Kodėl ir radioaktyviųjų vaistų skleidžiamos dalelės. Pasirinkimo ir individualios užduoties atlikimo procedūra

Individualioje užduotyje atliekamos šešios užduotys, kurių numeriai nustatomi pagal raidžių seką mokinio pavardėje pagal 4.1 lentelę.

4.1 lentelė – Užduočių parinktys

Pirmoji užduotis parenkama pagal pirmą pavardės raidę, antra – pagal antrąją raidę ir t.t. Pavyzdžiui, mokinio pavardė Chimkovskis. Šiuo atveju pirmiausia pasirenkama užduotis Nr.4, antrasis – Nr.19, trečias – Nr.23, ketvirtas – Nr.31, penktas – Nr.45, Šeštas – Nr.53.

Jei mokinio pavardę sudaro mažiau nei šešios raidės, tada trūkstamas skaičius papildomas jį panaudojant pakartotinai.

Vykdant individuali užduotis turi būti įvykdytos šios sąlygos:

Atliekamų užduočių numeriai turi atitikti jų pasirinkimo sąlygas ir turi būti nurodyti pirmame lape;

Atliekant užduotis reikia naudoti rekomenduojamą literatūrą, tačiau galima naudotis ir kita turima specializuota literatūra;

Individualios užduoties puslapiai turi būti sunumeruoti, kartu su skaičiavimais ir atsakymais pateikti atitinkami paaiškinimai.

Užbaikite branduolines reakcijas:

2. Kuris branduolys susidaro dėl: urano izotopo alfa skilimo; vandenilio izotopo elektronų beta skilimas

3. Kuris branduolys susidaro dėl: azoto izotopo alfa skilimo; vario izotopo pozitronų beta skilimas?

5. Parašykite urano alfa skilimo reakcijas ir švino beta skilimas

6. Užbaikite branduolines reakcijas:

7. Vario izotopą apšvitinus protonais, reakcija gali vykti keliais būdais: išsilaisvinus vienam neutronui; su dviejų neutronų išsiskyrimu; išskirdamas protoną ir neutroną. Kurių elementų branduoliai susidaro kiekvienu atveju? Užrašykite skilimo reakcijas.

8. Radioaktyvusis manganas gautas dviem būdais. Pirmasis būdas – apšvitinti geležies izotopą deuteronais, antrasis – apšvitinti geležies izotopą neutronų. Parašykite branduolines reakcijas.

9. Kai geležis bombarduojama neutronais, susidaro beta radioaktyvus mangano izotopas su atominė masė 56. Parašykite dirbtinio radioaktyvaus mangano gamybos reakciją ir su juo vykstančio beta skilimo reakciją.

10. Kai bombarduojamas boro izotopu susidaro iš alfa dalelių

azoto izotopas Kokia dalelė išsiskiria? Azoto izotopas

yra radioaktyvus, sukeliantis pozitronų skilimą su neutrino spinduliuote. Parašykite reakcijas.

11. Kiek polonio atomų suyra iš 10 6 atomų per parą, jei jo pusinės eliminacijos laikas yra 138 dienos?

12. Stroncio izotopo pusinės eliminacijos laikas yra 51 diena. Kiek izotopų branduolių suirs per 102 dienas, jei pradinis radioaktyviųjų branduolių skaičius yra 10 9?

13. Kiek radioaktyvieji branduoliai izotopų masė m=10 -4 kg liks mėginyje po 7 dienų?

14. Vanduo geriausiai susilpnina neutronų spinduliuotę (4 kartus geriau nei betonas ir 3 kartus geriau nei švinas). Vandens neutroninės spinduliuotės pusės silpnėjimo sluoksnio storis yra 3 cm. Kiek kartų 30 cm storio vandens sluoksnis susilpnins neutroninę spinduliuotę?

