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살아있는 세포에서 저온 핵융합. 핵반응

자연에서의 핵 반응 - 열핵 반응과 핵 입자 및 핵분열의 작용에 따른 반응의 두 가지 클래스로 나뉩니다. 전자는 구현을 위해 ~ 수백만 도의 온도가 필요하며 항성 내부 또는 수소 폭탄 폭발 중에만 발생합니다. 후자는 우주 복사와 지구의 상부 껍질에 있는 핵 활성 입자로 인해 대기와 암석권에서 발생합니다. 빠른 우주 입자(평균 에너지 ~2 10 9 eV)가 지구 대기로 유입되면 종종 대기 원자(N, O)를 다음을 포함한 더 가벼운 핵 파편으로 완전히 분할합니다. 중성자.후자의 형성 속도는 2.6 중성자(cm -2 sec -1)에 이릅니다. 중성자는 주로 대기의 N과 상호 작용하여 일정한 방사성 물질을 생성합니다. 동위원소다음 반응에 따른 탄소 C 14 (T 1/2 = 5568년) 및 삼중수소 H 3 (T 1/2 = 12.26년) N 14 + 피\u003d C 14 + H 1; N 14+ N\u003d C 12 + H 3. 지구 대기에서 연간 생성되는 방사성 탄소는 약 10kg입니다. 대기에서 방사성 Be 7 및 Cl 39의 형성도 관찰되었습니다. 암석권에서 핵 반응은 주로 장수명 방사성 원소(주로 U와 Th)의 붕괴로 인해 발생하는 α 입자와 중성자 때문에 발생합니다. Li를 함유한 몇 ml의 He3 축적에 주목해야 한다(참조. 지질학의 헬륨 동위원소),반응에 따른 유세나이트, 모나자이트 및 기타 m-lahs에서 네온의 개별 동위원소 형성: O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + 피; Fe 19 + He \u003d Na 22 + 피; Na 22 → Ne 22 . 반응에 따른 방사성 물질의 아르곤 동위원소 형성: Cl 35 + 아님 = Ar 38 + N; Cl 35 + He \u003d K 38 + H 1; K 38 → Ar 38. 우라늄의 자발적 및 중성자 유도 핵분열 동안 크립톤과 크세논의 무거운 동위원소 형성이 관찰됩니다. (제논 절대 연령 결정 방법 참조).암석권의 m-lakh에서 인공 쪼개짐 원자핵 m-la 질량의 10 -9 -10 -12%의 일부 동위 원소 축적을 일으킵니다.

지질 사전: 2권. - 남: 네드라. K. N. Paffengolts et al. 편집. 1978 .

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서적

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Rachek Maria, Yesman Vitalia, Rumyantseva Victoria

이것 연구 프로젝트 9학년 학생들이 만들었다. 그것은 9 학년 물리학 과정에서 "원자와 원자핵의 구조. 원자핵 에너지의 사용"주제에 대한 학생들의 연구에서 주도적 인 과제입니다. 이 프로젝트의 목적은 핵 반응의 발생 조건과 원자력 발전소의 작동 원리를 명확히 하는 것입니다.

다운로드:

시사:

시립예산교육기관

중간 종합 학교 № 14

소련 영웅의 이름

아나톨리 페르필예프

G . 알렉산드로프

물리학 연구

"핵반응"

완전한

학생

9B 클래스:

라첵 마리아,

Rumyantseva 빅토리아,

예스만 비탈리아

선생님

로마노바 O.G.

2015

프로젝트 계획

소개

이론적인 부분

  • 원자력.

결론

서지

소개

관련성:

인류가 직면한 가장 중요한 문제 중 하나는 에너지 문제입니다. 에너지 소비는 매우 빠르게 증가하고 있어 현재 알려진 연료 비축량이 비교적 짧은 시간 안에 고갈될 것입니다. "에너지 기아"의 문제는 소위 재생 가능한 자원(강, 바람, 태양 에너지, 바다 파도, 지구의 깊은 열)을 제공할 수 있기 때문에 가장 좋은 경우우리가 필요로 하는 것의 5-10%에 불과합니다. 그런 의미에서 20세기 중반에는 새로운 에너지원을 찾는 것이 필요하게 되었습니다.

현재 에너지 공급에 대한 실질적인 기여는 다음과 같습니다. 원자력 에너지, 즉 원자력 발전소(약칭 NPP). 그래서 우리는 원자력 발전소가 인류에게 유용한지 알아보기로 했습니다.

작업 목표:

  1. 핵반응이 일어나는 조건을 알아본다.
  2. 원자력 발전소의 운전원리를 파악하고 원전이 발전소에 좋은 영향을 미치는지 나쁜 영향을 미치는지 알아보십시오. 환경그리고 1인당.

목표를 달성하기 위해 다음을 설정했습니다.작업:

  1. 원자의 구조, 구성, 방사능이 무엇인지 배우십시오.
  2. 우라늄 원자를 탐색하십시오. 핵반응을 탐구합니다.
  3. 원자력 엔진의 작동 원리를 탐구합니다.

연구 방법:

  1. 이론적인 부분 - 핵 반응에 관한 문헌 읽기.

이론적인 부분.

원자와 방사능의 역사. 원자의 구조.

모든 물체가 작은 입자로 구성되어 있다는 가정은 고대 그리스 철학자약 2500,000년 전 Leucippus와 Democritus. 이 입자는 "나누지 않는"을 의미하는 "원자"라고 불립니다. 원자는 물질의 가장 작은 입자이며 구성 요소가 없습니다.

그러나 19세기 중반 무렵 원자의 불가분성에 대한 의구심을 불러일으키는 실험적 사실이 나타나기 시작했습니다. 이러한 실험의 결과는 원자가 복잡한 구조를 가지고 있으며 전하를 띤 입자를 포함하고 있음을 시사했습니다.

가장 충격적인 증거 복잡한 구조원자는 현상의 발견이었다방사능1896년 프랑스 물리학자 앙리 베크렐이 촬영한 그는 화학 원소인 우라늄이 자발적으로(즉, 외부 상호 작용 없이) 이전에 알려지지 않은 보이지 않는 광선을 방출한다는 것을 발견했으며, 이 광선은 나중에 명명되었습니다.방사능. 방사능이 있기 때문에 특이한 속성, 많은 과학자들이 그것을 연구하기 시작했습니다. 우라늄뿐만 아니라 일부 다른 화학 원소(예: 라듐)도 자발적으로 방사선을 방출한다는 것이 밝혀졌습니다. 자발적인 방사선에 대한 일부 화학 원소의 원자의 능력은 방사능이라고 불리기 시작했습니다 (라틴어 라디오 - 나는 방사하고 활성 - 유효).

