rumah > kesehatan

Fusi nuklir dingin dalam sel hidup. Reaksi nuklir

REAKSI NUKLIR DI ALAM - dibagi menjadi 2 kelas: reaksi termonuklir dan reaksi di bawah aksi partikel nuklir dan fisi nuklir. Yang pertama memerlukan suhu ~ beberapa juta derajat untuk penerapannya dan hanya terjadi di bagian dalam bintang atau selama ledakan bom-H. Yang terakhir terjadi di atmosfer dan litosfer karena radiasi kosmik dan karena partikel aktif nuklir di kulit atas Bumi. Partikel kosmik yang cepat (energi rata-rata ~2 10 9 eV), memasuki atmosfer bumi, sering kali menyebabkan pemisahan sempurna atom atmosfer (N, O) menjadi fragmen nuklir yang lebih ringan, termasuk neutron. Laju pembentukan yang terakhir mencapai 2,6 neutron (cm -2 detik -1). Neutron berinteraksi secara dominan dengan N di atmosfer, menghasilkan produksi radioaktif yang konstan isotop karbon C 14 (T 1/2 = 5568 tahun) dan tritium H 3 (T 1/2 = 12,26 tahun) menurut reaksi berikut N 14 + P\u003d C 14 + H 1; N 14+ n\u003d C 12 + H 3. Pembentukan tahunan radiokarbon di atmosfer bumi adalah sekitar 10 kg. Pembentukan radioaktif Be 7 dan Cl 39 di atmosfer juga dicatat. Reaksi nuklir di litosfer terjadi terutama karena partikel dan neutron yang timbul dari peluruhan unsur radioaktif berumur panjang (terutama U dan Th). Perlu dicatat akumulasi He 3 dalam beberapa ml yang mengandung Li (lihat. Isotop helium dalam geologi), pembentukan isotop individu neon dalam euksenit, monasit, dan m-lah lainnya sesuai dengan reaksi: O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + P; Fe 19 + Dia \u003d Na 22 + P; Na 22 → Ne 22 . Pembentukan isotop argon dalam zat radioaktif menurut reaksi: Cl 35 + Bukan = Ar 38 + n; Cl 35 + Dia \u003d K 38 + H 1; K 38 → Ar 38. Selama fisi uranium spontan dan diinduksi neutron, pembentukan isotop berat kripton dan xenon diamati (lihat metode penentuan usia absolut Xenon). Di m-lakh litosfer, pemisahan buatan inti atom menyebabkan akumulasi beberapa isotop dalam jumlah 10 -9 -10 -12% dari massa m-la.

Kamus geologi: dalam 2 volume. - M.: Nedra. Diedit oleh K. N. Paffengolts et al.. 1978 .

Lihat apa itu "REAKSI NUKLIR DI ALAM" di kamus lain:

    Fisika nuklir Inti atom Peluruhan radioaktif Reaksi nuklir Istilah dasar Inti atom Isotop Isobar Waktu paruh Ma ... Wikipedia

    Reaksi nuklir antara atom-atom ringan. inti yang terjadi pada suhu yang sangat tinggi (=108K ke atas). Temperatur tinggi, yaitu energi relatif yang cukup besar dari inti yang bertabrakan, diperlukan untuk mengatasi elektrostatik. penghalang, ... ... Ensiklopedia Fisik

    Kimia transformasi dan proses nuklir, di mana munculnya partikel aktif antara (radikal bebas, atom, molekul tereksitasi dalam transformasi kimia, neutron dalam proses nuklir) menyebabkan rantai transformasi dari yang awal menjadi c. Contoh kimia. C. r ... Ensiklopedia Kimia

    Salah satu arah baru modern geol. ilmu pengetahuan, berhubungan erat dengan bagian yang berdekatan dari fisika nuklir, geokimia, radiokimia, geofisika, kosmokimia dan kosmogoni dan meliputi masalah yang sulit evolusi alami inti atom di alam dan ... ... Ensiklopedia Geologi

    Isotop stabil dan radioaktif diproduksi di benda-benda alam di bawah aksi radiasi kosmik, misalnya, menurut skema: XAz + P → YAZ + an + bp, di mana A = A1 + an + (b 1)p; Z \u003d Z1.+ (b 1)p, di mana XAz adalah kernel asli, P cepat ... ... Ensiklopedia Geologi

    Fusi termonuklir, reaksi fusi inti atom ringan menjadi inti yang lebih berat, terjadi pada suhu supertinggi dan disertai pelepasan energi dalam jumlah besar. Fusi nuklir adalah reaksi kebalikan dari fisi atom: yang terakhir ... ... Ensiklopedia Collier

    Proses nuklir Peluruhan radioaktif Peluruhan alfa Peluruhan beta Peluruhan cluster Peluruhan klaster Peluruhan beta ganda Penangkapan elektronik Penangkapan elektron ganda Radiasi gamma Konversi internal Transisi isomer Peluruhan neutron Peluruhan positron ... ... Wikipedia

    94 Neptunium Plutonium → Americium Sm Pu ... Wikipedia

    Fisika nuklir ... Wikipedia

Buku

  • Memperoleh energi nuklir dan logam langka dan berharga sebagai hasil transformasi nuklir. Energi ikat dan energi potensial interaksi listrik muatan listrik pada neutron, deuteron, tritium, helium-3 dan helium-4
  • Memperoleh energi nuklir dan logam langka dan berharga sebagai hasil transformasi nuklir. Energi Ikatan dan Energi Potensial Interaksi Listrik Muatan Listrik dalam Neutron, Deuter, Larin V.I. Bagian pertama buku ini membahas berbagai reaksi nuklir untuk memperoleh energi dan logam mulia sebagai hasil transformasi nuklir paksa dari isotop stabil.…

Rachek Maria, Yesman Vitalia, Rumyantseva Victoria

Ini proyek Penelitian dilakukan oleh siswa kelas 9. Ini adalah tugas utama dalam studi oleh anak-anak sekolah dengan topik "Struktur atom dan inti atom. Penggunaan energi inti atom" dalam kursus fisika kelas 9. Tujuan dari proyek ini adalah untuk mengklarifikasi kondisi terjadinya reaksi nuklir dan prinsip-prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir.

Unduh:

Pratinjau:

Institusi pendidikan anggaran kota

Medium sekolah yang komprehensif № 14

Nama Pahlawan Uni Soviet

Anatoly Perfilyev

G . Alexandrov

Pekerjaan penelitian dalam fisika

"Reaksi Nuklir"

Lengkap

murid

kelas 9B:

Rachek Maria,

Rumyantseva Victoria,

Yesman Vitalia

guru

Romanova O.G.

2015

Rencana proyek

pengantar

Bagian teoretis

  • Daya nuklir.

Kesimpulan

Bibliografi

pengantar

Relevansi:

Salah satu masalah terpenting yang dihadapi umat manusia adalah masalah energi. Konsumsi energi berkembang begitu pesat sehingga saat ini diketahui cadangan bahan bakar akan habis dalam waktu yang relatif singkat. Masalah "lapar energi" tidak diselesaikan dengan penggunaan energi dari apa yang disebut sumber terbarukan (energi sungai, angin, matahari, gelombang laut, panas dalam Bumi), karena mereka dapat menyediakan kasus terbaik hanya 5-10% dari kebutuhan kita. Dalam hal ini, pada pertengahan abad ke-20, menjadi perlu untuk mencari sumber energi baru.

Saat ini, kontribusi nyata untuk pasokan energi dibuat oleh energi nuklir, yaitu pembangkit listrik tenaga nuklir (disingkat PLTN). Karena itu, kami memutuskan untuk mencari tahu apakah pembangkit listrik tenaga nuklir bermanfaat bagi umat manusia.

Tujuan pekerjaan:

  1. Mengetahui syarat terjadinya reaksi nuklir.
  2. Mengetahui prinsip-prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir, serta mengetahui apakah itu berdampak baik atau buruk terhadap lingkungan dan per orang.

Untuk mencapai tujuan, kami telah menetapkan sebagai berikut: tugas:

  1. Pelajari struktur atom, komposisinya, apa itu radioaktivitas.
  2. Jelajahi atom uranium. Jelajahi reaksi nuklir.
  3. Jelajahi prinsip pengoperasian mesin nuklir.

Metode penelitian:

  1. Bagian teoretis - membaca literatur tentang reaksi nuklir.

Bagian teoretis.

Sejarah atom dan radioaktivitas. Struktur atom.

