Mengapa partikel yang dipancarkan bersifat radioaktif? Apa yang harus dibaca di Quantum tentang atom dan inti atom

Tahukah Anda tentang atom dan inti atom? // Kuantum. - 1993. - No. 9. - Hal. 48-49.

Dengan persetujuan khusus dengan dewan redaksi dan editor jurnal "Kvant"

Partikel awal ini... jauh lebih keras dari itu
segala macam hal padat, yang terdiri dari mereka, jauh lebih sulit,
bahwa mereka tidak pernah aus atau pecah berkeping-keping.
I.Newton

Hamburan balik...tidak mungkin diperoleh...kecuali itu
sebagian besar massa atom terkonsentrasi di inti kecil. Saat itulah saya
muncul gagasan tentang atom dengan pusat kecil dan berat yang membawa muatan.
E.Rutherford

Mungkin wajar untuk percaya bahwa gagasan tentang struktur atom suatu materi muncul dari keinginan lama manusia untuk mengatur dunia di sekitarnya. Pencarian materi yang kekal dan tidak berubah, yang merupakan unsur-unsur penyusun semua benda, dimulai pada zaman kuno, berlanjut selama berabad-abad, dan tidak berhenti hingga saat ini. Masih belum ada jawaban pasti, namun penemuan apa yang telah ditemukan selama ini! Struktur yang kompleks sebuah atom, yang intinya, ternyata merupakan gabungan, dan dari partikel-partikel yang dengan sendirinya, di luar inti, tidak mampu bertahan lama. Radioaktivitas, interkonvertibilitas partikel, reaksi berantai dan termonuklir...

Beberapa dekade terakhir ditandai dengan serangkaian penemuan yang secara radikal mengubah pandangan para ilmuwan tentang struktur materi dan menimbulkan banyak masalah baru. Berubah secara mendasar percobaan fisik, yang pelaksanaannya seringkali membutuhkan upaya ratusan dan ribuan orang. Ternyata sangat beragam aplikasi praktis metode fisika atom dan nuklir.

Mosaik kecil “Kaleidoskop” masa kini hanya menguraikan konturnya saja dunia yang sangat besar, tersembunyi di partikel terkecil urusan.

Pertanyaan dan tugas

1. Berapa kuanta energi berbeda yang dapat dipancarkan atom hidrogen jika elektronnya berada pada tingkat energi ketiga?
2. Bagaimana masuk kulit elektron apakah atom cenderung meminimalkan energi potensial?
3. Apakah ada hubungan antara frekuensi revolusi elektron mengelilingi inti atom hidrogen dan frekuensi radiasinya?
4. Dengan membombardir atom boron \(_(5)^(11)B\) dengan proton cepat, di ruang awan kami memperoleh tiga jalur partikel yang hampir identik yang diarahkan ke sisi yang berbeda. Partikel apa ini?
5. Mengapa tidak semua jenis radioaktivitas disertai perubahan sifat kimia zat?
6. Dalam kasus apa aktivitas obat radioaktif dianggap konstan?
7. Mana yang lebih lama - tiga waktu paruh atau dua masa hidup rata-rata inti unsur radioaktif yang sama?
8. Partikel alfa dipancarkan zat radioaktif, hanya bisa memiliki nilai-nilai diskrit energi. Kesimpulan apa yang dapat diambil dari hal ini? nilai yang mungkin energi inti atom?
9. Mengapa partikel alfa dipancarkan obat radioaktif, tidak bisa menelepon reaksi nuklir V elemen berat?
10. Mengapa selama peluruhan alfa kernel yang identik energi partikel alfa adalah sama, dan selama peluruhan beta dari inti yang identik energinya partikel beta berbeda?
11. Gambar tersebut menunjukkan foto yang diambil di ruang awan pada saat inti nitrogen dipecah oleh neutron dengan pelepasan partikel alfa. Jejak tipis dan tebal yang terlihat di foto itu milik apa?
12. Jika nukleon mampu tarik menarik satu sama lain, lalu mengapa semua inti belum bergabung menjadi satu inti raksasa?
13. Mengapa zat yang menempati posisi tengah dan akhir tabel periodik tidak digunakan sebagai moderator neutron?
14. Massa sisa inti atom selalu lebih kecil dari jumlah massa sisa nukleon pembentuknya. Apakah mungkin atas dasar ini untuk berasumsi bahwa hukum kekekalan massa dilanggar selama pembentukan inti?

Pengalaman mikro

Panaskan, misalnya di atas kompor gas, paku besi sampai “titik putih”. Bisakah Anda memanaskan pecahan kaca dengan cara yang sama?

Sangat menarik bahwa...

Thales dari Miletus, leluhur filsafat kuno dan sains, mengangkat seluruh keragaman fenomena dan benda menjadi satu elemen - air. Anaximenes, perwakilan dari aliran Milesian yang sama, menganggap udara sebagai asal mula segala sesuatu, dari kondensasi dan penghalusan yang menjadi asal mula segala sesuatu. Seorang sezaman dengan Thales, Heraclitus dari Ephesus, lebih menyukai api, yang juga merupakan jiwa dan pikiran.