Becquerel은 아이디어를 내놓았습니다. 발광은 X선을 동반하지 않습니까? 그의 추측을 테스트하기 위해 그는 인광 황록색 빛을 내는 우라늄 염 중 하나를 포함하여 여러 화합물을 취했습니다. 그는 그것을 햇빛으로 비춘 후 소금을 검은 종이에 싸서 사진 접시에 검은 색 종이로 싸인 어두운 옷장에 넣었습니다. 얼마 후 접시를 보여주던 베크렐은 정말로 소금 조각의 이미지를 보았습니다. 하지만 발광 방사선검은색 종이를 통과할 수 없었고 이러한 조건에서 X선만 판을 비출 수 있었습니다. Becquerel은 동일한 성공으로 실험을 여러 번 반복했습니다. 1896년 2월 말 프랑스 과학 아카데미 회의에서 그는 다음과 같은 보고서를 작성했습니다. 엑스레이인광 물질. 얼마 후 베크렐의 연구실에서 우연히 판이 개발되었는데, 그 위에 햇빛이 조사되지 않은 우라늄염이 깔려 있었습니다. 그녀는 물론 인광을 피우지 않았지만 판의 각인이 밝혀졌습니다. 그런 다음 Becquerel은 경험하기 시작했습니다. 다른 연결및 우라늄 광물(인광을 나타내지 않는 광물 포함) 및 금속성 우라늄. 접시는 끊임없이 불을 붙였습니다. 소금과 판 사이에 금속 십자가를 둠으로써 베크렐은 판에 있는 십자가의 약한 윤곽을 얻었다. 그런 다음 불투명한 물체를 통과하지만 X선이 아닌 새로운 광선이 발견되었다는 것이 분명해졌습니다.

Becquerel은 그의 발견을 자신과 협력한 과학자들과 공유합니다. 1898년 마리 퀴리와 피에르 퀴리는 토륨의 방사능을 발견했고 나중에는 방사성 원소인 폴로늄과 라듐을 발견했습니다. 그들은 모든 우라늄 화합물과 최대한 우라늄 자체가 자연 방사능의 특성을 가지고 있음을 발견했습니다. Becquerel은 자신에게 관심이 있었던 발광단으로 돌아갔습니다. 사실, 그는 방사능과 관련된 또 다른 중요한 발견을 했습니다. 한번은 공개 강연을 하기 위해 베크렐은 방사성 물질이 필요했고, 그는 퀴리에게서 그것을 가져와 조끼 주머니에 시험관을 넣었습니다. 강의를 마치고 방사능 제제를 주인에게 돌려주었고, 다음날 조끼 주머니 아래 몸에서 시험관 형태로 피부가 붉어지는 것을 발견했다. Becquerel은 Pierre Curie에게 이것에 대해 이야기했고 그는 실험을 시작했습니다. 그는 10시간 동안 팔뚝에 라듐이 묶인 시험관을 착용했습니다. 며칠 후 그는 또한 붉어지기 시작하여 심한 궤양으로 바뀌었고 두 달 동안 고통을 겪었습니다. 따라서 방사능의 생물학적 효과는 처음으로 발견되었습니다.

1899년 영국 물리학자 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)의 지도하에 수행한 실험의 결과, 라듐의 방사성 방사선이 불균일하다는 것이 발견되었습니다. 복잡한 구성을 가지고 있습니다. 가운데에는 전하를 띠지 않는 흐름(방사선)이 있고, 측면에는 대전된 입자의 2개의 흐름이 일렬로 늘어서 있습니다. 양전하를 띤 입자는 완전히 이온화된 헬륨 원자인 알파 입자, 전자인 음전하를 띤 입자인 베타 입자라고 합니다. 중성을 감마 입자 또는 감마 양자라고 합니다. 나중에 밝혀진 바와 같이 감마 복사는 전자기 복사의 범위 중 하나입니다.

원자 전체가 중성이라는 사실이 알려졌기 때문에 방사능 현상을 통해 과학자들은 원자의 대략적인 모델을 만들 수 있었습니다. 이것을 한 최초의 사람은 1903년에 최초의 원자 모델 중 하나를 만든 영국 물리학자 Joseph John Thomson이었습니다. 모델은 양전하가 고르게 분포된 전체 부피에 걸쳐 구형이었습니다. 공 안에는 전자가 있었고 각각은 다음을 만들 수 있었습니다. 진동 운동균형 위치 주변. 이 모델은 모양과 구조가 건포도가 들어 있는 케이크와 비슷했습니다. 양전하는 전자의 총 음전하와 절대값이 같으므로 전체 원자의 전하는 0입니다.

톰슨의 원자 구조 모델은 실험적 검증이 필요했으며, 이는 1911년 Rutherford가 채택했습니다. 그는 실험을 수행하여 원자 모델이 공이라는 결론에 이르렀습니다. 그 중심에는 양전하를 띤 핵이 있고 전체 원자의 작은 부피를 차지합니다. 전자는 질량이 훨씬 적은 핵 주위를 움직입니다. 원자는 핵의 전하가 전자의 총 전하의 계수와 같기 때문에 전기적으로 중성입니다. Rutherford는 또한 원자핵의 지름이 약 10-14 – 10 -15 엠, 즉 원자보다 수십만 배 작습니다. 방사성 변환 동안 변화를 겪는 것은 핵입니다. 방사능은 일부 원자핵이 입자를 방출하면서 자발적으로 다른 핵으로 변형되는 능력입니다. 입자를 등록(참조)하기 위해 1908년 독일 물리학자 Hans Geiger는 소위 가이거 계수기를 발명했습니다.

나중에 원자의 양으로 하전 된 입자를 양성자라고하고 음의 입자를 중성자라고했습니다. 양성자와 중성자를 총칭하여 핵자라고 합니다.

우라늄의 핵분열. 연쇄 반응.

중성자와 충돌하는 동안 우라늄 핵의 분열은 독일 과학자 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라스만(Fritz Strassmann)에 의해 1939년에 발견되었습니다.

이 현상의 메커니즘을 생각해 봅시다. 여분의 중성자를 흡수하면 핵이 작용하여 변형되어 길쭉한 모양을 얻습니다.