Asumsi bahwa semua benda terdiri dari partikel-partikel kecil dibuat oleh filosof Yunani kuno Leucippus dan Democritus sekitar 2500 ribu tahun yang lalu. Partikel-partikel ini disebut "atom", yang berarti "tidak dapat dibagi". Atom adalah partikel terkecil dari materi, yang paling sederhana, tidak memiliki bagian-bagian penyusunnya.

Tetapi sekitar pertengahan abad ke-19, fakta eksperimental mulai muncul yang meragukan gagasan atom tidak dapat dibagi. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa atom memiliki struktur yang kompleks dan mengandung partikel bermuatan listrik.

Bukti paling mencolok struktur kompleks atom adalah penemuan fenomenaradioaktivitasdiambil oleh fisikawan Prancis Henri Becquerel pada tahun 1896. Dia menemukan bahwa unsur kimia uranium secara spontan (yaitu tanpa interaksi eksternal) memancarkan sinar tak terlihat yang sebelumnya tidak diketahui, yang kemudian diberi namaradiasi radioaktif. Karena radiasi radioaktif memiliki sifat yang tidak biasa, banyak ilmuwan mulai mempelajarinya. Ternyata tidak hanya uranium, tetapi juga beberapa unsur kimia lainnya (misalnya, radium) juga secara spontan memancarkan sinar radioaktif. Kemampuan atom dari beberapa unsur kimia untuk radiasi spontan mulai disebut radioaktivitas (dari bahasa Latin radio - saya memancar dan activus - efektif).

Becquerel datang dengan ide: tidak ada pendaran yang disertai dengan sinar-x? Untuk menguji tebakannya, ia mengambil beberapa senyawa, termasuk salah satu garam uranium, yang berpendar cahaya kuning-hijau. Setelah menyinarinya dengan sinar matahari, dia membungkus garam itu dengan kertas hitam dan meletakkannya di lemari gelap di atas piring fotografi, juga dibungkus kertas hitam. Beberapa waktu kemudian, setelah menunjukkan piring itu, Becquerel benar-benar melihat bayangan sepotong garam. Tetapi radiasi luminescent tidak dapat melewati kertas hitam, dan hanya sinar-X yang dapat menerangi pelat dalam kondisi ini. Becquerel mengulangi percobaan beberapa kali dengan keberhasilan yang sama. Pada akhir Februari 1896, pada pertemuan Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis, dia membuat laporan tentang sinar X zat berpendar. Setelah beberapa waktu, sebuah piring secara tidak sengaja dikembangkan di laboratorium Becquerel, di mana terdapat garam uranium, tidak disinari oleh sinar matahari. Dia, tentu saja, tidak berpendar, tetapi jejak di piring itu ternyata. Kemudian Becquerel mulai mengalami koneksi yang berbeda dan mineral uranium (termasuk yang tidak menunjukkan pendar), serta uranium logam. Piring itu terus-menerus menyala. Dengan menempatkan salib logam antara garam dan pelat, Becquerel memperoleh kontur lemah dari salib di piring. Kemudian menjadi jelas bahwa sinar baru ditemukan yang melewati objek buram, tetapi bukan sinar-X.

Becquerel berbagi penemuannya dengan para ilmuwan yang bekerja sama dengannya. Pada tahun 1898, Marie Curie dan Pierre Curie menemukan radioaktivitas thorium, dan kemudian mereka menemukan unsur radioaktif polonium dan radium. Mereka menemukan bahwa semua senyawa uranium dan, sebagian besar, uranium itu sendiri memiliki sifat radioaktivitas alami. Becquerel kembali ke luminofor yang menarik baginya. Benar, dia membuat penemuan besar lainnya yang berhubungan dengan radioaktivitas. Suatu kali, untuk kuliah umum, Becquerel membutuhkan zat radioaktif, dia mengambilnya dari Curie dan memasukkan tabung reaksi ke dalam saku rompinya. Setelah memberikan ceramah, ia mengembalikan sediaan radioaktif tersebut kepada pemiliknya, dan keesokan harinya ia menemukan kemerahan pada kulit berupa tabung reaksi pada tubuh di bawah saku rompi. Becquerel memberi tahu Pierre Curie tentang hal ini, dan dia membuat eksperimen: selama sepuluh jam dia memakai tabung reaksi dengan radium diikatkan ke lengannya. Beberapa hari kemudian ia juga mengalami kemerahan, yang kemudian berubah menjadi bisul yang parah, yang dideritanya selama dua bulan. Dengan demikian, efek biologis radioaktivitas ditemukan untuk pertama kalinya.

Pada tahun 1899, sebagai hasil dari percobaan yang dilakukan di bawah bimbingan fisikawan Inggris Ernest Rutherford, ditemukan bahwa radiasi radioaktif radium tidak homogen, yaitu. memiliki komposisi yang kompleks. Di tengahnya terdapat aliran (radiasi) yang tidak bermuatan listrik, dan 2 aliran partikel bermuatan yang berjejer di sisi-sisinya. Partikel bermuatan positif disebut partikel alfa, yang merupakan atom helium yang terionisasi penuh, dan partikel bermuatan negatif, partikel beta, yang merupakan elektron. Netral disebut partikel gamma atau gamma kuanta. Radiasi gamma, ternyata kemudian, adalah salah satu rentang radiasi elektromagnetik.

Karena diketahui bahwa atom secara keseluruhan bersifat netral, fenomena radioaktivitas memungkinkan para ilmuwan untuk membuat model kasar atom. Orang pertama yang melakukan ini adalah fisikawan Inggris Joseph John Thomson, yang menciptakan salah satu model atom pertama pada tahun 1903. Modelnya adalah bola, di seluruh volume di mana muatan positif didistribusikan secara merata. Di dalam bola ada elektron, yang masing-masing bisa membuat gerakan osilasi sekitar posisi keseimbangannya. Modelnya menyerupai kue dengan bentuk dan struktur kismis. Muatan positif sama nilai absolutnya dengan total muatan negatif elektron, sehingga muatan atom secara keseluruhan adalah nol.

Model struktur atom Thomson membutuhkan verifikasi eksperimental, yang diambil pada tahun 1911 oleh Rutherford. Dia melakukan eksperimen dan sampai pada kesimpulan bahwa model atom adalah bola, di tengahnya terdapat inti bermuatan positif, yang menempati volume kecil dari seluruh atom. Elektron bergerak mengelilingi nukleus, yang massanya jauh lebih sedikit. Suatu atom bersifat netral karena muatan inti sama dengan modulus muatan total elektron. Rutherford juga menemukan bahwa inti atom memiliki diameter sekitar 10 .-14 – 10 -15 m, yaitu itu adalah ratusan ribu kali lebih kecil dari sebuah atom. Ini adalah inti yang mengalami perubahan selama transformasi radioaktif, yaitu. radioaktivitas adalah kemampuan beberapa inti atom untuk secara spontan berubah menjadi inti lain dengan emisi partikel. Untuk mendaftarkan (lihat) partikel, pada tahun 1908 fisikawan Jerman Hans Geiger menemukan apa yang disebut penghitung Geiger.

Kemudian, partikel bermuatan positif dalam atom disebut proton, dan yang negatif - neutron. Proton dan neutron secara kolektif dikenal sebagai nukleon.

pembelahan uranium. Reaksi berantai.

Fisi inti uranium selama pemboman dengan neutron ditemukan pada tahun 1939 oleh ilmuwan Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann.

Mari kita pertimbangkan mekanisme fenomena ini. Setelah menyerap neutron ekstra, nukleus beraksi dan berubah bentuk, memperoleh bentuk memanjang.