Model atom planet, dinamai berdasarkan eksperimen Rutherford, secara teoritis dikembangkan pada tahun 1901 fisikawan Perancis Perrin, terkenal studi eksperimental gerak Brown. Artikel Perrin berjudul: “Struktur atom-planet nuklir.”

Pada tahun 1815, dokter asal Edinburgh, William Prout, berhipotesis tentang hal itu unsur kimia terdiri dari atom hidrogen. Dan pada tahun 1911, Rutherford tidak dapat menolak anggapan bahwa inti atom terdiri dari partikel alfa.

Rutherford percaya bahwa besarnya muatan inti sebanding dengan berat atom suatu unsur. Gagasan yang benar tentang proporsionalitas muatan dengan jumlah unsur dalam tabel periodik dikemukakan oleh fisikawan amatir Belanda Van der Broek. Rutherford merasa skeptis mengenai hal ini: “...sebuah spekulasi lucu yang tidak memiliki bukti yang cukup.”

Seandainya Enrico Fermi mampu menjelaskan secara lengkap hasil eksperimennya radioaktivitas buatan disebabkan oleh neutron, maka seluruh dunia pada tahun 1934 pasti sudah mengetahui kemungkinan terciptanya bom atom. Saat itu, Rutherford masih hidup, yang dengan tegas menyangkal penggunaan reaksi nuklir untuk tujuan praktis.

Metode fisika nuklir berhasil digunakan dalam ilmu forensik, sehingga memungkinkan untuk mempelajari zat yang beratnya kurang dari 10–10 gram, misalnya, untuk mengidentifikasi orang berdasarkan sisa-sisa kecil rambutnya.

Untuk pemanasan internal Lunokhod selama berbulan-bulan beroperasi di permukaan Bulan, unit termal dipasang di atasnya, yang terdiri dari ampul tertutup berisi zat radioaktif.

Radioaktivitas alami pria dan wanita berbeda - karena perbedaan kandungan isotop radioaktif kalium-40 dalam tubuh mereka.

Apa yang harus dibaca di Quantum tentang atom dan inti atom

(publikasi beberapa tahun terakhir)

1. “Model tetesan inti” - 1986, No. 5, hal. 23;
2. “Fisika atom dalam masalah” - 1986, No. 12, hal. 43;
3. “Spektrum Nuklir” - 1987, No.3, hal. 42;
4. “Inti super memanjang” - 1988, No. 11-12, hal. 32;
5. “Partikel alfa dan eksperimen Rutherford” - 1989, No.3, hal. 49;
6. “Neutron sedang mencari pembunuh” - 1989, No. 5, hal. 44;
7. “Di Luar Meja” - 1991, No. 1, hal. 38;
8. “Elemen” yang hilang - 1991, No. 5, hal. 43;
9. “Fisika melawan scammers” - 1991, No. 8, hal. 7;
10. “Neutron dan energi nuklir” - 1992, No. 8, hal. 2.

Jawaban

1. Ketika foton dipancarkan oleh atom yang tereksitasi energi potensial atom berkurang.
2. Partikel alfa: \(_(5)^(11)B + _(1)^(1)p = 3_(2)^(4)He\)
3. Sifat kimia suatu zat ditentukan oleh muatan inti atom. Namun dengan radiasi gamma, misalnya, muatan inti tidak berubah.
4. Bila waktu observasinya singkat dibandingkan dengan waktu paruh obat.
5. Tiga waktu paruh.
6. Energi nuklir hanya dapat mengambil nilai-nilai diskrit.
7. Energi suatu partikel tidak cukup untuk mengatasi gaya tolak menolak inti suatu unsur berat.
8. Selama peluruhan beta, selain elektron, neutrino juga dilepaskan, membawa sebagian energi, dan energi ini dapat bervariasi dalam batas yang sangat luas.
9. Partikel dengan biaya besar meninggalkan jejak yang lebih tebal. Dalam kasus kita, jejak tipis dibentuk oleh partikel alfa, dan jejak tebal dibentuk oleh inti boron yang diperoleh dalam reaksi.
10. Unsur transuranium pertama sudah bertindak Pasukan Coulomb tolakan proton menyebabkan ketidakstabilan inti.
11. Ketika sebuah neutron bertabrakan dengan sebuah atom, semakin banyak energi yang ditransfer ke atom tersebut, semakin kecil massanya.
12. Tidak, kamu tidak bisa. Massa yang hilang terbawa oleh γ-kuanta yang dipancarkan selama pembentukan inti.

Pengalaman mikro

Dalam logam elektron valensi dengan mudah masuk ke keadaan bersemangat, menyerap energi panas, dan dengan mudah kembali normal, mengeluarkan energi dalam bentuk cahaya. Dalam kaca, semua elektron terikat erat pada inti atom dan ke dengan susah payah mengubah mereka keadaan energi. Untuk mendapatkan cahaya yang nyata pada kaca, diperlukan suhu yang jauh lebih tinggi.