핵에는 두 가지 유형의 힘이 있습니다. 양성자 사이의 정전기적 반발력으로 핵이 부서지는 경향이 있고, 다른 하나는 핵이 붕괴하지 않기 때문에 모든 핵자 사이에 인력이 작용하는 핵력입니다. 그러나 핵력은 단거리이므로 길쭉한 핵에서 서로 매우 멀리 떨어져 있는 핵의 부분을 더 이상 유지할 수 없습니다. 정전기력의 작용으로 핵은 두 부분으로 찢어져 서로 다른 방향으로 빠른 속도로 산란되어 2-3개의 중성자를 방출합니다. 부분 내부 에너지키네틱에 들어갑니다. 핵 조각은 환경에서 빠르게 느려지며 그 결과 운동 에너지가 환경의 내부 에너지로 변환됩니다. 많은 수의 우라늄 핵이 동시에 분열하면서 우라늄을 둘러싼 매질의 내부 에너지와 그에 따른 온도가 상승합니다. 따라서 우라늄 핵의 핵분열 반응은 에너지가 환경으로 방출됨에 따라 진행됩니다. 에너지는 거대합니다. 1g의 우라늄에 존재하는 모든 핵이 완전히 분열하면 2.5톤의 석유가 연소될 때 방출되는 에너지만큼 많은 에너지가 방출됩니다. 원자핵의 내부 에너지를 전기 에너지로 변환하려면, 연쇄 반응핵분열은 첫 번째 핵이 분열하는 동안 방출된 2-3개의 중성자가 그들을 포획하는 다른 핵의 분열에 참여할 수 있다는 사실에 근거합니다. 연쇄 반응의 연속성을 유지하려면 우라늄의 질량을 고려하는 것이 중요합니다. 우라늄의 질량이 너무 작으면 중성자는 도중에 핵을 만나지 않고 밖으로 날아갑니다. 연쇄 반응이 멈춥니다. 우라늄 조각의 질량이 클수록 크기도 커지고 중성자가 이동하는 경로도 길어집니다. 중성자가 원자핵과 만날 확률이 높아집니다. 따라서 핵분열의 수와 방출되는 중성자의 수가 증가합니다. 핵분열 후 나타난 중성자의 수는 손실된 중성자의 수와 같으므로 반응이 계속될 수 있음 장기. 반응이 멈추지 않으려면 대량의 우라늄을 섭취해야 합니다. 특정 가치- 위독한. 우라늄의 질량이 임계값보다 크면 자유 중성자의 급격한 증가로 인해 연쇄 반응이 폭발을 일으킵니다.

원자로. 핵반응. 원자핵의 내부 에너지를 다음으로 변환 전기 에너지.

원자로 - 에너지 방출과 함께 제어된 핵 연쇄 반응이 수행되는 장치입니다. SR-1이라고 불리는 최초의 원자로는 E. Fermi의 지도 아래 미국에서 1942년 12월에 건설되었습니다. 현재 IAEA에 따르면 전 세계적으로 30개국 441기의 원자로가 있다. 또 다른 44개의 원자로가 건설 중입니다.

원자로에서 우라늄-235는 주로 핵분열 물질로 사용됩니다. 이러한 원자로를 완속 중성자 원자로라고 합니다.중재자 중성자는 다른 물질일 수 있습니다.

  1. 물 . 감속재로서의 일반 물의 장점은 가용성과 저렴한 비용입니다. 물의 단점은 낮은 온도끓는점(1기압에서 100°C) 및 열 중성자의 흡수. 첫 번째 단점은 1차 회로의 압력을 증가시켜 제거됩니다. 물에 의한 열중성자의 흡수는 농축 우라늄을 기반으로 하는 핵연료의 사용으로 보상됩니다.
  2. 중수 . 중수는 화학적 및 열물리적 특성이 일반 물과 거의 다릅니다. 실제로 중성자를 흡수하지 않으므로 중수 감속기가 있는 원자로에서 천연 우라늄을 핵연료로 사용할 수 있습니다. 중수의 단점은 높은 비용입니다.
  3. 석묵 . 원자로 흑연은 석유 코크스와 콜타르의 혼합물에서 인위적으로 얻습니다. 먼저 혼합물에서 블록을 압착한 다음 이 블록을 고온에서 열처리합니다. 흑연의 밀도는 1.6-1.8g/cm3입니다. 3800-3900 °C의 온도에서 승화합니다. 공기 중에서 400 °C로 가열된 흑연은 발화합니다. 따라서 발전용 원자로에서는 불활성 가스(헬륨, 질소) 분위기에 포함됩니다.
  4. 베릴륨 . 최고의 지연자 중 하나입니다. 높은 융점(1282°C)과 열전도율을 가지며 이산화탄소, 물, 공기 및 일부 액체 금속과 호환됩니다. 그러나 임계 반응에서 헬륨이 나타나므로 고속 중성자에 대한 강렬한 조사에서 베릴륨 내부에 가스가 축적되고 베릴륨이 팽창하는 압력 하에서 가스가 축적됩니다. 베릴륨의 사용은 또한 높은 비용으로 인해 제한됩니다. 또한 베릴륨과 그 화합물은 독성이 강합니다. 베릴륨은 연구용 원자로의 핵심에서 반사판과 물 표시 장치를 만드는 데 사용됩니다.

느린 중성자 원자로의 부품: 노심에는 우라늄 봉 형태의 핵연료와 중성자 감속재(예: 물), 반사체(코어를 둘러싸는 물질 층) 및 콘크리트로 만든 보호 외피가 있습니다. 반응은 중성자를 효과적으로 흡수하는 제어 막대에 의해 제어됩니다. 원자로를 시작하기 위해 코어에서 점차적으로 제거됩니다. 이 반응 동안 형성된 중성자와 핵 조각은 고속으로 날아가 물에 떨어지고 수소 및 산소 원자의 핵과 충돌하여 운동 에너지의 일부를 제공합니다. 동시에 물이 가열되고 얼마 후 느려진 중성자가 다시 우라늄 막대로 떨어지고 핵분열에 참여합니다. 활성 영역은 파이프를 통해 열교환기에 연결되어 첫 번째 폐쇄 회로를 형성합니다. 펌프는 물 순환을 제공합니다. 가열된 물은 열교환기를 통과하여 2차 코일의 물을 가열하여 증기로 만듭니다. 따라서 코어의 물은 중성자 감속재 역할을 할 뿐만 아니라 열을 제거하는 냉각제 역할도 합니다. 코일의 증기 에너지가 전기 에너지로 변환된 후. 증기는 발전기 로터를 구동하는 터빈을 돌립니다. 전류. 배기 증기는 응축기로 들어가 물로 변합니다. 그런 다음 전체 사이클이 반복됩니다.

핵 엔진제트 추력을 생성하기 위해 핵분열 또는 핵융합의 에너지를 사용합니다. 전통적인 원자력 엔진은 전체적으로 원자로와 엔진 자체의 설계입니다. 작동 유체(더 자주 - 암모니아 또는 수소)는 탱크에서 원자로 노심으로 공급되며, 여기서 핵 붕괴 반응에 의해 가열된 채널을 통과하여 고온으로 가열된 다음 노즐을 통해 배출되어 제트 추력을 생성합니다. .

원자력.

원자력- 원자핵의 핵분열 반응을 이용하여 열을 발생시키고 전기를 발생시키는 기술 분야. 원자력 에너지 부문은 프랑스, ​​벨기에, 핀란드, 스웨덴, 불가리아 및 스위스에서 가장 중요합니다. 천연 에너지 자원이 충분하지 않은 산업화된 국가에서. 이 국가들은 원자력 발전소에서 전기의 4분의 1에서 절반을 생산합니다.