Ada 2 jenis gaya dalam nukleus: gaya tolak elektrostatik antara proton, kecenderungan untuk memecah inti, dan gaya tarik inti antara semua nukleon, yang menyebabkan inti tidak meluruh. Tetapi gaya-gaya nuklir itu jaraknya pendek, sehingga dalam inti yang memanjang mereka tidak dapat lagi menahan bagian-bagian inti yang sangat jauh satu sama lain. Di bawah aksi gaya elektrostatik, nukleus terbelah menjadi dua bagian, yang menyebar ke arah yang berbeda dengan kecepatan tinggi dan memancarkan 2-3 neutron. Bagian energi dalam masuk ke kinetik. Fragmen nukleus dengan cepat melambat di lingkungan, akibatnya energi kinetiknya diubah menjadi energi internal lingkungan. Dengan fisi simultan sejumlah besar inti uranium, energi internal medium di sekitar uranium dan, karenanya, suhunya meningkat. Dengan demikian, reaksi fisi inti uranium berjalan dengan pelepasan energi ke lingkungan. Energinya sangat besar. Dengan fisi lengkap dari semua inti yang ada dalam 1 g uranium, energi yang dilepaskan sebanyak yang dilepaskan selama pembakaran 2,5 ton minyak. Untuk mengubah energi dalam inti atom menjadi energi listrik, reaksi berantai fisi nuklir, berdasarkan fakta bahwa 2-3 neutron yang dilepaskan selama fisi inti pertama dapat mengambil bagian dalam fisi inti lain yang menangkapnya. Untuk menjaga kelangsungan reaksi berantai, penting untuk memperhitungkan massa uranium. Jika massa uranium terlalu kecil, maka neutron terbang keluar darinya tanpa bertemu nukleus dalam perjalanannya. Reaksi berantai berhenti. Semakin besar massa sepotong uranium, semakin besar dimensinya dan semakin panjang jalur yang dilalui neutron di dalamnya. Probabilitas pertemuan neutron dengan inti atom meningkat. Dengan demikian, jumlah fisi nuklir dan jumlah neutron yang dipancarkan meningkat. Jumlah neutron yang muncul setelah pembelahan inti sama dengan jumlah neutron yang hilang, sehingga reaksi dapat dilanjutkan lama. Agar reaksi tidak berhenti, Anda perlu mengambil massa uranium nilai tertentu- kritis. Jika massa uranium lebih dari kritis, maka sebagai akibat dari peningkatan tajam neutron bebas, reaksi berantai menyebabkan ledakan.

Reaktor nuklir. Reaksi nuklir. Konversi energi dalam inti atom menjadi energi listrik.

Reaktor nuklir - Ini adalah perangkat di mana reaksi berantai nuklir terkontrol dilakukan, disertai dengan pelepasan energi. Reaktor nuklir pertama, yang disebut SR-1, dibangun pada Desember 1942 di Amerika Serikat di bawah kepemimpinan E. Fermi. Saat ini, menurut IAEA, ada 441 reaktor di dunia di 30 negara. 44 reaktor lainnya sedang dibangun.

Dalam reaktor nuklir, uranium-235 terutama digunakan sebagai bahan fisil. Reaktor seperti ini disebut reaktor neutron lambat. moderator Neutron dapat menjadi zat yang berbeda:

  1. Air . Kelebihan air biasa sebagai moderator adalah ketersediaannya dan biayanya yang murah. Kerugian dari air adalah suhu rendah mendidih (100 °C pada tekanan 1 atm) dan penyerapan neutron termal. Kelemahan pertama dihilangkan dengan meningkatkan tekanan di sirkuit primer. Penyerapan neutron termal oleh air dikompensasi dengan penggunaan bahan bakar nuklir berdasarkan uranium yang diperkaya.
  2. Air berat . Air berat sedikit berbeda dari air biasa dalam sifat kimia dan termofisikanya. Praktis tidak menyerap neutron, yang memungkinkan untuk menggunakan uranium alam sebagai bahan bakar nuklir dalam reaktor dengan moderator air berat. Kerugian dari air berat adalah biayanya yang tinggi.
  3. Grafit . Grafit reaktor diperoleh secara artifisial dari campuran kokas minyak bumi dan tar batubara. Pertama, balok ditekan dari campuran, dan kemudian balok ini diperlakukan secara termal pada suhu tinggi. Grafit memiliki massa jenis 1,6-1,8 g/cm3. Ia menyublim pada suhu 3800-3900 °C. Grafit yang dipanaskan di udara hingga 400 °C menyala. Oleh karena itu, dalam reaktor daya, terkandung dalam atmosfer gas inert (helium, nitrogen).
  4. Berilium . Salah satu retarder terbaik. Ini memiliki titik leleh tinggi (1282°C) dan konduktivitas termal, dan kompatibel dengan karbon dioksida, air, udara, dan beberapa logam cair. Namun, helium muncul dalam reaksi ambang, oleh karena itu, di bawah iradiasi intens dengan neutron cepat, gas terakumulasi di dalam berilium, di bawah tekanan berilium membengkak. Penggunaan berilium juga dibatasi oleh biayanya yang tinggi. Selain itu, berilium dan senyawanya sangat beracun. Berilium digunakan untuk membuat reflektor dan pemindah air di inti reaktor penelitian.

Bagian dari reaktor neutron lambat: di dalam inti terdapat bahan bakar nuklir berupa batang uranium dan moderator neutron (misalnya air), reflektor (lapisan materi yang mengelilingi inti) dan cangkang pelindung yang terbuat dari beton. Reaksi dikendalikan oleh batang kendali yang secara efektif menyerap neutron. Untuk memulai reaktor, mereka secara bertahap dikeluarkan dari teras. Neutron dan fragmen inti yang terbentuk selama reaksi ini, terbang terpisah dengan kecepatan tinggi, jatuh ke dalam air, bertabrakan dengan inti atom hidrogen dan oksigen, dan memberi mereka sebagian energi kinetiknya. Pada saat yang sama, air memanas, dan setelah beberapa waktu, neutron yang melambat kembali jatuh ke batang uranium dan berpartisipasi dalam fisi nuklir. Zona aktif terhubung ke penukar panas melalui pipa, membentuk sirkuit tertutup pertama. Pompa memberikan sirkulasi air di dalamnya. Air yang dipanaskan melewati penukar panas, memanaskan air di kumparan sekunder dan mengubahnya menjadi uap. Dengan demikian, air di inti tidak hanya berfungsi sebagai moderator neutron, tetapi juga sebagai pendingin yang menghilangkan panas. Setelah energi uap di dalam kumparan diubah menjadi energi listrik. Uap memutar turbin, yang menggerakkan rotor generator. arus listrik. Uap buang masuk ke kondensor dan berubah menjadi air. Kemudian seluruh siklus diulang.

mesin nuklirmenggunakan energi fisi nuklir atau fusi untuk menciptakan dorongan jet. Mesin nuklir tradisional secara keseluruhan adalah desain reaktor nuklir dan mesin itu sendiri. Fluida kerja (lebih sering - amonia atau hidrogen) disuplai dari tangki ke inti reaktor, di mana, melewati saluran yang dipanaskan oleh reaksi peluruhan nuklir, dipanaskan hingga suhu tinggi dan kemudian dikeluarkan melalui nosel, menciptakan dorong jet .

Daya nuklir.

Daya nuklir- bidang teknologi yang didasarkan pada penggunaan reaksi fisi inti atom untuk menghasilkan panas dan menghasilkan listrik. Sektor energi nuklir paling signifikan di Prancis, Belgia, Finlandia, Swedia, Bulgaria dan Swiss, yaitu. di negara-negara industri di mana tidak ada cukup sumber daya energi alam. Negara-negara ini menghasilkan antara seperempat dan setengah dari listrik mereka dari pembangkit listrik tenaga nuklir.

Reaktor Eropa pertama dibuat pada tahun 1946 di Uni Soviet di bawah kepemimpinan Igor Vasilyevich Kurchatov. Pada tahun 1954, pembangkit listrik tenaga nuklir pertama dioperasikan di Obninsk. Keuntungan PLTN:

  1. Keuntungan utama adalah kemandirian praktis dari sumber bahan bakar karena jumlah kecil bahan bakar yang digunakan. Di Rusia, ini sangat penting di bagian Eropa, karena pengiriman batubara dari Siberia terlalu mahal. Pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir jauh lebih murah daripada pembangkit listrik termal. Benar, pembangunan pembangkit listrik termal lebih murah daripada pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir.
  2. Keuntungan besar dari pembangkit listrik tenaga nuklir adalah kebersihan lingkungan yang relatif. Di TPP, total emisi tahunan zat berbahaya adalah sekitar 13.000 ton per tahun untuk gas dan 165.000 ton untuk TPP batubara bubuk. Tidak ada emisi seperti itu di pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit listrik termal mengkonsumsi 8 juta ton oksigen per tahun untuk oksidasi bahan bakar, sedangkan pembangkit listrik tenaga nuklir tidak mengkonsumsi oksigen sama sekali. Selain itu, pembangkit batubara memberikan pelepasan spesifik zat radioaktif yang lebih tinggi. Batubara selalu mengandung zat radioaktif alami; ketika batubara dibakar, mereka hampir sepenuhnya memasuki lingkungan eksternal. Kebanyakan radionuklida dari pembangkit listrik termal berumur panjang. Sebagian besar radionuklida dari pembangkit listrik tenaga nuklir dengan cepat meluruh, berubah menjadi non-radioaktif.
  3. Bagi sebagian besar negara, termasuk Rusia, produksi listrik di pembangkit listrik tenaga nuklir tidak lebih mahal daripada di pembangkit listrik tenaga uap-batubara dan, terlebih lagi, pembangkit listrik tenaga gas-minyak. Keuntungan pembangkit listrik tenaga nuklir dalam biaya listrik yang dihasilkan terutama terlihat selama apa yang disebut krisis energi yang dimulai pada awal 1970-an. Turunnya harga minyak secara otomatis mengurangi daya saing pembangkit listrik tenaga nuklir.