15. Gama spinduliuotę geriausiai sugeria švinas (in 1,5 kartų geriau nei plieniniai šarvai ir 22 kartus geresni už vandenį). Švino gama spinduliuotės pusės silpninimo sluoksnio storis lygus 2 cm, kokio storio švino sluoksnio reikia, kad gama spinduliuotė susilpnėtų 128 kartus?

16. Vaisto svoris lygus 65 mg. Nustatykite jo veiklą.

17. Kokia jodo dalis, iš pradžių nusėdusi dėl Černobylio avarijos, suiro per pirmuosius du mėnesius po avarijos?

18. Apskaičiuokite vandens sluoksnio storį, kuriam esant gama spindulių intensyvumas sumažės 4 kartus. Paimkite linijinį vandens slopinimo koeficientą, lygų 0,047 cm -1.

19. Iš kiekvieno milijono tam tikros atomų radioaktyvusis izotopas Kas sekundę suyra 200 atomų. Nustatykite izotopo pusinės eliminacijos laiką.

20. Radioaktyvaus elemento aktyvumas per 8 dienas sumažėjo 4 kartus. Raskite elemento pusėjimo trukmę.

21. Giliai į žemę įkastų vamzdynų nuotėkiams aptikti į gabenamą skystį įpilama radioaktyviųjų medžiagų. Kaip naudoti Geigerio skaitiklį, norint nustatyti nuotėkio vietą?

22. Kodėl neutronai yra efektyvesni sviediniai bombarduojant branduolius, nei įkrautos dalelės, kurias skleidžia radioaktyvieji elementai?

23. Ar yra branduolinių ir termobranduolinių sprogimų galios ribos? Paaiškinkite savo atsakymą.

24. Kuo skiriasi urano branduolių dalijimosi procesai reaktoriuje ir atominėje bomboje?

25. Kas paaiškina, kad Geigerio skaitiklis registruoja jonizuotų dalelių atsiradimą net tada, kai šalia nėra radioaktyvaus vaisto?

26.Kodėl radioaktyvūs vaistai laikomi storasienėse švino talpyklose?

27.Kur yra ilgesnis alfa dalelės kelias: Žemės paviršiuje ar viršutiniuose atmosferos sluoksniuose?

28.Kokia radioaktyviųjų branduolių dalis suyra per laiką, lygų pusei pusėjimo?

29. Ar kinta elemento lokalus skaičius, masė ir atominis skaičius, kai branduolys išspinduliuoja gama kvantą?

30. Kodėl radioaktyviųjų vaistų išskiriamos alfa dalelės negali sukelti branduolinių reakcijų sunkūs elementai, nors jie jas sukelia plaučiuose?

31. Spektrometru, kurio vidutinė nustatymo paklaida 20 %, nustatant 500 ml mėginio tūrio pieno tūrinį aktyvumą, per 100 s matavimo užfiksuota 500 impulsų. Nustatykite pieno tūrinį aktyvumą ir jo atitiktį RDU-99 standartai.

32. Ekvivalentinė išorinės gama spinduliuotės dozė, kurią žmogus gauna gyvendamas tam tikroje vietovėje, yra 0,1 rem/metus. Nustatykite apšvitos dozės galią, kurią sukelia dirvožemyje esančių radionuklidų gama spinduliuotė. Santykinis asmens buvimo atviroje teritorijoje laikas laikomas 0,3.

33. Naudojant dirvožemyje esančių radionuklidų gama spinduliuotės sukeltos apšvitos dozės galios 60 μR/h dydžius ir santykinį žmogaus buvimo atviroje vietoje laiką 0,25, nustatyti ekvivalentinę išorinės dozės dozę. žmogaus apšvitinimas per metus.

34. Ekvivalentinės dozės galia personalo darbo vietoje yra 5x10 -9 Sv/s. Per metus dirbama 1600 val. Ar reikalinga speciali personalo apsauga?