Materi disiapkan oleh A. Leonovich

Perangkat yang dikontrol reaksi berantai fisi nuklir disebut reaktor nuklir. Uranium dan plutonium (diproduksi secara artifisial) digunakan sebagai bahan fisil (bahan bakar nuklir). unsur radioaktif Dengan nomor seri ).

Reaktor nuklir digunakan untuk menghasilkan energi, untuk menghasilkan isotop radioaktif buatan (termasuk unsur transuranium, yaitu unsur dengan ) B sebagai sumber pancaran neutron yang kuat. Mari kita lihat aplikasi ini.

1. Memperoleh energi. Fragmen fisi diperlambat dalam uranium melalui jalur yang sangat pendek (kurang dari ). Oleh karena itu, hampir seluruh energi yang dilepaskan dalam reaktor dilepaskan sebagai panas dalam massa uranium. Panas ini dapat digunakan, misalnya, untuk memanaskan dan menguapkan cairan pencuci uranium, dan kemudian, melalui turbin atau mesin kalor lainnya, mengubahnya menjadi mekanis dan kemudian menjadi energi listrik(Gbr. 409). Pertama di dunia pembangkit listrik tenaga nuklir, berdasarkan prinsip ini, diterapkan di Uni Soviet pada tahun 1954. (Gbr. 410). Gambar reaktor pembangkit listrik ini ditunjukkan pada Gambar. 411. Bagian utama Reaktor terdiri dari elemen “bahan bakar” dengan uranium yang ditempatkan dalam moderator grafit. Elemen “bahan bakar” adalah dua tabung baja tahan karat berdinding tipis yang dimasukkan satu sama lain. Uranium tertutup rapat ke dalam rongga di antara tabung, dan rongga internal membentuk saluran aliran air, yang menghilangkan panas yang dilepaskan dalam uranium selama pengoperasian reaktor. Uranium yang tertutup rapat diperlukan karena ketidakstabilan kimianya, serta untuk mencegah kebocoran gas radioaktif berbahaya yang terbentuk sebagai produk fisi. Untuk memfasilitasi pengembangan reaksi berantai, elemen “bahan bakar” terbuat dari uranium yang diperkaya secara artifisial dengan isotop yang mudah fisil (uranium yang diperkaya yang digunakan mengandung ) dibandingkan 0,7% pada uranium alami).

Beras. 409. Diagram skematik pembangkit listrik tenaga nuklir. Batang uranium reaktor dicuci dengan cairan pendingin (gas, logam berongga atau cair). yang menghilangkan panas yang dihasilkan di batang dan memindahkannya ke air dalam penukar panas, membentuk uap. Uap, seperti pada pembangkit listrik konvensional, menggerakkan turbin uap dan generator listrik yang terhubung dengannya. Dalam perwujudan lain, yang juga digunakan, uap dihasilkan langsung di dalam reaktor, dan tidak ada penukar panas

Beras. 410. Pandangan umum pembangkit listrik tenaga nuklir (1954): 1 - reaktor. 2 - derek untuk mengganti batang uranium yang "terbakar", 3, 4 - pompa dengan motor listrik yang mengalirkan air melalui reaktor, 5 - penukar panas, 6 - ruang kendali reaktor (panel kendali), 7 - panel dengan instrumen yang menandakan terjadinya radioaktivitas yang tidak dapat diterima di berbagai area stasiun

Pengoperasian reaktor uranium disertai dengan radioaktivitas yang intens. Untuk melindungi orang dari radiasi radioaktif dan dari neutron, yang dalam dosis besar juga berbahaya bagi kesehatan, reaktor dikelilingi oleh pelindung berdinding tebal yang terbuat dari beton dan bahan lainnya (Gbr. 411, 412).

Beras. 411. Reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir Soviet pertama: 1 - pasangan bata grafit reaktor, dibungkus dalam cangkang baja kedap udara; garis putus-putus menguraikan inti reaktor tempat uranium berada; sisa grafit berfungsi sebagai reflektor neutron; 2 - pelat atas (besi cor), 3 - salah satu dari 128 saluran kerja tempat batang uranium ditempatkan dan aliran air pendingin (tekanan 100 atm); 4 - saluran untuk menggerakkan batang kendali yang berisi penyerap neutron (boron); batang kendali berfungsi untuk mengatur daya reaktor dan menghentikan reaksi; 5 - ruang ionisasi untuk mengukur intensitas reaksi dalam reaktor, 6 - pelindung air yang menahan neutron, 7,8 - saluran masuk dan keluar air dari reaktor, 9 - penutup pelindung atas (besi tuang), 10 - pelindung beton (terutama dari -radiasi)

Beras. 412. Bagian atas reaktor tanpa penutup. Motor untuk menggerakkan batang kendali terlihat. Di bawah ini adalah tabung untuk mensuplai air ke saluran kerja

Sebagai sumber energi, reaktor nuklir terkenal karena konsumsi bahan bakarnya yang rendah. Pembagian 1g dalam hal pembangkitan panas setara dengan pembakaran beberapa ton batu bara. Hal ini membuat penggunaan reaktor sangat menjanjikan di lokasi yang jauh dari cadangan batu bara dan minyak, serta dalam transportasi - di kapal, kapal selam, pesawat terbang. Sejumlah pembangkit listrik tenaga nuklir besar dibangun di Uni Soviet, beberapa kapal pemecah es dengan mesin nuklir, ada kapal selam nuklir.