Penggunaan mesin nuklir di zaman modern.

sebagai fisika nuklir prospek untuk menciptakan pembangkit listrik tenaga nuklir semakin jelas terlihat. Langkah praktis pertama ke arah ini diambil oleh Uni Soviet dimana pada tahun 1954 pembangkit listrik tenaga nuklir dibangun.

Pada tahun 1959 Kapal bertenaga nuklir pertama di dunia, pemecah es Lenin, dioperasikan di bawah bendera Uni Soviet, berhasil memandu kapal dagang dalam kondisi sulit di Kutub Utara.

PADA tahun-tahun terakhir Pada abad ke-19, kapal pemecah es bertenaga nuklir Soviet yang kuat, Arktika dan Sibir, memasuki arloji Arktik...

Tenaga nuklir telah membuka peluang yang sangat besar bagi kapal selam, sehingga memungkinkan untuk memecahkan dua yang paling masalah sebenarnya- meningkatkan kecepatan bawah air dan meningkatkan durasi berenang di bawah air tanpa permukaan. Bagaimanapun, kapal selam diesel-listrik paling canggih tidak dapat mengembangkan lebih dari 18-20 knot di bawah air, dan bahkan kecepatan ini dipertahankan hanya selama sekitar satu jam, setelah itu mereka dipaksa ke permukaan untuk mengisi baterai.

Dalam kondisi seperti itu, atas arahan Komite Sentral CPSU dan pemerintah Soviet, armada kapal selam atom dibuat di negara kita dalam waktu sesingkat mungkin. Kapal selam bertenaga nuklir Soviet berulang kali melintasi Samudra Arktik di bawah es, muncul di wilayah Kutub Utara. Menjelang Kongres CPSU XXIII, sekelompok kapal selam nuklir mengelilingi dunia, melewati sekitar 22 ribu mil di bawah air tanpa muncul ke permukaan ...

Perbedaan utama antara kapal selam nuklir dan yang bertenaga uap adalah penggantian ketel uap dengan reaktor di mana reaksi berantai terkendali dari fisi atom bahan bakar nuklir dilakukan dengan pelepasan panas yang digunakan untuk menghasilkan uap dalam uap. generator.

Pembangkit nuklir dibuat untuk kapal selam perspektif nyata tidak hanya untuk mengejar kecepatan dengan kapal permukaan, tetapi juga untuk mengungguli mereka. Seperti yang kita ketahui, dalam keadaan terendam, kapal selam tidak mengalami hambatan gelombang, untuk mengatasinya kapal perpindahan permukaan berkecepatan tinggi menghabiskan sebagian besar daya pembangkit listrik.

Efek biologis radiasi.

Radiasi, pada dasarnya, berbahaya bagi kehidupan. Radiasi dosis kecil dapat "memulai" rantai peristiwa yang belum sepenuhnya dipahami yang mengarah pada kanker atau kerusakan genetik. Pada dosis tinggi, radiasi dapat merusak sel, merusak jaringan organ dan menyebabkan kematian suatu organisme. Kerusakan yang disebabkan oleh radiasi dosis tinggi biasanya muncul dalam beberapa jam atau hari. Kanker, bagaimanapun, muncul bertahun-tahun setelah terpapar, biasanya tidak lebih awal dari satu hingga dua dekade. Dan malformasi kongenital dan penyakit keturunan lainnya yang disebabkan oleh kerusakan pada perangkat genetik, menurut definisi, hanya muncul pada generasi berikutnya atau berikutnya: ini adalah anak-anak, cucu, dan keturunan yang lebih jauh dari individu yang terpapar radiasi.

Tergantung pada jenis radiasi, dosis radiasi dan kondisinya, jenis yang berbeda cedera radiasi. Ini adalah penyakit radiasi akut (ARS) - dari paparan eksternal, ARS - dari paparan internal, penyakit radiasi kronis, berbagai bentuk klinis dengan kerusakan lokal yang dominan pada organ individu, yang dapat ditandai dengan perjalanan akut, subakut atau kronis; ini adalah konsekuensi jangka panjang, di antaranya yang paling signifikan adalah terjadinya tumor ganas; proses degeneratif dan distrofik (katarak, kemandulan, perubahan sklerotik). Ini juga termasuk konsekuensi genetik yang diamati pada keturunan dari orang tua yang terpapar. Radiasi pengion yang menyebabkan perkembangannya, karena kemampuan penetrasinya yang tinggi, mempengaruhi jaringan, sel, struktur intraseluler, molekul dan atom di mana saja di dalam tubuh.

Makhluk hidup bereaksi berbeda terhadap efek radiasi, dan perkembangan reaksi radiasi sangat bergantung pada dosis radiasi. Oleh karena itu, disarankan untuk membedakan antara: 1) dampak dosis kecil, hingga sekitar 10 rad; 2) paparan dosis sedang yang biasa digunakan dengan tujuan terapeutik, yang membatasi batas atas mereka pada paparan dosis tinggi. Saat terkena radiasi, ada reaksi yang terjadi segera, reaksi awal, serta manifestasi akhir (jauh). Hasil akhir dari iradiasi seringkali sangat bergantung pada laju dosis, berbagai kondisi iradiasi dan terutama pada sifat radiasi. Hal ini juga berlaku untuk bidang penerapan radiasi dalam praktik klinis untuk tujuan terapeutik.

Radiasi mempengaruhi orang secara berbeda tergantung pada jenis kelamin dan usia, keadaan tubuh, sistem kekebalannya, dll, tetapi sangat kuat pada bayi, anak-anak dan remaja.

Kanker adalah yang paling serius dari semua konsekuensi dari paparan dosis rendah pada manusia. Survei ekstensif yang mencakup 100.000 orang yang selamat bom atom Hiroshima dan Nagasaki telah menunjukkan bahwa sejauh ini kanker adalah satu-satunya penyebab kematian berlebih pada kelompok populasi ini.

Kesimpulan.

Setelah melakukan penelitian, kami menemukan bahwa bahan bakar nuklir dan mesin nuklir membawa manfaat besar bagi manusia. Berkat mereka, seseorang menemukan sumber panas dan energi yang murah (satu pembangkit listrik tenaga nuklir menggantikan beberapa puluh atau bahkan ratusan pembangkit listrik termal biasa untuk seseorang), mampu melewati es ke Kutub Utara dan tenggelam ke dasar dari lautan. Tetapi semua ini hanya berfungsi jika diterapkan dengan benar, mis. dalam jumlah yang tepat dan hanya untuk tujuan damai. Sudah banyak kasus ledakan pembangkit listrik tenaga nuklir (Chernobyl, Fukushima) dan ledakan bom atom (Hiroshima dan Nagasaki).

Tapi tidak ada yang terlindung dari konsekuensi limbah radioaktif. Banyak orang menderita penyakit radiasi dan kanker yang disebabkan oleh radiasi. Tetapi kami berpikir bahwa dalam beberapa tahun, para ilmuwan akan menemukan metode untuk membuang limbah radioaktif tanpa membahayakan kesehatan dan menemukan obat untuk semua penyakit ini.

Bibliografi.

  1. A.V. Pyoryshkin, E.M. Gutnik. "Buku pelajaran fisika untuk kelas 9".
  2. G. Kessler. "Energi nuklir".
  3. R.G. Perelman. "Mesin Nuklir".
  4. E. Rutherford. Karya Ilmiah Pilihan. Struktur atom dan transformasi buatan.
  5. https://en.wikipedia.org
Pratinjau:

Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buat akun untuk Anda sendiri ( Akun) Google dan masuk:

Dan kemampuan untuk menggunakan energi nuklir untuk tujuan kreatif (energi atom) dan destruktif (bom atom), mungkin telah menjadi salah satu penemuan paling signifikan di abad kedua puluh terakhir. Nah, inti dari semua kekuatan dahsyat yang mengintai di perut sebuah atom kecil adalah reaksi nuklir.

Apa itu reaksi nuklir?

Dalam fisika, reaksi nuklir dipahami sebagai proses interaksi inti atom dengan inti lain yang serupa dengannya atau dengan berbagai partikel elementer, sebagai akibatnya komposisi dan struktur inti berubah.