35. Pagal radiacinės saugos standartus (NRB-2000) didžiausia leistina apšvitos dozė personalui yra 50 mSv/metus. Per metus žmogus dirba 1700 val. Apskaičiuokite didžiausią leistiną ekvivalentinės dozės galią (Sv/s) darbo vietoje.

36 Krūtinės ląstos rentgeno tyrimo metu vidutinės ekvivalentinės spinduliuotės dozės paciento organams ir audiniams pateikiamos lentelėje, pateiktoje 49 uždavinyje. Nustatykite efektyviąją ekvivalentinę dozę, kurią pacientas gauna tokio tyrimo metu.

37 Žmogaus organizmas vienu metu gaudavo 3x10 -13 kg izotopų, iš kurių dešimtadalis patekdavo į skydliaukę. Skydliaukės masė – 25 g, sugerta energija per skilimą – 0,25 MeV/skilimo, pusinės eliminacijos laikas – 5,25 dienos. Nustatykite lygiavertę skydliaukės spinduliuotės dozę per kitas 8 dienas.

38 Žmogaus organizmas vienu metu gaudavo 3x10 -15 kg izotopų
kurių dešimtoji dalis perėjo į skydliaukę. Skydliaukės masė – 20 g, sugerta energija per skilimą – 0,25 MeV/skilimo, pusinės eliminacijos laikas – 29 metai. Nustatykite lygiavertę skydliaukės spinduliuotės dozę per kitas 15 dienų.

39 Ekvivalentinė dozės galia darbo vietoje yra 10 -10 Sv/s. Žmogus dirba 6 valandas per dieną. Ar būtina sukurti specialią apsaugą?

40 Su rentgeno aparatu dirbančio darbuotojo vidutinė sugertoji spinduliuotės dozė yra 7 µGy/val. Ar pavojinga darbuotojui dirbti 200 dienų per metus 6 valandas per dieną, jei didžiausia leistina spinduliuotės dozė yra 50 mGy/metus?

41 Radioaktyviųjų izotopų gama spinduliuotės dozės galia avarijos zonoje atominėje elektrinėje yra 20 rad/val. Kiek valandų žmogus gali dirbti šioje zonoje, jei leistina apšvitos dozė avarinėje situacijoje yra 25 rad?

42 Cezio preparato aktyvumas yra 15 Cu. Nustatykite jo masę.

43 Kokia pradinio stroncio kiekio, nukritusio dėl Černobylio katastrofos, dalis sunyko per pastarąjį laiką (25 metus), jei jo pusinės eliminacijos laikas yra 29,1 metų?

44 Apskaičiuokite vandens gama spinduliuotės pusės silpninimo sluoksnio storį, jei tiesinis koeficientas slopinimas yra 0,047 cm -1.

45 Nustatant radionuklidą, kuris užteršė aplinką, buvo naudojamas įprastinis asmeninis pulsų skaitiklis. Iš pradžių jo vidutinis rodmuo buvo 390 impulsų/min, o po 10 dienų – 201 impulsas/min. Apskaičiuokite radionuklido pusinės eliminacijos laiką ir jį nustatykite.

46 Gama radiometru, kurio registravimo efektyvumas 20 %, matuojant 357 ml tūrio pieno tūrinį aktyvumą, per 100 s užfiksuota 650 impulsų. Koks yra pieno tūrinis aktyvumas? Ar tinka vartoti?

47 Apšvitos dozės galia, kurią sukelia radionuklidų gama spinduliuotė dirvožemyje tam tikroje gyvenamoje vietovėje, yra 60 µR/val. Raskite ekvivalentinę išorinės gama spinduliuotės dozę, kurią gauna to gyventojas atsiskaitymas metus jo buvimo ne namuose metu, paėmus santykinis laikasžmogaus buvimas atvirose vietose lygus 0,2.