Tenaga nuklir punya sangat penting untuk masa depan. Diperkirakan bahwa dengan laju pertumbuhan konsumsi energi global saat ini, umat manusia mungkin akan menghadapi kekurangan batu bara dan minyak dalam waktu 50 tahun ke depan. Penggunaan uranium menyelamatkan situasi, karena cadangan energinya masuk sumber daya bumi uranium 10-20 kali lebih tinggi dari cadangan energi dalam bentuk bahan bakar fosil organik. Masalah sumber energi akan didapat keputusan akhir kapan akan dikelola reaksi termonuklir(lihat §228).

2. Unsur transuranik. Ketika uranium disinari dengan neutron, isotopnya berubah menjadi. Yang terakhir ini tidak stabil; mengalami peluruhan, membentuk isotop unsur 93 - neptunium (). Pada gilirannya, ia mengalami -peluruhan dan dalam waktu singkat (waktu paruh 2,35 hari) berubah menjadi isotop unsur 94 - plutonium (). Plutonium-239 juga tidak stabil, namun meluruh sangat lambat (waktu paruh 24.000 tahun). Oleh karena itu, dapat terakumulasi dalam jumlah banyak. Seperti uranium-235, plutonium-239 adalah "bahan bakar nuklir" yang cocok untuk perangkat tersebut reaktor nuklir, dan juga bom atom. Untuk memproduksi plutonium digunakan reaktor berbahan uranium alam dengan moderator. Dalam reaktor ini, sejumlah besar neutron diserap menjadi uranium-238, yang akhirnya membentuk plutonium. Plutonium yang terakumulasi dalam uranium dapat diisolasi dengan metode kimia. Bahan bakar nuklir buatan lainnya adalah isotop uranium dengan waktu paruh 162.000 tahun, yang tidak ditemukan dalam uranium alam, dan terbentuk, mirip dengan plutonium, sebagai hasil iradiasi neutron terhadap torium. Dengan cara ini, zat yang sulit untuk dipecah – dan thorium – dapat diolah menjadi bahan bakar nuklir yang berharga. Kemungkinan ini sangat signifikan, karena jumlah thorium di Bumi jauh lebih banyak daripada . Neptunium dan plutonium adalah perwakilan dari unsur transuranium yang terletak di tabel periodik di belakang uranium.

Menyusul plutonium, sejumlah unsur transuranium diperoleh hingga unsur 107. Di alam elemen transuranik tidak terdeteksi: semuanya bersifat radioaktif dan berumur pendek dibandingkan dengan usia geologis Bumi.

3. Memperoleh zat radioaktif. Dalam reaktor yang beroperasi terdapat fluks neutron yang kuat yang dihasilkan selama reaksi fisi. Dengan menyinari zat dengan neutron di dalam reaktor, berbagai isotop radioaktif buatan diperoleh (lih. reaksi (222.1)). Sumber radioaktivitas lain dalam reaktor adalah pecahan fisi uranium, yang sebagian besar tidak stabil.

Unsur radioaktif artifisial banyak diterapkan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Zat yang memancarkan radiasi β digunakan sebagai pengganti radium yang lebih mahal untuk menerangi benda logam tebal, untuk mengobati kanker, dll. Sifat radiasi β dosis besar untuk membunuh sel hidup suatu mikroorganisme digunakan dalam pengawetan makanan. Radiasi radioaktif mulai digunakan dalam industri kimia karena memfasilitasi terjadinya banyak reaksi kimia penting. Yang paling menarik adalah apa yang disebut metode atom bertanda. Metode ini memanfaatkan fakta bahwa bahan kimia dan banyak lainnya sifat fisik isotop radioaktif tidak dapat dibedakan dari isotop stabil dari unsur yang sama. Pada saat yang sama, isotop radioaktif dapat dengan mudah diidentifikasi berdasarkan radiasinya (misalnya menggunakan penghitung pelepasan gas). Dengan menambahkan isotop radioaktif ke unsur yang diteliti dan kemudian menangkap radiasinya, kita dapat melacak jalur unsur ini di dalam tubuh, dalam reaksi kimia, selama peleburan logam, dll.

Arti energi nuklir. Beberapa tahun telah berlalu sejak ditemukannya metode penggunaan energi nuklir kondisi terestrial. Penemuan ini telah membuahkan hasil pertamanya. Niscaya pengembangan lebih lanjut metode untuk memperoleh dan menggunakan energi nuklir akan menciptakan peluang baru yang belum pernah terjadi sebelumnya bagi ilmu pengetahuan, teknologi, dan industri. Skala peluang-peluang ini sulit untuk dibayangkan sepenuhnya pada tahap ini. Pembebasan energi nuklir berarti perluasan besar-besaran kekuasaan manusia atas alam, asalkan energi nuklir digunakan untuk tujuan damai. Uni Soviet, memiliki atom dan bom hidrogen, berjuang untuk digunakan energi atom hanya untuk tujuan damai, untuk pelarangan atom dan senjata hidrogen dan cara lainnya pemusnahan massal rakyat.