최초의 유럽 원자로는 Igor Vasilyevich Kurchatov의 지도하에 1946년 소련에서 만들어졌습니다. 1954년, 최초의 원자력 발전소가 오브닌스크에서 가동되었습니다. NPP의 장점:

  1. 주요 장점은 사용되는 연료의 양이 적기 때문에 연료 공급원에서 실질적으로 독립한다는 것입니다. 러시아에서는 시베리아에서 석탄을 배달하는 비용이 너무 비싸기 때문에 유럽 지역에서 특히 중요합니다. 원자력 발전소의 운영 비용은 화력 발전소보다 훨씬 저렴합니다. 사실, 화력발전소 건설은 원자력발전소 건설보다 저렴합니다.
  2. 원자력 발전소의 큰 장점은 상대적으로 환경이 깨끗하다는 것입니다. TPP에서 연간 총 유해물질 배출량은 가스의 경우 연간 약 13,000톤, 미분탄 TPP의 경우 165,000톤입니다. 원자력 발전소에서는 그러한 배출이 없습니다. 화력 발전소는 연료 산화를 위해 연간 800만 톤의 산소를 소비하지만 원자력 발전소는 산소를 전혀 소비하지 않습니다. 또한 석탄 발전소는 방사성 물질의 특정 방출을 더 많이 제공합니다. 석탄은 항상 천연 방사성 물질을 포함하고 있으며, 석탄을 태우면 거의 완전히 외부 환경으로 유입됩니다. 화력발전소에서 나오는 대부분의 방사성핵종은 수명이 길다. 원자력 발전소에서 나오는 대부분의 방사성 핵종은 빠르게 붕괴되어 비방사성으로 변합니다.
  3. 러시아를 포함한 대부분의 국가에서 원자력 발전소의 전기 생산은 미분탄과 가스유 화력 발전소보다 비싸지 않습니다. 생산된 전기 비용에서 원자력 발전소의 이점은 1970년대 초에 시작된 소위 에너지 위기 동안 특히 두드러졌습니다. 유가 하락은 자동으로 원자력 발전소의 경쟁력을 떨어뜨립니다.

현대의 핵 엔진 사용.

로 핵 물리학원자력 발전소 건설의 전망은 점점 더 분명해졌습니다. 이 방향의 첫 번째 실질적인 조치는 다음과 같습니다. 소련 1954년 어디에 원자력 발전소가 건설되었습니다.

1959년 세계 최초의 원자력 추진 선박인 레닌 쇄빙선이 소련 국기 아래 취역하여 북극의 어려운 상황에서 상선을 성공적으로 인도했습니다.

에 지난 몇 년 19세기에 소련의 강력한 원자력 쇄빙선 Arktika와 Sibir가 북극 감시단에 진입했습니다...

원자력은 잠수함에 특히 큰 기회를 열어 두 가지 가장 중요한 문제를 해결할 수 있게 했습니다. 실제 문제- 수중 속도를 높이고 수면 위로 떠오르지 않고 수중에서 수영하는 시간을 늘립니다. 결국, 가장 진보된 디젤-전기 잠수함은 수중에서 18-20노트 이상을 개발할 수 없으며, 이 속도조차도 약 1시간 동안만 유지되며, 그 후에는 배터리를 충전하기 위해 수면 위로 떠오를 수밖에 없습니다.

이러한 조건에서 CPSU 중앙위원회와 소련 정부의 지시에 따라 우리 나라에서 가장 짧은 시간에 원자력 잠수함 함대가 창설되었습니다. 소련의 핵 추진 잠수함은 북극 지역에 수면으로 떠오른 얼음 아래 북극해를 반복적으로 횡단했습니다. CPSU의 XXIII 회의 전날, 핵 잠수함 그룹이 세계를 일주하여 수면 위로 약 22,000 마일을 통과했습니다 ...

원자력 잠수함과 증기 동력 잠수함의 주요 차이점은 증기 보일러를 원자로로 교체하는 것입니다. 원자로는 증기에서 증기를 생성하는 데 사용되는 열을 방출하여 핵 연료 원자의 제어된 연쇄 반응이 수행됩니다. 발전기.

잠수함을 위해 만들어진 원자력 발전소 실제 관점수상함의 속도를 따라잡을 뿐만 아니라 그들을 능가하는 것입니다. 우리가 알다시피, 잠긴 상태에서 잠수함은 파도 저항을 경험하지 않으므로 고속 표면 변위 선박이 발전소의 대부분의 전력을 소비하는 것을 극복합니다.

방사선의 생물학적 영향.

방사선은 본질적으로 생명에 해롭습니다. 소량의 방사선은 아직 완전히 이해되지 않은 일련의 암이나 유전적 손상을 "시작"할 수 있습니다. 높은 선량에서 방사선은 세포를 파괴하고 장기 조직을 손상시키며 유기체의 죽음을 초래할 수 있습니다. 고용량 방사선으로 인한 손상은 일반적으로 몇 시간 또는 며칠 이내에 나타납니다. 그러나 암은 노출된 지 수년 후, 일반적으로 1-20년 이내에 나타납니다. 그리고 유전 장치의 손상으로 인한 선천성 기형 및 기타 유전성 질병은 정의에 따라 다음 또는 후속 세대에만 나타납니다. 이들은 어린이, 손자 및 방사선에 노출된 개인의 더 먼 후손입니다.

방사선의 종류, 방사선량 및 그 조건에 따라 다른 종류방사선 상해. 이들은 외부 노출로 인한 급성 방사선 질병(ARS), 내부 노출로 인한 만성 방사선 질병, 급성, 아급성 또는 만성 경과로 특징지을 수 있는 개별 기관의 주로 국소 병변이 있는 다양한 임상 형태입니다. 이것은 장기적인 결과이며 그 중 가장 중요한 것은 악성 종양의 발생입니다. 퇴행성 및 영양 장애 과정 (백내장, 불임, 경화 변화). 여기에는 노출된 부모의 자손에서 관찰된 유전적 결과도 포함됩니다. 높은 투과력으로 인해 발달을 일으키는 이온화 방사선은 조직, 세포, 세포 내 구조, 분자 및 원자에 영향을 미칩니다.

생물은 방사선의 영향에 대해 다르게 반응하며 방사선 반응의 발달은 방사선량에 크게 좌우됩니다. 따라서 다음을 구별하는 것이 좋습니다. 1) 최대 약 10rad의 소량의 영향; 2) 다음과 함께 일반적으로 사용되는 중간 용량에 대한 노출 치료 목표, 고용량 노출에 대한 상한선과 경계를 이룹니다. 방사선에 노출되면 즉시 발생하는 반응, 초기 반응 및 후기(원격) 발현이 있습니다. 조사의 최종 결과는 종종 선량률에 크게 의존합니다. 다양한 조건방사선 특히 방사선의 성질에 대해. 이는 치료 목적으로 임상 실습에서 방사선을 적용하는 분야에도 적용됩니다.

방사선은 성별, 연령, 신체 상태, 면역 체계 등에 따라 사람에게 미치는 영향이 다르지만 특히 영유아, 청소년에게 더 강하다.

암은 저용량에 대한 인간 노출의 모든 결과 중 가장 심각합니다. 100,000명의 생존자를 대상으로 하는 광범위한 조사 원자 폭탄히로시마와 나가사키는 지금까지 암이 이 인구 집단에서 초과 사망률의 유일한 원인임을 보여주었습니다.