Sedikit sejarah reaksi nuklir

Reaksi nuklir pertama dalam sejarah dibuat oleh ilmuwan besar Rutherford pada tahun 1919 selama percobaan untuk mendeteksi proton dalam produk peluruhan inti. Ilmuwan membombardir atom nitrogen dengan partikel alfa, dan ketika partikel bertabrakan, reaksi nuklir terjadi.

Dan seperti inilah persamaan reaksi nuklir ini. Rutherford dikreditkan dengan penemuan reaksi nuklir.

Ini diikuti oleh berbagai eksperimen para ilmuwan tentang implementasinya berbagai jenis reaksi nuklir, misalnya, reaksi nuklir yang disebabkan oleh pemboman inti atom oleh neutron, yang dilakukan oleh fisikawan terkemuka Italia E. Fermi, sangat menarik dan signifikan bagi sains. Secara khusus, Fermi menemukan bahwa transformasi nuklir dapat disebabkan tidak hanya oleh neutron cepat, tetapi juga oleh neutron lambat, yang bergerak dengan kecepatan termal. Omong-omong, reaksi nuklir yang disebabkan oleh paparan suhu disebut termonuklir. Adapun reaksi nuklir di bawah pengaruh neutron, mereka sangat cepat menerima perkembangannya dalam sains, dan apa lagi, baca lebih lanjut.

Rumus umum untuk reaksi nuklir.

Reaksi nuklir apa yang ada dalam fisika?

Secara umum, reaksi nuklir yang dikenal saat ini dapat dibagi menjadi:

  • fisi nuklir
  • reaksi termonuklir

Di bawah ini kami menulis secara rinci tentang masing-masing.

pembelahan inti atom

Reaksi fisi inti atom melibatkan disintegrasi inti atom yang sebenarnya menjadi dua bagian. Pada tahun 1939, ilmuwan Jerman O. Hahn dan F. Strassmann menemukan fisi atom, melanjutkan penelitian pendahulu ilmiah mereka, mereka menemukan bahwa ketika uranium dibombardir dengan neutron, unsur-unsur dari bagian tengah tabel periodik Mendeleev muncul, yaitu, isotop radioaktif dari barium, kripton dan beberapa elemen lainnya. Sayangnya, pengetahuan ini pada awalnya digunakan untuk tujuan yang menakutkan dan merusak, karena yang kedua Perang Dunia dan Jerman, dan di sisi lain, ilmuwan Amerika dan Soviet berlomba untuk mengembangkan senjata nuklir (berdasarkan reaksi nuklir uranium), yang berakhir dengan "jamur nuklir" yang terkenal di atas kota Hiroshima dan Nagasaki di Jepang.

Tetapi kembali ke fisika, reaksi nuklir uranium selama pemecahan nukleusnya memiliki energi kolosal yang sama yang telah dapat dimanfaatkan oleh sains. Bagaimana reaksi nuklir seperti itu terjadi? Seperti yang kami tulis di atas, itu terjadi karena pemboman inti atom uranium oleh neutron, dari mana inti membelah, dan energi kinetik yang sangat besar muncul, dari urutan 200 MeV. Namun yang paling menarik, sebagai produk reaksi fisi nuklir inti uranium dari tumbukan dengan neutron, ada beberapa neutron baru yang bebas, yang pada gilirannya bertabrakan dengan inti baru, membelahnya, dan seterusnya. Akibatnya, ada lebih banyak neutron dan bahkan lebih banyak inti uranium yang terpisah dari tabrakan dengan mereka - reaksi berantai nuklir nyata terjadi.

Ini adalah tampilannya pada diagram.

Dalam hal ini, faktor perkalian neutron harus lebih besar dari satu, ini adalah kondisi yang diperlukan untuk reaksi nuklir semacam ini. Dengan kata lain, di setiap generasi neutron berikutnya yang terbentuk setelah peluruhan inti, jumlahnya harus lebih banyak daripada yang sebelumnya.

Perlu dicatat bahwa, menurut prinsip yang sama, reaksi nuklir selama pemboman juga dapat terjadi selama pembelahan inti atom dari beberapa elemen lain, dengan nuansa bahwa inti dapat dibombardir oleh berbagai partikel elementer, dan produk dari reaksi nuklir tersebut akan berbeda untuk menggambarkannya secara lebih rinci. , kita memerlukan monografi ilmiah yang lengkap

reaksi termonuklir

Reaksi termonuklir didasarkan pada reaksi fusi, yaitu, pada kenyataannya, prosesnya kebalikan dari fisi, inti atom tidak terpecah menjadi beberapa bagian, melainkan bergabung satu sama lain. Ini juga melepaskan banyak energi.

Reaksi termonuklir, seperti namanya (termo - suhu) hanya dapat terjadi pada suhu yang sangat tinggi. Lagi pula, agar dua inti atom bergabung, mereka harus mendekati jarak yang sangat dekat satu sama lain, sambil mengatasi tolakan listrik dari muatan positifnya, ini dimungkinkan ketika ada energi kinetik yang besar, yang, pada gilirannya, dimungkinkan pada suhu tinggi. Perlu dicatat bahwa reaksi termonuklir hidrogen tidak terjadi, namun, tidak hanya di atasnya, tetapi juga di bintang lain, orang bahkan dapat mengatakan bahwa justru inilah yang menjadi dasar sifat mereka dari bintang mana pun.

Video reaksi nuklir

Dan akhirnya, video pendidikan tentang topik artikel kami, reaksi nuklir.

Mereka dibagi menjadi 2 kelas: reaksi termonuklir dan reaksi di bawah aksi partikel nuklir dan fisi nuklir. Yang pertama memerlukan suhu ~ beberapa juta derajat untuk penerapannya dan hanya terjadi di bagian dalam bintang atau selama ledakan bom-H. Yang terakhir terjadi di atmosfer dan litosfer karena radiasi kosmik dan karena partikel aktif nuklir di kulit atas Bumi. Partikel kosmik yang cepat (energi rata-rata ~2 10 9 eV), memasuki atmosfer bumi, sering kali menyebabkan pemisahan sempurna atom atmosfer (N, O) menjadi fragmen nuklir yang lebih ringan, termasuk neutron. Laju pembentukan yang terakhir mencapai 2,6 neutron (cm -2 detik -1). Neutron berinteraksi secara dominan dengan N di atmosfer, menghasilkan produksi radioaktif yang konstan isotop karbon C 14 (T 1/2 = 5568 tahun) dan tritium H 3 (T 1/2 = 12,26 tahun) menurut reaksi berikut N 14 + P\u003d C 14 + H 1; N 14+ n\u003d C 12 + H 3. Pembentukan tahunan radiokarbon di atmosfer bumi adalah sekitar 10 kg. Pembentukan radioaktif Be 7 dan Cl 39 di atmosfer juga dicatat. Reaksi nuklir di litosfer terjadi terutama karena partikel dan neutron yang timbul dari peluruhan unsur radioaktif berumur panjang (terutama U dan Th). Perlu dicatat akumulasi He 3 dalam beberapa ml yang mengandung Li (lihat. Isotop helium dalam geologi), pembentukan isotop individu neon dalam euksenit, monasit, dan m-lah lainnya sesuai dengan reaksi: O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + P; Fe 19 + Dia \u003d Na 22 + P; Na 22 → Ne 22 . Pembentukan isotop argon dalam zat radioaktif menurut reaksi: Cl 35 + Bukan = Ar 38 + n; Cl 35 + Dia \u003d K 38 + H 1; K 38 → Ar 38. Selama fisi uranium spontan dan diinduksi neutron, pembentukan isotop berat kripton dan xenon diamati (lihat metode penentuan usia absolut Xenon). Dalam m-lakh litosfer, pembelahan buatan inti atom menyebabkan akumulasi isotop tertentu dalam jumlah 10 -9 -10 -12% dari massa m-la.

  • - transformasi inti atom karena interaksinya dengan partikel dasar atau dengan sesama...
  • - reaksi berantai bercabang dari fisi inti berat oleh neutron, sebagai akibatnya jumlah neutron meningkat tajam dan proses fisi mandiri dapat terjadi ...

    Awal Mula Ilmu Pengetahuan Alam Modern

  • - amunisi, yang efek merusaknya didasarkan pada penggunaan energi ledakan nuklir. Ini termasuk hulu ledak nuklir rudal dan torpedo, bom nuklir, peluru artileri, muatan kedalaman, ranjau ...

    Kamus istilah militer

  • Daftar istilah hukum

  • - ....