Perlu kita perhatikan juga bahwa penciptaan reaktor nuklir adalah salah satu hasil ilmu pengetahuan yang paling signifikan struktur internal zat. Radiasi yang tidak kasat mata, menyebabkan atom dan inti atom tidak berwujud sepenuhnya berwujud dan terlihat hasil praktis- pelepasan dan penggunaan energi nuklir yang tersembunyi di dalam uranium. Keberhasilan ini membuktikan dengan sangat meyakinkan bahwa kita ide-ide ilmiah tentang atom dan inti atom adalah benar, yaitu pada dasarnya mencerminkan realitas objektif alam dengan tepat.

36. Desiskan secara simbolis reaksi nuklir berikut: a) tumbukan dua deuteron satu sama lain, yang menghasilkan terbentuknya dua partikel, yang lebih ringan adalah proton; b) partikel yang sama, tetapi lebih ringan - neutron (simbol, massa sama dengan satu, muatan sama dengan nol); c) tumbukan proton dengan inti isotop litium bermassa 7 dengan pembentukan dua partikel; d) tumbukan deuteron dengan inti aluminium sehingga terbentuk inti baru dan proton.

37. Mengapa partikel yang dipancarkan obat radioaktif tidak dapat menyebabkan reaksi nuklir pada unsur berat, meskipun di paru-paru dapat menyebabkannya?

38. Nitrogen diiradiasi selama 1 jam dengan berkas partikel yang dipercepat dalam siklotron. Tentukan jumlah yang terbentuk jika kuat arus dalam berkas sama dan jika reaksi nuklir (218.1) disebabkan oleh satu partikel dari setiap 100.000 partikel dalam berkas.

39. Tuliskan reaksi nuklir berikut: a) pembelahan deuteron secara kuantum menjadi proton dan neutron; b) penangkapan neutron oleh proton dengan emisi kuantum; c) pembelahan inti oleh -kuantum dengan pembentukan dua -partikel: d) penangkapan neutron oleh inti isotop nitrogen bermassa 14 dengan emisi proton; e) tumbukan inti berilium dengan deuteron dengan emisi neutron.

40. Sanggul neutron cepat melintasi pelat besi yang tebalnya. Temukan fraksi neutron yang bertabrakan dengan inti besi jika jari-jari inti besi adalah . Catatan. Nilai yang diperlukan sama dengan pecahan permukaan pelat yang ditutupi inti.

41. Melamar ke dampak elastis hukum kekekalan energi dan momentum bola, hitunglah fraksi energi yang hilang dari neutron pada tumbukan langsung dengan inti diam bermassa A sma. Hitung kehilangan energi maksimum neutron pada tumbukan dengan proton, inti karbon, dan inti timbal.

42. Ketika bertabrakan dengan proton, neutron kehilangan satu atau beberapa bagian energinya tergantung pada sifat tumbukan (langsung, samping). Rata-rata, akibat satu tumbukan dengan proton yang diam, energi neutron berkurang setengahnya. Menemukan energi rata-rata neutron setelah tumbukan dengan proton.

43. Temukan jumlah rata-rata tumbukan dengan proton yang diperlukan untuk mengurangi energi neutron dari menjadi (lihat Latihan 42).

44. Tiga lempeng perak identik diiradiasi dengan neutron pada kondisi yang sama, tetapi lama penyinarannya berbeda: , , . Pengukuran aktivitas dengan waktu paruh 2,3 menit menunjukkan bahwa aktivitas lempeng kedua beberapa kali lebih besar dari aktivitas lempeng pertama, dan aktivitas lempeng ketiga sama dengan aktivitas lempeng kedua. Jelaskan hasil ini.

45. Di ruang awan, yang dipartisi oleh pelat padat, terlihat jejak partikel yang melintasi pelat (Gbr. 413). Ke arah manakah partikel tersebut bergerak? Apa tanda muatannya jika garis-garis medan magnetnya mengarah ke kita.

Beras. 413. Untuk latihan 45. Jejak partikel bermuatan di ruang awan. Partikel tersebut melintasi pelat P. Kamera ditempatkan pada medan magnet yang garis-garisnya diarahkan ke arah kita.

46. Mengapa zat radioaktif yang dihasilkan dengan membombardir inti stabil dengan partikel mengalami peluruhan elektronik jika reaksi awal proton dilepaskan, dan peluruhan positron jika neutron dilepaskan pada reaksi awal?

47. Tentukan energi minimum -kuanta yang diperlukan untuk pembelahan inti berilium dan karbon melalui reaksi

Untuk massa partikel yang berpartisipasi dalam reaksi, lihat tabel di hal. 560.

48. Inti, memancarkan partikel dengan energi, berubah menjadi inti. Tentukan massa suatu atom jika massa atom tersebut adalah 238,1249 sma. Massa atom diberikan pada hal. 560.

