից առաջին հերթին պետք է նշել Երկրի վրա շատ տարածված ջրածնի երկու իզոտոպների (դեյտերիում և տրիտիում) ռեակցիան, որի արդյունքում առաջանում է հելիում և արտազատվում նեյտրոն։ Արձագանքը կարելի է գրել այսպես

+ էներգիա (17,6 ՄէՎ).

Ազատված էներգիան (առաջանում է նրանից, որ հելիում-4-ն ունի շատ ուժեղ միջուկային կապեր) վերածվում է կինետիկ էներգիայի, որի մեծ մասը՝ 14,1 ՄէՎ, նեյտրոնն իր հետ տանում է որպես ավելի թեթև մասնիկ։ Ստացված միջուկը սերտորեն կապված է, ինչի պատճառով էլ ռեակցիան այդքան ուժեղ էկզոէներգետիկ է։ Այս ռեակցիան բնութագրվում է ամենացածր Կուլոնյան արգելքով և բարձր ելքով, ուստի այն առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում ջերմամիջուկային միաձուլման համար։

Ջերմամիջուկային ռեակցիան օգտագործվում է ջերմամիջուկային զենքերում և գտնվում է հետազոտության փուլում՝ էներգետիկ ոլորտում հնարավոր կիրառությունների համար, եթե լուծվի ջերմամիջուկային միաձուլման վերահսկման խնդիրը։


5.3. ֆոտոմիջուկային ռեակցիա

Երբ գամմա քվանտը կլանվում է, միջուկը ստանում է էներգիայի ավելցուկ՝ չփոխելով իր նուկլոնային կազմը, իսկ էներգիայի ավելցուկ ունեցող միջուկը բարդ միջուկ է։ Ինչպես մյուս միջուկային ռեակցիաները, այնպես էլ միջուկի կողմից գամմա-քվանտի կլանումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե բավարարվեն էներգիայի և սպինի անհրաժեշտ հարաբերակցությունները։ Եթե ​​միջուկին փոխանցվող էներգիան գերազանցում է միջուկում գտնվող նուկլեոնի կապակցման էներգիան, ապա առաջացած միացյալ միջուկի քայքայումն ամենից հաճախ տեղի է ունենում նուկլոնների, հիմնականում նեյտրոնների արտանետմամբ։ Նման քայքայումը հանգեցնում է միջուկային ռեակցիաների և , որոնք կոչվում են ֆոտոմիջուկայինև այս ռեակցիաներում նուկլեոնների արտանետման երևույթը. միջուկային ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ.


5.4. Այլ

6. Միջուկային ռեակցիաների գրանցում

Միջուկային ռեակցիաները գրվում են հատուկ բանաձևերի տեսքով, որոնցում տեղի են ունենում ատոմային միջուկների և տարրական մասնիկների նշանակումներ։

Առաջին ճանապարհըՄիջուկային ռեակցիաների համար բանաձևեր գրելը նման է քիմիական ռեակցիաների բանաձևեր գրելուն, այսինքն՝ ձախ կողմում գրված է սկզբնական մասնիկների գումարը, աջ կողմում՝ ստացված մասնիկների (ռեակցիայի արտադրանքի) գումարը, իսկ սլաքը դրված է։ նրանց միջեւ.

Այսպիսով, կադմիում-113 միջուկի կողմից նեյտրոնի ճառագայթային գրավման ռեակցիան գրված է հետևյալ կերպ.

Մենք տեսնում ենք, որ աջ և ձախ պրոտոնների և նեյտրոնների թիվը մնում է նույնը (բարիոնների թիվը պահպանվում է)։ Նույնը վերաբերում է էլեկտրական լիցքեր, լեպտոնների թվեր և այլ մեծություններ (էներգիա, իմպուլս, անկյունային իմպուլս, ...): Որոշ ռեակցիաներում, որտեղ ներգրավված է թույլ փոխազդեցությունը, պրոտոնները կարող են վերածվել նեյտրոնների և հակառակը, բայց դրանց ընդհանուր թիվը չի փոխվում:

Երկրորդ ճանապարհնշումը, որն ավելի հարմար է միջուկային ֆիզիկայի համար, ունի ձև A (a, bcd…) B, որտեղ ԲԱՅՑ- թիրախային միջուկ բայց- ռմբակոծող մասնիկ (ներառյալ միջուկը), բ, գ, դ, ...- արտանետվող մասնիկներ (ներառյալ միջուկները), IN- մնացորդային միջուկ. Փակագծերում գրված են ռեակցիայի ավելի թեթև արտադրանքները, դրսում՝ ավելի ծանր արտադրանքները։ Այսպիսով, վերը նշված նեյտրոնային գրավման ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Ռեակցիաները հաճախ անվանում են փակագծերում ընկած միջադեպի և արտանետվող մասնիկների համակցությամբ. այո, վերևում բնորոշ օրինակ (n, γ)-ռեակցիաներ։

Ազոտի առաջին հարկադիր միջուկային փոխակերպումը թթվածնի, որն իրականացվել է Ռադերֆորդի կողմից՝ ռմբակոծելով ազոտը ալֆա մասնիկներով, գրված է որպես բանաձև.

Որտեղ է ջրածնի ատոմի միջուկը՝ պրոտոնը:

«Քիմիական» նշումով այս ռեակցիան նման է

բեռնել .

Մենք նաև խորհուրդ ենք տալիս

Բեռնվում է...Բեռնվում է...