    Kamus Ensiklopedis Ekonomi dan Hukum

  • - menurut definisi Undang-Undang Federal "Tentang penggunaan energi atom" tertanggal 20 Oktober 1995, "bahan yang mengandung atau mampu mereproduksi zat nuklir fisil" ...

    Kamus Hukum Besar

  • - snurps, RNA nuklir kecil ukuran kecil terkait dengan RNA nuklir heterogen , adalah bagian dari butiran ribonukleoprotein kecil dari nukleus ...
  • - Lihat nuklir kecil...

    Biologi molekuler dan genetika. Kamus

  • - reaksi nuklir, di mana partikel yang datang tidak mentransfer energi ke seluruh inti target, tetapi ke inti yang terpisah. nukleon atau kelompok nukleon dalam nukleus ini. Di P.I. R. tidak ada inti senyawa yang terbentuk.

    Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

  • - kecelakaan yang terjadi di pembangkit listrik tenaga nuklir. Selama kecelakaan nuklir, kontaminasi radioaktif terhadap lingkungan meningkat tajam ...

    kamus ekologi

  • - transformasi atom inti pada tumbukan dengan inti lain, partikel elementer atau kuanta gamma. Ketika inti berat dibombardir dengan yang lebih ringan, semua elemen transuranium diperoleh ...

    Kamus Ensiklopedis Metalurgi

  • - proses nuklir di mana energi yang dimasukkan ke dalam inti atom ditransfer terutama ke satu atau sekelompok kecil nukleon ...

    Ensiklopedia Besar Soviet

  • - Reaksi nuklir LANGSUNG - reaksi nuklir di mana partikel yang datang mentransfer energi tidak ke seluruh inti target, tetapi ke nukleon individu atau sekelompok nukleon dalam inti ini. Dalam reaksi nuklir langsung, tidak ada senyawa yang terbentuk ...
  • - lihat Reaksi berantai nuklir ...

    Kamus ensiklopedis besar

  • - reaksi transformasi inti atom ketika berinteraksi dengan partikel elementer, ?-kuanta atau satu sama lain. Pertama kali dipelajari oleh Ernest Rutherford pada tahun 1919...

    Kamus ensiklopedis besar

  • - REAKSI RANTAI NUKLIR - reaksi mandiri dari fisi inti atom di bawah aksi neutron dalam kondisi ketika setiap peristiwa fisi disertai dengan emisi setidaknya 1 neutron, yang memastikan pemeliharaan ...

    Kamus ensiklopedis besar

"REAKSI NUKLIR DI ALAM" dalam buku

Rudal Euro Nuklir

Dari buku Purely Confidential [Duta Besar untuk Washington di bawah enam Presiden AS (1962-1986)] pengarang Dobrynin Anatoly Fedorovich

Bab 6 Menyembah Alam. Mitos tentang alam

Dari buku Myths of Armenia pengarang Ananikyan Martiros A

Bab 6 Menyembah Alam. Mitos tentang alam

Robinson Nuklir

Dari buku Bom. Rahasia dan gairah dunia bawah atom pengarang Pestov Stanislav Vasilievich

Robinson Nuklir Di akhir tahun 50-an, Khrushchev sangat tertarik pada satu proyek yang diusulkan oleh para insinyur militer. Esensinya adalah untuk membuat pulau buatan di lepas pantai Atlantik Amerika Serikat. Dipikirkan seperti ini: pada malam yang gelap para pencuri, kapal kargo kering yang kuat menuju ke

Ambisi nuklir

Dari buku Bangun! Bertahan dan berkembang dalam kekacauan ekonomi yang akan datang penulis Chalabi El

Ambisi Nuklir Pada paruh kedua tahun 2003, dunia mengetahui bahwa program pengayaan uranium Iran lebih maju dari yang diperkirakan sebelumnya, dan bahwa dalam beberapa tahun Iran akan menjadi senjata nuklir. Mari kita kutip kata-kata orang Amerika resmi, terlibat

Penjualan nuklir

Dari buku Infobusiness dengan kapasitas penuh [Penggandaan Penjualan] pengarang Parabellum Andrey Alekseevich

Nuclear Sales Japan saat ini sedang menguji model yang menarik. Salah satu perusahaan yang melakukan riset pelanggan telah menandatangani banyak kontrak dengan berbagai perusahaan yang membutuhkan Masukan dari mereka target audiens. Mereka membuka toko untuk barang gratis -

"KOPER NUKLIR"

Dari buku Tidak Diketahui, Ditolak atau Tersembunyi pengarang Tsareva Irina Borisovna

"KOPER NUKLIR" Ini lebih keren daripada "koper dengan bukti kompromi" yang terkenal! Sebuah skandal yang berlangsung lama dan tidak tergesa-gesa terungkap di sekitar apa yang disebut "koper nuklir." Semuanya dimulai dengan pernyataan sensasional yang dibuat oleh mantan Sekretaris Keamanan Dewan Federasi Rusia.

Tentang Hakikat, Hukum, dan Hakikat Hukum

Dari buku Clear Words penulis Ozornin Prokhor

Tentang alam, hukum dan hakikat hukum Apa yang kemarin tidak masuk akal telah menjadi hukum alam hari ini. Hukum berubah - alam tetap sama

Reaksi nuklir dan muatan listrik

Dari buku Neutrino - partikel hantu atom penulis Asimov Isaac

Reaksi Nuklir dan Muatan Listrik Ketika fisikawan mulai memahami struktur atom dengan lebih jelas pada 1990-an, mereka menemukan bahwa setidaknya beberapa bagiannya membawa muatan listrik. Misalnya, elektron yang mengisi daerah terluar atom

REAKSI NUKLIR

Dari buku Energi Atom untuk keperluan militer pengarang Smith Henry Dewolf

REAKSI NUKLIR METODE BOM NUKLIR1.40. Cockcroft dan Walton menghasilkan proton dengan energi yang cukup tinggi dengan mengionisasi gas hidrogen dan kemudian mempercepat ion dengan pembangkit tegangan tinggi dengan transformator dan penyearah. Metode serupa dapat

KECELAKAAN NUKLIR

Dari buku keadaan darurat di armada Soviet pengarang Cherkashin Nikolai Andreevich Reaksi berantai nuklir Dari buku Great Soviet Encyclopedia (YD) penulis TSB

3.13 Reaksi nuklir dan cacat massa

Dari buku Teori Balistik Ritz dan Gambar Alam Semesta pengarang Semikov Sergey Alexandrovich

3.13 Reaksi nuklir dan cacat massa Semua perubahan di alam yang terjadi adalah keadaan sedemikian rupa sehingga berapa banyak yang diambil dari satu benda, begitu banyak akan ditambahkan ke benda lain. Jadi, jika beberapa materi berkurang di suatu tempat, itu akan berlipat ganda di tempat lain ... Alam semesta ini

Rencana:

    pengantar
  • 1 inti komposit
    • 1.1 Energi eksitasi
    • 1.2 Saluran reaksi
  • 2 Penampang reaksi nuklir
    • 2.1 Hasil reaksi
  • 3 Reaksi nuklir langsung
  • 4 Hukum kekekalan dalam reaksi nuklir
    • 4.1 Hukum kekekalan energi
    • 4.2 Hukum kekekalan momentum
    • 4.3 Hukum kekekalan momentum sudut
    • 4.4 hukum konservasi lainnya
  • 5 Jenis-jenis reaksi nuklir
    • 5.1 Fisi nuklir
    • 5.2 Fusi termonuklir
    • 5.3 reaksi fotonuklear
    • 5.4 Lainnya
  • 6 Merekam reaksi nuklir
    • Catatan

pengantar

Reaksi nuklir litium-6 dengan deuterium 6 Li(d,α)α

reaksi nuklir- proses pembentukan inti atau partikel baru selama tumbukan inti atau partikel. Untuk pertama kalinya, Rutherford mengamati reaksi nuklir pada tahun 1919, membombardir inti atom nitrogen dengan -partikel, itu dicatat oleh munculnya partikel pengion sekunder yang memiliki jangkauan dalam gas lebih besar dari kisaran -partikel dan diidentifikasi sebagai proton. Selanjutnya, foto-foto dari proses ini diperoleh dengan menggunakan ruang awan.

Menurut mekanisme interaksinya, reaksi nuklir dibagi menjadi dua jenis:

  • reaksi dengan pembentukan inti senyawa, ini adalah proses dua tahap yang terjadi pada energi kinetik yang tidak terlalu tinggi dari partikel yang bertabrakan (sampai sekitar 10 MeV).
  • reaksi nuklir langsung waktu nuklir diperlukan partikel untuk melintasi inti. Mekanisme ini memanifestasikan dirinya terutama pada energi yang sangat tinggi dari partikel yang membombardir.