결론.

연구를 수행한 후 우리는 핵연료와 핵엔진이 인간에게 큰 이점을 가져다준다는 것을 알게 되었습니다. 그들 덕분에 한 사람은 값싼 열과 에너지 원 (하나의 원자력 발전소가 사람을 위해 수십 또는 수백 개의 기존 화력 발전소를 대체 함)을 발견하고 얼음을 통과하여 북극으로 가서 바닥으로 가라 앉을 수있었습니다. 바다의. 그러나이 모든 것은 올바르게 적용될 때만 작동합니다. 평화로운 목적을 위해서만 적절한 양으로. 원자력 발전소(체르노빌, 후쿠시마) 폭발과 원자폭탄 폭발(히로시마, 나가사키) 사례가 많았다.

그러나 아무도 방사성 폐기물의 결과로부터 보호받지 못합니다. 많은 사람들이 방사선으로 인한 질병과 암으로 고통 받고 있습니다. 그러나 우리는 몇 년 안에 과학자들이 건강에 해를 끼치지 않고 방사성 폐기물을 처리하는 방법을 제시하고 이러한 모든 질병에 대한 치료법을 발명할 것이라고 생각합니다.

서지.

  1. A. V. Pyoryshkin, E. M. Gutnik. "9학년을 위한 물리학 교과서".
  2. G. 케슬러. "원자력 에너지".
  3. R.G. 페렐만. "핵 엔진".
  4. E. 러더퍼드. 선택된 과학 작품. 원자의 구조와 인공 변형.
  5. https://en.wikipedia.org
시사:

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그리고 건설적(원자력)과 파괴적(원자폭탄) 목적으로 원자력을 사용하는 능력은 아마도 지난 20세기의 가장 중요한 발명품 중 하나가 되었습니다. 글쎄요, 작은 원자의 내부에 숨어 있는 그 엄청난 힘의 중심에는 핵 반응이 있습니다.

핵반응이란 무엇인가

물리학에서 핵 반응은 원자핵과 유사한 다른 핵 또는 다양한 기본 입자와의 상호 작용 과정으로 이해되며 그 결과 핵의 구성과 구조가 변경됩니다.

핵 반응의 작은 역사

역사상 최초의 핵반응은 1919년에 위대한 과학자 러더퍼드가 핵의 붕괴 생성물에서 양성자를 검출하는 실험에서 이루어졌습니다. 과학자는 알파 입자로 질소 원자를 폭격했고 입자가 충돌했을 때 핵 반응이 발생했습니다.

그리고 이것이 이 핵반응의 방정식이 어떻게 생겼는지입니다. 러더퍼드는 핵반응을 발견한 공로로 인정받고 있습니다.

그 후 구현에 대한 과학자들의 수많은 실험이 뒤따랐습니다. 다양한 타입예를 들어, 이탈리아의 뛰어난 물리학자 E. Fermi가 수행한 원자핵의 중성자 폭격으로 인한 핵반응은 과학에 매우 흥미롭고 의미가 있었습니다. 특히, Fermi는 핵 변형이 빠른 중성자뿐만 아니라 열 속도로 움직이는 느린 중성자에 의해서도 발생할 수 있음을 발견했습니다. 그런데 온도에 노출되어 일어나는 핵반응을 열핵이라고 합니다. 중성자의 영향을받는 핵 반응에 관해서는 과학 발전을 매우 빨리 받았으며 그 밖의 내용은 더 읽어보십시오.

핵반응의 전형적인 공식.

물리학에는 어떤 핵반응이 있습니까?

일반적으로 현재 알려진 핵 반응은 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

  • 핵분열
  • 열핵 반응

아래에서 각각에 대해 자세히 씁니다.

원자핵의 분열

원자핵의 핵분열 반응은 원자의 실제 핵이 두 부분으로 분해되는 것을 포함합니다. 1939년 독일 과학자 O. Hahn과 F. Strassmann은 원자 분열을 발견하고 과학적 선행 연구를 계속하면서 우라늄이 중성자로 충격을 받으면 멘델레예프 주기율표의 중간 부분의 원소, 즉 방사성 동위원소가 발생한다는 것을 발견했습니다. 바륨, 크립톤 및 기타 요소. 불행히도, 이 지식은 처음에는 무섭고 파괴적인 목적으로 사용되었습니다. 세계 대전그리고 독일, 그리고 다른 한편으로 미국과 소련 과학자들은 핵무기(우라늄의 핵 반응을 기반으로 함)를 개발하기 위해 경쟁하고 있었는데, 이는 일본 도시인 히로시마와 나가사키에서 악명 높은 "핵 버섯"으로 끝났습니다.

그러나 물리학으로 돌아가서, 핵이 분열하는 동안 우라늄의 핵 반응은 과학이 사용할 수 있었던 것과 똑같은 엄청난 에너지를 가지고 있습니다. 그러한 핵반응은 어떻게 일어나는가? 위에서 썼듯이 중성자가 우라늄 원자핵에 충격을 가하여 핵이 분열되고 200MeV 정도의 거대한 운동 에너지가 발생하기 때문에 발생합니다. 그러나 가장 흥미로운 것은 중성자와의 충돌로 인한 우라늄 핵의 핵분열 반응의 산물로서 몇 개의 새로운 자유 중성자가 있으며, 차례로 새로운 핵과 충돌하여 분열하는 등의 작업을 수행한다는 것입니다. 결과적으로 더 많은 중성자와 충돌로 인해 더 많은 우라늄 핵이 분리됩니다. 실제 핵 연쇄 반응이 발생합니다.

이것이 다이어그램에 보이는 방식입니다.

이 경우 중성자 증배율은 1보다 커야 하며, 이는 이런 종류의 핵반응에 필요한 조건이다. 다시 말해, 핵의 붕괴 이후에 형성되는 각각의 후속 중성자에는 이전 세대보다 더 많은 중성자가 있어야 합니다.

유사한 원리에 따르면, 핵이 다양한 기본 입자에 의해 충격을 받을 수 있다는 뉘앙스로 일부 다른 원소의 원자 핵이 분열하는 동안에도 충돌 중 핵 반응이 발생할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그러한 핵 반응의 산물은 더 자세히 설명하기 위해 다를 것입니다. , 우리는 전체 과학 논문이 필요합니다.

열핵 반응

열핵 반응은 핵융합 반응을 기반으로 합니다. 즉, 실제로 과정은 핵분열의 역이며 원자의 핵은 부분으로 분할되지 않고 서로 병합됩니다. 또한 많은 에너지를 방출합니다.

열핵 반응은 이름에서 알 수 있듯이(열 - 온도) 매우 높은 온도에서만 발생할 수 있습니다. 결국, 두 개의 원자 핵이 병합되기 위해서는 양전하의 전기적 반발을 극복하면서 서로 매우 가까운 거리에 접근해야 합니다. 이는 큰 운동 에너지가 있을 때 가능하며, 이는 차례로, 고온에서 가능합니다. 수소의 열핵 반응은 발생하지 않지만 수소뿐만 아니라 다른 별에서도 발생한다는 점에 유의해야합니다. 모든 별의 본질에 대한 바로 그 기초가 바로 이것이라고 말할 수도 있습니다.