49. Ketelitian terbaik dalam mengukur massa atom atau molekul adalah sepersejuta sma. (0,000001 sma). Dengan kondisi seperti ini, apakah mungkin menggunakan hukum Einstein untuk menghitung pelepasan energi pada reaksi kimia berdasarkan nilai terukur dari massa partikel yang berpartisipasi dalam reaksi (pelepasan energi selama reaksi kimia tidak melebihi )?

50. Partikel apa - positron atau elektron - yang akan mengeluarkan pecahan fisi jika salah satunya ? (Barium alami terdiri dari isotop dengan massa 130 hingga 138 sma, kripton alami terdiri dari isotop dengan massa 78 hingga 86 sma)

51. Temukan kekuatan reaktor di mana 1 g dibagi per hari. Seleksi penuh energi selama fisi satu inti diambil sama dengan .

52. Energi kinetik pecahan fisi adalah ; energi fisi neutron - ; energi - radiasi - .

Kira-kira berapa proporsi energi yang dilepaskan dalam reaktor yang terdiri dari moderator dan batang tipis uranium yang dilepaskan di dalam uranium dan berapa di dalam moderator?

53. Dalam hal manakah massa kritis uranium dalam reaktor lebih kecil: ketika reaktor dibatasi oleh udara atau ketika dikelilingi oleh zat padat yang menyerap neutron dengan lemah?

54. Dari neutron sekunder yang dipancarkan selama fisi uranium di dalam reaktor, satu bagian mati tanpa menimbulkan fisi baru (terbang keluar reaktor atau ditangkap oleh inti bahan reaktor), sebagian lagi menyebabkan fisi baru inti uranium. Jumlah fisi baru yang dihasilkan oleh neutron sekunder yang dipancarkan selama fisi satu inti uranium disebut faktor perkalian reaktor (). Faktor perkalian menunjukkan berapa kali jumlah fisi meningkat selama masa hidup satu generasi neutron. sampai Selasa.

57. Bensin dipompa melalui pipa, diikuti oleh minyak. Sarankan cara untuk menentukan momen ketika antarmuka bensin-minyak melewati bagian pipa tertentu. Jangan mengambil sampel dari pipa

Dalam satu tugas individu dilakukan enam tugas yang jumlahnya ditentukan sesuai dengan urutan huruf nama belakang siswa menurut Tabel 4.1.

Tabel 4.1 - Pilihan tugas

Tugas pertama dipilih berdasarkan huruf pertama nama keluarga, tugas kedua - berdasarkan huruf kedua, dll. Misalnya nama belakang siswa Chimkovsky. Dalam hal ini, tugas No. 4 dipilih terlebih dahulu, No. 19 kedua, No. 23 ketiga, No. 31 keempat, No. 45 kelima, No. 53 keenam.

Apabila nama belakang siswa kurang dari enam huruf, maka nomor yang hilang tersebut ditambah dengan penggunaan kembali.

Saat mengeksekusi tugas individu kondisi berikut harus dipenuhi:

Jumlah tugas yang akan dilaksanakan harus sesuai dengan ketentuan pemilihannya dan harus dicantumkan pada lembar pertama;

Menyelesaikan tugas melibatkan penggunaan literatur yang direkomendasikan, tetapi dimungkinkan juga untuk menggunakan literatur khusus lainnya yang Anda inginkan;

Halaman-halaman tugas individu harus diberi nomor, dan penjelasan yang tepat harus diberikan sepanjang perhitungan dan jawaban.

Selesaikan reaksi nuklir:

2. Inti manakah yang terbentuk akibat: peluruhan alfa suatu isotop uranium; peluruhan elektron beta dari isotop hidrogen

3. Inti manakah yang terbentuk sebagai hasil dari: peluruhan alfa dari isotop nitrogen; peluruhan positron beta dari isotop tembaga?

5. Tuliskan reaksi peluruhan alfa uranium dan peluruhan beta timbal

6. Selesaikan reaksi nuklir:

7. Ketika isotop tembaga disinari dengan proton, reaksi dapat berlangsung melalui beberapa cara: dengan pelepasan satu neutron; dengan pelepasan dua neutron; dengan pelepasan proton dan neutron. Inti unsur manakah yang terbentuk pada setiap kasus? Tuliskan reaksi penguraian.

8. Mangan radioaktif diperoleh dengan dua cara. Cara pertama dengan menyinari isotop besi dengan deuteron, cara kedua dengan menyinari isotop besi neutron. Tuliskan reaksi nuklir.

9. Ketika besi dibombardir dengan neutron, isotop radioaktif beta mangan terbentuk massa atom 56. Tuliskan reaksi produksi mangan radioaktif buatan dan reaksi peluruhan beta selanjutnya yang terjadi dengannya.

10. Saat dibombardir dengan isotop boron dibentuk oleh partikel alfa

isotop nitrogen Partikel apa yang dilepaskan? Isotop nitrogen

bersifat radioaktif, menghasilkan peluruhan positron dengan radiasi neutrino. Tulis reaksi.

11. Berapa banyak atom polonium yang meluruh dari 10 6 atom per hari jika waktu paruhnya 138 hari?

12. Waktu paruh isotop strontium adalah 51 hari. Berapa banyak inti isotop yang akan meluruh dalam 102 hari jika jumlah awal inti radioaktif adalah 10 9?