48 Žmogaus organizmas gavo vienkartinę 5x10 -13 kg radionuklido jodo-131 dozę. Nustatykite lygiavertę žmogaus skydliaukės dozę per 10 dienų. Manoma, kad skydliaukės masė yra 25 g, sugerta energija per skilimą – 0,19 MeV/skilimo, pusinės eliminacijos laikas – 8,04 dienos. Tarkime, kad 0,35 viso į organizmą patekusio jodo-131 kiekio patenka į skydliaukę. liauka.

49 Žemiau esančioje lentelėje parodytos vidutinės ekvivalentinės spinduliuotės dozės paciento organams ir audiniams rentgeno tyrimo metu krūtinė. Nustatykite efektyvią ekvivalentinę dozę, kurią pacientas gavo tyrimo metu.

50 Ar reikalinga speciali apsauga, jei ekvivalentinė dozės galia personalo darbo vietoje nuo jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinio yra Sv/s? Apšvitos dozė paskirstoma tolygiai ištisus metus. Per metus dirbama 2800 val.

51 Natūralūs antžeminės kilmės radionuklidai. Žmogaus poveikis kalio-40 ir radono poveikiui.

52 Dirbtiniai jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai. Radiacinis fonas.

53 Žmogaus organų ir sistemų radiojautrumas, jų reakcija į spinduliuotę.

54 Vidinė ir išorinė spinduliuotė, apsaugos nuo jos būdai. Floros ir faunos gebėjimas atsispirti radiacijai.

55 Radionuklidų vertikalios ir horizontalios migracijos ypatumai.

56 Radioaktyviųjų medžiagų kiekio gyvūninės kilmės maisto produktuose mažinimo būdai

57 Radioaktyviųjų medžiagų kiekio augalinės kilmės maisto produktuose mažinimo metodai.

58 Teritorijos, objektų, įrangos, maisto nukenksminimas.

59 Natūralus ir pagreitintas radionuklidų pašalinimas iš organizmo. Biologinis pusinės eliminacijos laikas.

60 Sanitarinės ir higienos priemonės gyvenant ir vykdant sodybos žemės ūkio gamybą teritorijos radioaktyviosios taršos sąlygomis.

Prietaisas, kuriame valdomas grandininė reakcija branduolio dalijimasis vadinamas branduoliniu reaktoriumi. Uranas ir plutonis (pagaminti dirbtinai) naudojami kaip skiliosios medžiagos (branduolinis kuras). radioaktyvusis elementas Su serijos numeris ).

Branduoliniai reaktoriai naudojami energijai gaminti ir dirbtiniams radioaktyviesiems izotopams (įskaitant transuraniniai elementai, t.y. elementai, kurių ) B yra galingų neutronų pluoštų šaltiniai. Pažvelkime į šias programas.

1. Energijos gavimas. Skilimo fragmentai urane sulėtėja per labai trumpą kelią (mažiau nei ). Dėl šios priežasties beveik visa reaktoriuje išsiskirianti energija išsiskiria kaip šiluma urano masėje. Ši šiluma gali būti naudojama, pavyzdžiui, šildyti ir išgarinti uraną plaunančiam skysčiui, o po to per turbiną ar kitą šilumos variklį paversti mechaniniu, o vėliau – elektros energija(409 pav.). Pirmas pasaulyje atominė elektrinė, remiantis šiuo principu, Sovietų Sąjungoje buvo įgyvendintas 1954 m. (410 pav.). Šios elektrinės reaktoriaus brėžinys parodytas fig. 411. Pagrindinė dalis Reaktorius susideda iš „kuro“ elementų su uranu, patalpintu į grafito moderatorių. „Degalų“ elementai yra du plonasieniai nerūdijančio plieno vamzdžiai, įkišti vienas į kitą. Uranas hermetiškai uždaromas į ertmę tarp vamzdžių, o vidinė ertmė sudaro kanalą vandens tekėjimui, kuris pašalina reaktoriaus veikimo metu urane išsiskiriančią šilumą. Hermetiškai uždarytas uranas būtinas dėl jo cheminio nestabilumo, taip pat siekiant išvengti kenksmingų radioaktyvių dujų, susidarančių kaip dalijimosi produktai, nutekėjimo. Siekiant palengvinti grandininės reakcijos vystymąsi, „kuro“ elementai gaminami iš urano, dirbtinai prisodrinto lengvai skiliuoju izotopu (naudojamame prisodrintame urane yra ), o gamtiniame urane – 0,7 %.