핵반응 영상

마지막으로 우리 기사의 주제인 핵 반응에 대한 교육 비디오입니다.

그들은 열핵 반응과 핵 입자 및 핵 분열의 작용에 따른 반응의 두 가지 클래스로 나뉩니다. 전자는 구현을 위해 ~ 수백만 도의 온도가 필요하며 항성 내부 또는 수소 폭탄 폭발 중에만 발생합니다. 후자는 우주 복사와 지구의 상부 껍질에 있는 핵 활성 입자로 인해 대기와 암석권에서 발생합니다. 빠른 우주 입자(평균 에너지 ~2 10 9 eV)가 지구 대기로 유입되면 종종 대기 원자(N, O)를 다음을 포함한 더 가벼운 핵 파편으로 완전히 분할합니다. 중성자.후자의 형성 속도는 2.6 중성자(cm -2 sec -1)에 이릅니다. 중성자는 주로 대기의 N과 상호 작용하여 일정한 방사성 물질을 생성합니다. 동위원소다음 반응에 따른 탄소 C 14 (T 1/2 = 5568년) 및 삼중수소 H 3 (T 1/2 = 12.26년) N 14 + 피\u003d C 14 + H 1; N 14+ N\u003d C 12 + H 3. 지구 대기에서 연간 생성되는 방사성 탄소는 약 10kg입니다. 대기에서 방사성 Be 7 및 Cl 39의 형성도 관찰되었습니다. 암석권에서 핵 반응은 주로 장수명 방사성 원소(주로 U와 Th)의 붕괴로 인해 발생하는 α 입자와 중성자 때문에 발생합니다. Li를 함유한 몇 ml의 He3 축적에 주목해야 한다(참조. 지질학의 헬륨 동위원소),반응에 따른 유세나이트, 모나자이트 및 기타 m-lahs에서 네온의 개별 동위원소 형성: O 18 + He 4 \u003d Ne 21 + 피; Fe 19 + He \u003d Na 22 + 피; Na 22 → Ne 22 . 반응에 따른 방사성 물질의 아르곤 동위원소 형성: Cl 35 + 아님 = Ar 38 + N; Cl 35 + He \u003d K 38 + H 1; K 38 → Ar 38. 우라늄의 자발적 및 중성자 유도 핵분열 동안 크립톤과 크세논의 무거운 동위원소 형성이 관찰됩니다. (제논 절대 연령 결정 방법 참조).암석권의 m-lakh에서 원자핵의 인공 분열은 m-la 질량의 10 -9 -10 -12 %의 양으로 특정 동위 원소의 축적을 유발합니다.

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계획:

    소개
  • 1 복합 코어
    • 1.1 여기 에너지
    • 1.2 반응 채널
  • 2 핵 반응 단면
    • 2.1 반응 수율
  • 3 직접적인 핵반응
  • 4 핵반응의 보존법칙
    • 4.1 에너지 절약 법칙
    • 4.2 운동량 보존 법칙
    • 4.3 각운동량 보존 법칙
    • 4.4 기타 보존법칙
  • 5 핵반응의 종류
    • 5.1 핵분열
    • 5.2 열핵융합
    • 5.3 광핵 반응
    • 5.4 기타
  • 6 핵반응 기록
    • 노트

소개

리튬-6과 중수소 6 Li(d,α)α의 핵 반응

핵반응- 핵 또는 입자의 충돌 동안 새로운 핵 또는 입자의 형성 과정. Rutherford는 1919년에 처음으로 핵 반응을 관찰하여 질소 원자의 핵에 α-입자를 충돌시켰습니다. 이는 기체에서 α-입자의 범위보다 큰 범위를 갖는 2차 이온화 입자의 출현으로 기록되었으며, 양성자로 확인되었습니다. 그 후, 이 과정의 사진은 클라우드 챔버를 사용하여 얻었습니다.

상호 작용 메커니즘에 따라 핵 반응은 두 가지 유형으로 나뉩니다.

  • 복합 핵 형성과의 반응, 이것은 충돌하는 입자의 그다지 높지 않은 운동 에너지(최대 약 10 MeV)에서 발생하는 2단계 과정입니다.
  • 직접적인 핵반응 핵시간입자가 핵을 통과하는 데 필요합니다. 이 메커니즘은 주로 충돌하는 입자의 매우 높은 에너지에서 나타납니다.

충돌 후 원래의 핵과 입자가 보존되고 새로운 입자가 생성되지 않으면 반응은 입자와 표적의 운동 에너지와 운동량의 재분배와 함께 핵력 분야에서 탄성 산란입니다. 핵이라고 한다. 잠재적 산란 .


1. 복합핵

화합물 핵 형성에 따른 반응 메커니즘 이론은 1936년 Niels Bohr에 의해 원자핵 낙하 모델 이론과 함께 개발되었으며 핵 반응의 많은 부분에 대한 현대적 개념의 근간이 됩니다.

이 이론에 따르면 핵반응은 두 단계로 진행됩니다. 처음에 초기 입자는 중간(복합) 핵을 형성합니다. 핵시간, 즉 입자가 핵을 가로지르는 데 필요한 시간, 대략 10 -23 - 10 -21 초입니다. 이 경우, 복합핵은 항상 들뜬 상태로 형성되는데, 이는 복합핵에 있는 핵자의 결합 에너지 형태로 입자가 핵으로 가져오는 과잉 에너지와 운동 에너지의 일부를 가지고 있기 때문이다. 목표 핵의 운동 에너지의 합과 같다. 질량수및 관성 시스템의 중심에 있는 입자.


1.1. 여기 에너지

자유 핵자의 흡수에 의해 형성된 복합 핵의 여기 에너지는 핵자의 결합 에너지와 운동 에너지 일부의 합과 같습니다.

대부분의 경우 핵과 핵자의 질량 차이가 크기 때문에 핵을 공격하는 핵자의 운동 에너지와 거의 같습니다.

평균적으로 결합에너지는 8 MeV로 생성되는 복합핵의 특성에 따라 다르지만 주어진 표적핵과 핵자에 대해 이 값은 일정하다. 충돌하는 입자의 운동 에너지는 무엇이든 될 수 있습니다. 예를 들어 핵 반응이 중성자에 의해 여기될 때 잠재력은 쿨롱 장벽이 없고 값은 0에 가까울 수 있습니다. 따라서 결합 에너지는 화합물 핵의 최소 여기 에너지입니다.


1.2. 반응 채널

흥분되지 않은 상태로의 전환은 다음과 같은 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다. 반응 채널. 반응이 시작되기 전의 입사 입자와 핵의 유형과 양자 상태는 다음을 결정합니다. 입력 채널반응. 반응 완료 후, 형성된 세트 반응 생성물양자 상태는 다음을 결정합니다. 출력 채널반응. 반응은 입력 및 출력 채널에 의해 완전히 특성화됩니다.