13. Berapa inti radioaktif massa isotop M=10 -4 kg akan tetap berada dalam sampel setelah 7 hari?

14. Air paling baik melemahkan radiasi neutron (4 kali lebih baik dari beton dan 3 kali lebih baik dari timbal). Ketebalan lapisan setengah redaman radiasi neutron untuk air adalah 3 cm. Berapa kali lapisan air setebal 30 cm dapat melemahkan radiasi neutron?

15. Radiasi gamma paling baik diserap oleh timbal (in 1,5 kali lebih baik dari baju besi baja dan 22 kali lebih baik dari air). Ketebalan lapisan setengah redaman radiasi gamma untuk timbal adalah 2 cm. Berapa tebal lapisan timbal yang diperlukan untuk melemahkan radiasi gamma sebanyak 128 kali?

16. Berat obat sama dengan 65 mg. Tentukan aktivitasnya.

17. Bagian yodium manakah yang awalnya tertimbun akibat kecelakaan Chernobyl yang membusuk dalam dua bulan pertama setelah kecelakaan?

18. Hitung ketebalan lapisan air yang intensitas sinar gammanya akan berkurang 4 kali lipat. Ambil koefisien atenuasi linier untuk air sebesar 0,047 cm -1.

19. Dari setiap juta atom suatu isotop radioaktif tertentu, 200 atom meluruh setiap detik. Tentukan waktu paruh isotop tersebut.

20. Aktivitas unsur radioaktif menurun 4 kali lipat dalam 8 hari. Temukan waktu paruh elemen tersebut.

21. Untuk mendeteksi kebocoran pada pipa yang terkubur jauh di dalam tanah, zat radioaktif ditambahkan ke dalam cairan yang diangkut. Bagaimana cara menggunakan Geiger counter untuk menentukan lokasi kebocoran?

22. Mengapa proyektil neutron lebih efektif dalam membombardir inti atom dibandingkan partikel bermuatan yang dipancarkan unsur radioaktif?

23. Apakah ada batasan kekuatan ledakan nuklir dan termonuklir? Jelaskan jawaban Anda.

24. Apa perbedaan proses fisi inti uranium dalam reaktor dan bom atom?

25. Apa yang menjelaskan bahwa penghitung Geiger mencatat kemunculan partikel terionisasi bahkan ketika tidak ada obat radioaktif di dekatnya?

26.Mengapa obat radioaktif disimpan dalam wadah timbal berdinding tebal?

27.Di manakah jalur partikel alfa yang lebih panjang: di permukaan bumi atau di lapisan atas atmosfer?

28.Berapa fraksi inti radioaktif yang meluruh dalam waktu yang sama dengan separuh waktu paruh?

29. Apakah nomor lokal, massa, dan nomor atom suatu unsur berubah ketika kuantum gamma dipancarkan oleh inti?

30. Mengapa partikel alfa yang dipancarkan obat radioaktif tidak mampu menyebabkan reaksi nuklir pada unsur berat, meskipun dapat menyebabkan reaksi nuklir di paru-paru?

31. Pada spektrometer dengan kesalahan penentuan rata-rata 20%, ketika menentukan aktivitas volumetrik susu dengan volume sampel 500 ml, tercatat 500 pulsa per 100 detik pengukuran. Tentukan aktivitas volumetrik susu dan kepatuhannya Standar RDU-99.

32. Dosis ekivalen radiasi gamma eksternal yang diterima oleh seseorang yang tinggal di suatu wilayah tertentu adalah 0,1 rem/tahun. Tentukan laju dosis paparan yang disebabkan oleh radiasi gamma dari radionuklida di dalam tanah. Waktu relatif tinggal seseorang di area terbuka dianggap 0,3.

33. Dengan menggunakan nilai laju dosis paparan yang disebabkan oleh radiasi gamma dari radionuklida di dalam tanah, 60 R/jam, dan waktu relatif seseorang tinggal di area terbuka sebesar 0,25, tentukan dosis ekivalen eksternal. iradiasi seseorang per tahun.

34. Laju dosis ekuivalen di tempat kerja personel adalah 5x10 -9 Sv/s. Sepanjang tahun, pekerjaan dilakukan 1600 jam. Apakah perlindungan khusus diperlukan untuk personel?

35. Menurut standar keselamatan radiasi (NRB-2000), dosis radiasi maksimum yang diperbolehkan bagi personel adalah 50 mSv/tahun. Sepanjang tahun seseorang bekerja 1.700 jam. Hitung laju dosis setara maksimum yang diizinkan (dalam Sv/s) di tempat kerja.

36 Selama pemeriksaan rontgen dada, rata-rata dosis ekuivalen radiasi pada organ dan jaringan pasien disajikan pada tabel pada soal 49. Tentukan dosis ekuivalen efektif yang diterima pasien selama pemeriksaan jenis ini.