Jika, setelah tumbukan, inti dan partikel asli dipertahankan dan tidak ada yang baru lahir, maka reaksinya adalah hamburan elastis dalam medan gaya nuklir, hanya disertai dengan redistribusi energi kinetik dan momentum partikel dan target. inti, dan disebut hamburan potensial .


1. Inti majemuk

Teori mekanisme reaksi dengan pembentukan inti majemuk dikembangkan oleh Niels Bohr pada tahun 1936 bersama dengan teori model jatuhnya inti dan mendasari gagasan modern tentang sebagian besar reaksi nuklir.

Menurut teori ini, reaksi nuklir berlangsung dalam dua tahap. Pada awalnya, partikel awal membentuk inti perantara (komposit) untuk waktu nuklir, yaitu, waktu yang diperlukan partikel untuk melintasi inti, kira-kira sama dengan 10 23 - 10 21 s. Dalam hal ini, inti senyawa selalu terbentuk dalam keadaan tereksitasi, karena memiliki kelebihan energi yang dibawa oleh partikel ke inti dalam bentuk energi ikat nukleon dalam inti senyawa dan sebagian energi kinetiknya, yaitu sama dengan jumlah energi kinetik inti target dengan nomor massa dan partikel di pusat sistem inersia.


1.1. Energi eksitasi

Energi eksitasi inti senyawa yang dibentuk oleh penyerapan nukleon bebas sama dengan jumlah energi ikat nukleon dan sebagian energi kinetiknya:

Paling sering, karena perbedaan besar dalam massa nukleus dan nukleon, kira-kira sama dengan energi kinetik nukleon yang membombardir nukleus.

Rata-rata, energi ikat adalah 8 MeV, bervariasi tergantung pada karakteristik inti senyawa yang dihasilkan, namun, untuk inti dan nukleon target yang diberikan, nilai ini adalah konstan. Energi kinetik partikel yang membombardir dapat berupa apa saja, misalnya, ketika reaksi nuklir dieksitasi oleh neutron, yang potensialnya tidak memiliki penghalang Coulomb, nilainya bisa mendekati nol. Jadi, energi ikat adalah energi eksitasi minimum dari inti senyawa.


1.2. saluran reaksi

Transisi ke keadaan tidak bersemangat dapat dilakukan dengan berbagai cara, yang disebut saluran reaksi. Jenis dan keadaan kuantum dari partikel dan inti kejadian sebelum dimulainya reaksi menentukan saluran masukan reaksi. Setelah reaksi selesai, himpunan yang terbentuk produk reaksi dan keadaan kuantumnya menentukan saluran keluaran reaksi. Reaksi sepenuhnya dicirikan oleh saluran input dan output.

Saluran reaksi tidak bergantung pada metode pembentukan inti senyawa, yang dapat dijelaskan dengan umur panjang inti senyawa, tampaknya "lupa" bagaimana ia terbentuk, oleh karena itu pembentukan dan peluruhan inti senyawa dapat dianggap sebagai peristiwa independen. Misalnya, dapat dibentuk sebagai inti senyawa dalam keadaan tereksitasi dalam salah satu reaksi berikut:

Selanjutnya, di bawah kondisi energi eksitasi yang sama, inti senyawa ini dapat meluruh dengan kebalikan dari salah satu reaksi ini dengan probabilitas tertentu, terlepas dari sejarah asal usul inti ini. Probabilitas pembentukan inti majemuk tergantung pada energi dan jenis inti target.


2. Penampang reaksi nuklir

Probabilitas reaksi ditentukan oleh apa yang disebut penampang inti reaksi. Dalam kerangka acuan laboratorium (di mana inti target diam), probabilitas interaksi per satuan waktu sama dengan produk penampang (dinyatakan dalam satuan luas) dan fluks partikel yang datang (dinyatakan dalam jumlah partikel melintasi suatu satuan luas per satuan waktu). Jika beberapa saluran keluaran dapat diterapkan untuk satu saluran masukan, maka rasio probabilitas saluran keluaran reaksi sama dengan rasio penampang melintangnya. Dalam fisika nuklir, penampang reaksi biasanya dinyatakan dalam satuan khusus - lumbung, sama dengan 10 24 cm².


2.1. Hasil reaksi

Jumlah kasus reaksi yang berhubungan dengan jumlah partikel yang membombardir target disebut reaksi nuklir. Nilai ini ditentukan secara eksperimental dalam pengukuran kuantitatif. Karena hasil berhubungan langsung dengan penampang reaksi, pengukuran hasil pada dasarnya adalah pengukuran penampang reaksi.

3. Reaksi nuklir langsung

Jalannya reaksi nuklir juga dimungkinkan melalui mekanisme interaksi langsung, terutama mekanisme seperti itu memanifestasikan dirinya pada energi yang sangat tinggi dari partikel yang membombardir, ketika nukleon nukleus dapat dianggap bebas. Reaksi langsung berbeda dari mekanisme inti senyawa terutama dalam distribusi vektor momentum partikel produk sehubungan dengan momentum partikel yang membombardir. Berbeda dengan simetri bola dari mekanisme inti senyawa, interaksi langsung dicirikan oleh arah dominan dari penerbangan produk reaksi ke depan relatif terhadap arah gerak partikel datang. Distribusi energi partikel produk dalam kasus ini juga berbeda. Interaksi langsung ditandai dengan kelebihan partikel berenergi tinggi. Dalam tumbukan dengan inti partikel kompleks (yaitu, inti lain), proses transfer nukleon dari inti ke inti atau pertukaran nukleon dimungkinkan. Reaksi semacam itu terjadi tanpa pembentukan inti senyawa dan semua fitur interaksi langsung melekat di dalamnya.


4. Hukum kekekalan dalam reaksi nuklir

Dalam reaksi nuklir, semua hukum kekekalan fisika klasik terpenuhi. Undang-undang ini memberlakukan pembatasan terhadap kemungkinan reaksi nuklir. Bahkan proses yang menguntungkan secara penuh semangat selalu menjadi tidak mungkin jika disertai dengan pelanggaran terhadap beberapa hukum konservasi. Selain itu, ada undang-undang konservasi khusus untuk dunia mikro; beberapa di antaranya selalu terpenuhi, sejauh diketahui (hukum kekekalan bilangan baryon, bilangan lepton); hukum kekekalan lainnya (isospin, paritas, keanehan) hanya menekan reaksi tertentu, karena mereka tidak memenuhi beberapa interaksi mendasar. Konsekuensi dari hukum kekekalan adalah apa yang disebut aturan seleksi, yang menunjukkan kemungkinan atau larangan reaksi tertentu.


4.1. Hukum kekekalan energi

Jika , , , adalah energi total dua partikel sebelum dan sesudah reaksi, maka berdasarkan hukum kekekalan energi:

Jika lebih dari dua partikel terbentuk, jumlah suku di ruas kanan persamaan ini masing-masing harus lebih besar. Energi total partikel sama dengan energi diamnya Mc 2 dan energi kinetik E, Itu sebabnya:

Perbedaan antara energi kinetik total partikel pada "keluaran" dan "masukan" reaksi Q = (E 3 + E 4) − (E 1 + E 2) ditelepon energi reaksi(atau hasil energi reaksi). Itu memenuhi syarat:

Pengganda 1/ c 2 biasanya dihilangkan saat menghitung keseimbangan energi, yang menyatakan massa partikel dalam satuan energi (atau terkadang energi dalam satuan massa).

Jika sebuah Q> 0, maka reaksi tersebut disertai pelepasan energi bebas dan disebut eksoenergik , jika Q < 0, то реакция сопровождается поглощением свободной энергии и называется energik .

Sangat mudah untuk melihat itu Q> 0 ketika jumlah massa partikel-produk kurang dari jumlah massa partikel awal, yaitu, pelepasan energi bebas hanya dimungkinkan dengan mengurangi massa partikel yang bereaksi. Dan sebaliknya, jika jumlah massa partikel sekunder melebihi jumlah massa partikel awal, maka reaksi seperti itu hanya mungkin terjadi jika sejumlah energi kinetik dihabiskan untuk meningkatkan energi diam, yaitu, massa partikel baru. Nilai minimum energi kinetik partikel yang memungkinkan terjadinya reaksi endoenergi disebut energi reaksi ambang. Reaksi endoenergi disebut juga reaksi ambang, karena mereka tidak terjadi pada energi partikel di bawah ambang batas.