반응 채널은 화합물 핵의 형성 방법에 의존하지 않으며, 이는 화합물 핵의 긴 수명으로 설명될 수 있으며, 그것이 어떻게 형성되었는지 "잊는" 것처럼 보이므로, 화합물 핵의 형성 및 붕괴는 독립적인 이벤트로 간주됩니다. 예를 들어, 다음 반응 중 하나에서 여기 상태에서 복합 핵으로 형성될 수 있습니다.

결과적으로, 동일한 여기 에너지 조건에서 이 복합 핵은 이 핵의 기원에 대한 이력과 무관하게 이러한 반응의 역으로 ​​특정 확률로 붕괴할 수 있습니다. 복합 핵의 형성 확률은 에너지와 표적 핵의 유형에 따라 다릅니다.


2. 핵반응 단면

반응의 확률은 반응의 소위 핵 단면에 의해 결정됩니다. 실험실 기준 좌표계(목표 핵이 정지해 있는 곳)에서 단위 시간당 상호작용 확률은 단면적(면적 단위로 표시)과 입사 입자의 플럭스(수 단위로 표시됨)의 곱과 같습니다. 단위 시간당 단위 면적을 가로지르는 입자). 하나의 입력 채널에 대해 여러 출력 채널을 구현할 수 있는 경우 반응 출력 채널의 확률 비율은 해당 단면의 비율과 같습니다. 핵 물리학에서 반응 단면적은 일반적으로 10 −24 cm²와 같은 특수 단위인 헛간으로 표시됩니다.


2.1. 반응 수율

목표물에 충돌하는 입자의 수와 관련된 반응의 경우의 수를 핵반응. 이 값은 정량적 측정에서 실험적으로 결정됩니다. 수율은 반응 단면적과 직접적인 관련이 있기 때문에 수율 측정은 본질적으로 반응 단면적의 측정입니다.

3. 직접적인 핵반응

핵 반응의 과정은 직접적인 상호 작용의 메커니즘을 통해서도 가능합니다. 주로 이러한 메커니즘은 핵의 핵자가 자유로 간주될 수 있는 충격 입자의 매우 높은 에너지에서 나타납니다. 직접 반응은 충돌 입자의 운동량에 대한 생성물 입자의 운동량 벡터 분포에서 주로 복합 핵 메커니즘과 다릅니다. 화합물 핵 메커니즘의 구형 대칭과 대조적으로 직접 상호 작용은 입사 입자의 운동 방향에 대해 반응 생성물이 앞으로 날아가는 주된 방향을 특징으로 합니다. 이 경우 제품 입자의 에너지 분포도 다릅니다. 직접적인 상호 작용은 과도한 고에너지 입자가 특징입니다. 복잡한 입자의 핵 (즉, 다른 핵)과의 충돌에서 핵에서 핵으로 핵자를 옮기거나 핵자를 교환하는 과정이 가능합니다. 이러한 반응은 화합물 핵의 형성 없이 발생하며 직접 상호 작용의 모든 기능이 내재되어 있습니다.


4. 핵반응의 보존법칙

핵 반응에서는 고전 물리학의 모든 보존 법칙이 충족됩니다. 이러한 법률은 핵 반응의 가능성에 대한 제한을 부과합니다. 에너지적으로 유리한 과정조차도 일부 보존법 위반이 동반되면 항상 불가능한 것으로 판명됩니다. 또한 미시 세계에 특정한 보존 법칙이 있습니다. 그들 중 일부는 알려진 한 항상 충족됩니다(중입자 수, 렙톤 수 보존 법칙). 다른 보존 법칙(이소스핀, 패리티, 기묘함)은 일부 기본적인 상호작용에 대해 만족하지 않기 때문에 특정 반응만을 억제합니다. 보존 법칙의 결과는 특정 반응의 가능성 또는 금지를 나타내는 소위 선택 규칙입니다.


4.1. 에너지 절약 법칙

, , , 가 반응 전후의 두 입자의 총 에너지라면 에너지 보존 법칙에 기초하여:

두 개 이상의 입자가 형성되면 이 식의 오른쪽에 있는 항의 수는 각각 더 커야 합니다. 입자의 총에너지는 나머지 에너지와 같다 맥 2 및 운동 에너지 이자형, 그 이유는 다음과 같습니다.

반응의 "출력"과 "입력"에서 입자의 총 운동 에너지 사이의 차이 큐 = (이자형 3 + 이자형 4) − (이자형 1 + 이자형 2) ~라고 불리는 반응 에너지(또는 반응의 에너지 수율). 다음 조건을 충족합니다.

승수 1/ 씨 2는 에너지 균형을 계산할 때 일반적으로 생략되어 입자의 질량을 에너지 단위(또는 때때로 에너지 단위)로 표현합니다.

만약 큐> 0이면 반응은 자유 에너지의 방출을 동반하며 외력적인 , 만약 큐 < 0, то реакция сопровождается поглощением свободной энергии и называется 내 에너지 .

그것은 쉽게 볼 수 있습니다 큐> 0은 입자-생성물의 질량의 합이 초기 입자의 질량의 합보다 작을 때, 즉 자유 에너지의 방출은 반응하는 입자의 질량을 줄여야만 가능합니다. 그리고 그 반대의 경우도 2차 입자의 질량의 합이 초기의 질량의 합을 초과하면, 정지 에너지를 증가시키기 위해 일정량의 운동 에너지를 소비해야만 그러한 반응이 가능하다. 즉, 새로운 입자의 덩어리. 내에너지 반응이 가능한 입사 입자의 운동 에너지의 최소값을 역치 반응 에너지. 내인성 반응이라고도 합니다. 역치 반응, 임계값 이하의 입자 에너지에서는 발생하지 않기 때문입니다.


4.2. 운동량 보존 법칙

반응 전 입자의 총 운동량은 입자-반응 생성물의 총 운동량과 같습니다. , , , 가 반응 전후의 두 입자의 운동량 벡터인 경우

각 벡터는 예를 들어 자기 분광계를 사용하여 실험적으로 독립적으로 측정할 수 있습니다. 실험 데이터에 따르면 운동량 보존 법칙은 핵 반응과 미세 입자의 산란 과정 모두에서 유효합니다.


4.3. 각운동량 보존 법칙

각운동량은 핵반응에서도 보존됩니다. 미세 입자의 충돌의 결과로 이러한 복합 핵만이 형성되며, 그 각운동량은 입자의 고유 기계적 모멘트(스핀)와 모멘트를 더하여 얻은 모멘트의 가능한 값 중 하나와 같습니다 상대 운동(궤도 모멘트). 복합 핵의 붕괴 채널은 또한 총 각운동량(스핀과 궤도 모멘트의 합)이 보존될 수 있습니다.