37 Tubuh manusia menerima 3x10 -13 kg isotop sekaligus, sepersepuluhnya masuk ke kelenjar tiroid. Massa kelenjar tiroid adalah 25 g, energi yang diserap per peluruhan adalah 0,25 MeV/disintegrasi, waktu paruh adalah 5,25 hari. Tentukan dosis ekuivalen radiasi pada kelenjar tiroid selama 8 hari ke depan.

38 Tubuh manusia menerima 3x10 -15 kg isotop sekaligus
yang sepersepuluhnya masuk ke kelenjar tiroid. Massa kelenjar tiroid adalah 20 g, energi yang diserap per peluruhan adalah 0,25 MeV/disintegrasi, waktu paruh adalah 29 tahun. Tentukan dosis setara radiasi ke kelenjar tiroid selama 15 hari ke depan.

39 Tingkat dosis setara di tempat kerja adalah 10 -10 Sv/s. Seseorang bekerja 6 jam sehari. Apakah perlu dibuat perlindungan khusus?

40 Rata-rata dosis radiasi yang diserap oleh seorang karyawan yang bekerja dengan unit sinar-X adalah 7 µGy/jam. Apakah berbahaya bagi seorang pekerja untuk bekerja selama 200 hari setahun, 6 jam sehari, jika dosis radiasi maksimum yang diperbolehkan adalah 50 mGy/tahun?

41 Laju dosis radiasi gamma dari isotop radioaktif di zona kecelakaan pembangkit listrik tenaga nuklir adalah 20 rad/jam. Berapa jam seseorang dapat bekerja di zona ini jika dosis radiasi yang diperbolehkan dalam keadaan darurat adalah 25 rad?

42 Aktivitas pembuatan cesium adalah 15 Cu. Tentukan massanya.

43 Berapa bagian dari jumlah awal strontium yang jatuh akibat bencana Chernobyl yang telah membusuk selama beberapa waktu terakhir (25 tahun), jika waktu paruhnya adalah 29,1 tahun?

44 Hitung ketebalan lapisan setengah redaman radiasi gamma untuk air, jika koefisien linier redamannya adalah 0,047 cm -1 .

45 Saat menentukan radionuklida yang mencemari area sekitar, digunakan penghitung denyut nadi pribadi konvensional. Awalnya, pembacaan rata-ratanya adalah 390 denyut/menit, dan setelah 10 hari - 201 denyut/menit. Hitung waktu paruh radionuklida dan tentukan.

46 Pada radiometer gamma dengan efisiensi registrasi 20%, ketika mengukur aktivitas volumetrik susu dengan volume 357 ml, 650 pulsa direkam dalam waktu 100 detik. Berapakah aktivitas volumetrik susu? Apakah layak untuk dikonsumsi?

47 Laju dosis paparan akibat radiasi gamma dari radionuklida di dalam tanah pada suatu wilayah penduduk tertentu adalah 60 µR/jam. Temukan dosis setara radiasi gamma eksternal yang diterima oleh penduduk tersebut hunian selama setahun selama dia tinggal di luar rumah, mengambil waktu relatif kehadiran manusia di area terbuka sama dengan 0,2.

48 Tubuh manusia menerima dosis tunggal 5x10 -13 kg radionuklida yodium-131. Tentukan dosis setara untuk kelenjar tiroid manusia selama 10 hari. Massa kelenjar tiroid diasumsikan 25 g, energi yang diserap per peluruhan adalah 0,19 MeV/disintegrasi, waktu paruh adalah 8,04 hari Asumsikan 0,35 dari jumlah total yodium-131 ​​yang masuk ke dalam tubuh masuk ke tiroid kelenjar.

49 Tabel di bawah menunjukkan rata-rata dosis setara radiasi pada organ dan jaringan pasien selama pemeriksaan sinar-X dada. Tentukan dosis ekuivalen efektif yang diterima pasien selama pemeriksaan.

50 Apakah perlu untuk menciptakan perlindungan khusus jika di tempat kerja personel dari sumber radiasi pengion tingkat dosis setara adalah Sv/dtk? Dosis radiasi didistribusikan secara merata sepanjang tahun. Sepanjang tahun, pekerjaan dilakukan 2800 jam.

51 Radionuklida alam yang berasal dari darat. Paparan manusia terhadap potasium-40 dan radon.

52 Sumber radiasi pengion buatan. Latar belakang radiasi.

53 Radiosensitivitas organ dan sistem manusia, responsnya terhadap radiasi.

54 Radiasi internal dan eksternal, metode perlindungan terhadapnya. Kemampuan flora dan fauna dalam melawan radiasi.

55 Ciri-ciri migrasi radionuklida vertikal dan horizontal.

56 Cara mengurangi kandungan zat radioaktif pada pangan asal hewan

57 Cara mengurangi kandungan zat radioaktif pada produk pangan asal tumbuhan.

58 Dekontaminasi wilayah, benda, peralatan, makanan.

59 Penghapusan radionuklida dari tubuh secara alami dan dipercepat. Waktu paruh biologis.

60 Tindakan sanitasi dan higienis ketika tinggal dan melakukan produksi pertanian pekarangan dalam kondisi kontaminasi radioaktif di wilayah tersebut.