4.2. Hukum kekekalan momentum

Momentum total partikel sebelum reaksi sama dengan momentum total partikel hasil reaksi. Jika , , , adalah vektor momentum dua partikel sebelum dan sesudah reaksi, maka

Masing-masing vektor dapat diukur secara independen secara eksperimental, misalnya dengan spektrometer magnetik. Data eksperimen menunjukkan bahwa hukum kekekalan momentum berlaku baik dalam reaksi nuklir maupun dalam proses hamburan mikropartikel.


4.3. Hukum kekekalan momentum sudut

Momentum sudut juga kekal dalam reaksi nuklir. Sebagai hasil dari tumbukan partikel mikro, hanya inti senyawa yang terbentuk, yang momentum sudutnya sama dengan salah satu nilai yang mungkin dari momen yang diperoleh dengan menambahkan momen mekanis intrinsik (putaran) partikel dan momen gerak relatifnya (momen orbit). Saluran peluruhan dari inti majemuk juga dapat hanya sedemikian rupa sehingga momentum sudut total (jumlah momen putaran dan orbital) dipertahankan.


4.4. hukum konservasi lainnya

  • dalam reaksi nuklir, muatan listrik kekal - jumlah aljabar muatan dasar sebelum reaksi sama dengan jumlah aljabar muatan setelah reaksi.
  • dalam reaksi nuklir, jumlah nukleon dilestarikan, yang dalam kasus paling umum ditafsirkan sebagai kekekalan jumlah baryon. Jika energi kinetik dari nukleon yang bertabrakan sangat tinggi, maka reaksi produksi pasangan nukleon dimungkinkan. Karena tanda yang berlawanan ditetapkan untuk nukleon dan antinukleon, jumlah aljabar bilangan baryon selalu tetap tidak berubah dalam proses apa pun.
  • dalam reaksi nuklir, jumlah lepton dipertahankan (lebih tepatnya, perbedaan antara jumlah lepton dan jumlah antilepton, lihat nomor Lepton).
  • dalam reaksi nuklir yang terjadi di bawah pengaruh gaya nuklir atau elektromagnetik, paritas fungsi gelombang dipertahankan, yang menggambarkan keadaan partikel sebelum dan sesudah reaksi. Paritas fungsi gelombang tidak dipertahankan dalam transformasi karena interaksi yang lemah.
  • dalam reaksi nuklir karena interaksi yang kuat, spin isotop dilestarikan. Interaksi lemah dan elektromagnetik tidak melestarikan isospin.

5. Jenis reaksi nuklir

Interaksi nuklir dengan partikel memiliki sifat yang sangat beragam, jenisnya dan probabilitas reaksi tertentu bergantung pada jenis partikel yang membombardir, inti target, energi partikel dan inti yang berinteraksi, dan banyak faktor lainnya.

5.1. Fisi nuklir

Fisi nuklir- proses pemecahan inti atom menjadi dua (jarang tiga) inti dengan massa yang sama, yang disebut fragmen fisi. Sebagai hasil dari fisi, produk reaksi lain juga dapat muncul: inti ringan (terutama partikel alfa), neutron dan gamma kuanta. Fisi bisa spontan (spontan) dan dipaksa (sebagai akibat interaksi dengan partikel lain, terutama dengan neutron). Fisi inti berat adalah proses eksotermik yang melepaskan sejumlah besar energi berupa energi kinetik produk reaksi, maupun radiasi.

Fisi nuklir adalah sumber energi di reaktor nuklir dan senjata nuklir.


5.2. Fusi termonuklir

Pada suhu normal, fusi inti tidak mungkin, karena inti bermuatan positif mengalami gaya tolak Coulomb yang sangat besar. Untuk sintesis inti ringan, perlu untuk mendekatkan mereka ke jarak sekitar 10 15 m, di mana aksi gaya nuklir menarik akan melebihi gaya tolak Coulomb. Agar fusi inti terjadi, perlu untuk meningkatkan mobilitasnya, yaitu meningkatkan energi kinetiknya. Ini dicapai dengan menaikkan suhu. Karena energi panas yang diterima, mobilitas inti meningkat, dan mereka dapat saling mendekati pada jarak yang sangat dekat sehingga, di bawah aksi gaya kohesi nuklir, mereka akan bergabung menjadi inti baru yang lebih kompleks. Sebagai hasil dari peleburan inti ringan, banyak energi yang dilepaskan, karena inti baru yang terbentuk memiliki energi yang besar. energi spesifik ikatan dari inti aslinya. reaksi termonuklir- ini adalah reaksi fusi eksoenergetik dari inti cahaya pada suhu yang sangat tinggi (10 7 K).

Pertama-tama, di antara mereka harus dicatat reaksi antara dua isotop (deuterium dan tritium) hidrogen, yang sangat umum di Bumi, akibatnya helium terbentuk dan neutron dilepaskan. Reaksi tersebut dapat ditulis sebagai

+ energi (17,6 MeV).

Energi yang dilepaskan (yang timbul dari fakta bahwa helium-4 memiliki ikatan nuklir yang sangat kuat) diubah menjadi energi kinetik, yang sebagian besar, 14,1 MeV, membawa neutron bersamanya sebagai partikel yang lebih ringan. Inti yang dihasilkan terikat erat, itulah sebabnya reaksinya sangat eksoenergik. Reaksi ini dicirikan oleh penghalang Coulomb terendah dan hasil tinggi, sehingga sangat menarik untuk fusi termonuklir.

Reaksi termonuklir digunakan dalam senjata termonuklir dan sedang diteliti untuk kemungkinan aplikasi di sektor energi, jika masalah pengendalian fusi termonuklir diselesaikan.


5.3. reaksi fotonuklear

Ketika kuantum gamma diserap, inti menerima kelebihan energi tanpa mengubah komposisi nukleonnya, dan inti dengan kelebihan energi adalah inti majemuk. Seperti reaksi nuklir lainnya, penyerapan gamma-kuantum oleh nukleus hanya mungkin jika energi yang diperlukan dan rasio putaran terpenuhi. Jika energi yang ditransfer ke nukleus melebihi energi ikat nukleon di dalam nukleus, maka peluruhan inti senyawa yang dihasilkan paling sering terjadi dengan emisi nukleon, terutama neutron. Peluruhan tersebut menyebabkan reaksi nuklir dan , yang disebut fotonuklir, dan fenomena emisi nukleon dalam reaksi ini - efek fotolistrik nuklir.


5.4. Lainnya

6. Merekam reaksi nuklir

Reaksi nuklir ditulis dalam bentuk rumus khusus di mana penunjukan inti atom dan partikel elementer terjadi.

Cara pertama Penulisan rumus reaksi nuklir mirip dengan penulisan rumus reaksi kimia, yaitu jumlah partikel awal ditulis di sebelah kiri, jumlah partikel yang dihasilkan (produk reaksi) ditulis di sebelah kanan, dan panah ditempatkan diantara mereka.

Dengan demikian, reaksi penangkapan radiasi neutron oleh inti kadmium-113 ditulis sebagai berikut:

Kita melihat bahwa jumlah proton dan neutron di kanan dan kiri tetap sama (jumlah baryon dipertahankan). Hal yang sama berlaku untuk muatan listrik, bilangan lepton dan besaran lainnya (energi, momentum, momentum sudut, ...). Dalam beberapa reaksi yang melibatkan interaksi lemah, proton dapat berubah menjadi neutron dan sebaliknya, tetapi jumlah totalnya tidak berubah.

Cara kedua notasi, lebih cocok untuk fisika nuklir, memiliki bentuk A (a, bcd…) B, di mana TETAPI- inti sasaran sebuah- partikel yang membombardir (termasuk nukleus), b, c, d, ...- partikel yang dipancarkan (termasuk inti), PADA- sisa inti. Produk yang lebih ringan dari reaksi ditulis dalam tanda kurung, produk yang lebih berat ditulis di luar. Jadi, reaksi penangkapan neutron di atas dapat ditulis sebagai berikut:

Reaksi sering dinamai berdasarkan kombinasi partikel yang terjadi dan partikel yang dipancarkan dalam tanda kurung; ya, di atas contoh tipikal (n, )-reaksi.

Konversi nuklir paksa pertama nitrogen menjadi oksigen, yang dilakukan oleh Rutherford dengan membombardir nitrogen dengan partikel alfa, ditulis sebagai rumus

Di mana inti atom hidrogen, proton.

Dalam notasi "kimia", reaksi ini terlihat seperti

unduh.

Kami juga merekomendasikan

Memuat...Memuat...