4.4. 기타 보존법칙

  • 핵 반응에서 전하가 보존됩니다. 반응 전의 기본 전하의 대수적 합은 반응 후 전하의 대수적 합과 같습니다.
  • 핵 반응에서 핵자 수는 보존되며 가장 일반적인 경우 중입자 수의 보존으로 해석됩니다. 충돌하는 핵자의 운동 에너지가 매우 높으면 핵자 쌍 생성 반응이 가능합니다. 핵자와 반핵자에는 반대 기호가 할당되므로 중입자 수의 대수합은 모든 과정에서 항상 변경되지 않습니다.
  • 핵 반응에서 렙톤 수는 보존됩니다(보다 정확하게는 렙톤 수와 렙톤 수의 차이, 렙톤 수 참조).
  • 핵 또는 전자기력의 영향으로 진행되는 핵 반응에서 파동 함수의 패리티가 유지되며 이는 반응 전후의 입자 상태를 설명합니다. 파동 함수의 패리티는 약한 상호 작용으로 인해 변환에서 보존되지 않습니다.
  • 강한 상호 작용으로 인한 핵 반응에서 동위원소 스핀이 보존됩니다. 약한 전자기 상호 작용은 아이소스핀을 보존하지 않습니다.

5. 핵반응의 종류

입자와의 핵 상호 작용은 매우 다양한 특성을 가지며, 입자의 유형과 특정 반응의 확률은 충돌하는 입자의 유형, 표적 핵, 상호 작용하는 입자 및 핵의 에너지 및 기타 여러 요인에 따라 다릅니다.

5.1. 핵분열

핵분열- 원자핵을 핵분열 단편이라고 하는 비슷한 질량을 가진 두 개의(드물게 세 개의) 핵으로 나누는 과정. 핵분열의 결과로 가벼운 핵(주로 알파 입자), 중성자 및 감마 양자와 같은 다른 반응 생성물도 나타날 수 있습니다. 핵분열은 자발적(자발적) 및 강제적(다른 입자, 주로 중성자와의 상호작용 결과)일 수 있습니다. 무거운 핵의 분열은 방출하는 발열 과정입니다. 많은 수의방사선뿐만 아니라 반응 생성물의 운동 에너지 형태의 에너지.

핵분열은 에너지원이다. 원자로그리고 핵무기.


5.2. 열핵융합

상온에서는 양전하를 띤 핵이 거대한 쿨롱 반발력을 받기 때문에 핵융합이 불가능하다. 가벼운 핵의 합성을 위해서는 인력의 작용이 쿨롱의 반발력을 초과하는 약 10 -15m의 거리에 가깝게 가져와야합니다. 핵의 융합이 일어나기 위해서는 이동도, 즉 운동 에너지를 증가시켜야 합니다. 이것은 온도를 높여서 달성됩니다. 수신된 열 에너지로 인해 핵의 이동성이 증가하고 핵 응집력의 작용으로 더 복잡한 새로운 핵으로 병합될 정도로 가까운 거리에서 서로 접근할 수 있습니다. 가벼운 핵의 융합의 결과로 생성되는 새로운 핵의 크기가 크기 때문에 많은 에너지가 방출됩니다. 특정 에너지원래 핵보다 결합. 열핵 반응- 이것은 매우 높은 온도(10 7 K)에서 가벼운 핵의 외에너지 융합 반응입니다.

우선, 그 중 지구에서 매우 흔한 수소의 두 동위 원소 (중수소와 삼중수소) 사이의 반응에 주목해야하며 그 결과 헬륨이 형성되고 중성자가 방출됩니다. 반응은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

+ 에너지(17.6MeV).

방출된 에너지(헬륨-4가 매우 강한 핵 결합을 가지고 있다는 사실에서 발생)는 운동 에너지로 변환되며, 그 대부분은 14.1 MeV이며 중성자를 더 가벼운 입자로 운반합니다. 생성된 핵은 단단히 결합되어 있기 때문에 반응이 매우 강력하게 외력적입니다. 이 반응은 가장 낮은 쿨롱 장벽과 높은 수율을 특징으로 하므로 열핵융합에 특히 중요합니다.

열핵반응은 열핵무기에 사용되며, 열핵융합 제어 문제가 해결된다면 에너지 분야에서 응용 가능성을 연구하고 있다.


5.3. 광핵 반응

감마 양자가 흡수되면 핵은 핵자 조성을 바꾸지 않고 과잉 에너지를 받고, 과잉 에너지를 가진 핵은 복합 핵이다. 다른 핵 반응과 마찬가지로 핵에 의한 감마 양자의 흡수는 필요한 에너지와 스핀 비율이 충족되어야만 가능합니다. 핵으로 전달된 에너지가 핵에 있는 핵자의 결합 에너지를 초과하면 생성된 복합 핵의 붕괴가 핵자, 주로 중성자의 방출과 함께 가장 자주 발생합니다. 이러한 붕괴는 핵반응을 일으키고 이를 라고 합니다. 광핵, 그리고 이러한 반응에서 핵자 방출 현상 - 핵 광전 효과.


5.4. 다른

6. 핵반응 기록

핵 반응은 원자핵과 소립자의 지정이 발생하는 특수 공식의 형태로 작성됩니다.

첫 번째 방법핵반응식을 쓰는 것은 화학반응식을 쓰는 것과 비슷하다. 즉, 초기 입자의 합은 왼쪽에, 생성된 입자(반응생성물)의 합은 오른쪽에, 화살표가 위치한다. 그들 사이에.

따라서 카드뮴-113 핵에 의한 중성자의 복사 포획 반응은 다음과 같이 작성됩니다.

우리는 오른쪽과 왼쪽의 양성자와 중성자의 수가 동일하게 유지되는 것을 볼 수 있습니다(중입자 수는 보존됨). 에도 동일하게 적용 전기 요금, 렙톤 수 및 기타 수량(에너지, 운동량, 각운동량, ...). 약한 상호 작용이 관련된 일부 반응에서 양성자는 중성자로 바뀌거나 그 반대로 바뀔 수 있지만 총 수는 변하지 않습니다.

두 번째 방법핵물리학에 더 편리한 표기법은 다음과 같은 형식을 갖습니다. A (a, bcd…) B, 어디 하지만- 타겟 코어 ㅏ- 충돌 입자(핵 포함), b, c, d, ...- 방출된 입자(핵 포함), 에- 잔류 핵. 반응의 가벼운 생성물은 괄호 안에 기록되고, 무거운 생성물은 바깥쪽에 기록된다. 따라서 위의 중성자 포획 반응은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

반응은 종종 괄호 안에 있는 입사 입자와 방출 입자의 조합을 따서 명명됩니다. 네, 위에 전형적인 예 (N, γ)-반응.

러더퍼드가 질소에 알파 입자를 충돌시켜 수행한 최초의 강제 핵 변환은 다음 공식으로 작성됩니다.

수소 원자의 핵인 양성자는 어디에 있습니까?

"화학적" 표기법에서 이 반응은 다음과 같습니다.

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