Ryžiai. 409. Scheminė diagrama atominė elektrinė. Reaktoriaus urano strypai plaunami aušinimo skysčiu (dujomis, tuščiaviduriu ar išlydytu metalu). kuris paima strypuose susidariusią šilumą ir perduoda ją vandeniui šilumokaityje, sudarydamas garus. Garas, kaip ir įprastoje elektrinėje, varo garo turbiną ir prie jos prijungtą elektros generatorių. Kitame įgyvendinimo variante, kuris taip pat naudojamas, garas generuojamas tiesiai reaktoriuje ir nėra šilumokaičio

Ryžiai. 410. Bendras vaizdas atominė elektrinė (1954): 1 - reaktorius. 2 - kranas "perdegusiems" urano strypams pakeisti, 3, 4 - siurblys su elektros varikliu, kuris cirkuliuoja vandenį per reaktorių, 5 - šilumokaitis, 6 - reaktoriaus valdymo kambarys (valdymo pultas), 7 - skydelis su prietaisais, signalizuojančiais apie nepriimtino radioaktyvumo atsiradimą įvairiose stoties vietose

Urano reaktoriaus veikimą lydi intensyvus radioaktyvumas. Norėdami apsaugoti žmones nuo radioaktyvioji spinduliuotė o nuo neutronų, kurie didelėmis dozėmis taip pat kenkia sveikatai, reaktorius apjuostas storasiene apsauga iš betono ir kitų medžiagų (411, 412 pav.).

Ryžiai. 411. Pirmosios sovietinės atominės elektrinės reaktorius: 1 - reaktoriaus grafito mūras, uždengtas hermetišku plieniniu apvalkalu; punktyrinėmis linijomis brėžiama reaktoriaus aktyvioji zona, kurioje yra uranas; likusi grafito dalis tarnauja kaip neutronų atšvaitas; 2 - viršutinė plokštė (ketaus), 3 - vienas iš 128 darbinių kanalų, kuriuose dedami urano strypai ir teka aušinimo vanduo (slėgis 100 atm); 4 - valdymo strypo, kuriame yra neutronų absorberis (boras), judėjimo kanalas; valdymo strypai skirti reguliuoti reaktoriaus galią ir sustabdyti reakciją; 5 - jonizacijos kamera reakcijos intensyvumui reaktoriuje matuoti, 6 - vandens apsauga, sulaikanti neutronus, 7,8 - vandens tiekimas ir pašalinimas iš reaktoriaus, 9 - viršutinis apsauginis gaubtas (ketaus), 10 - betono apsauga (daugiausia nuo radiacijos)

Ryžiai. 412. Viršutinė dalis reaktorius be dangčio. Matomi valdymo strypų judėjimo varikliai. Žemiau yra vamzdžiai vandens tiekimui į darbo kanalus

Branduolinis reaktorius, kaip energijos šaltinis, išsiskiria mažomis degalų sąnaudomis. 1g padalijimas šilumos generavimo prasme prilygsta kelių tonų deginimui anglis. Dėl to reaktorių naudojimas yra ypač perspektyvus toli nuo anglies ir naftos telkinių, taip pat transportuojant – laivuose, povandeniniai laivai, lėktuvai. SSRS buvo pastatyta nemažai didelių atominių šiluminių elektrinių, keli ledlaužiai su branduoliniai varikliai, yra branduoliniai povandeniniai laivai.

Branduolinė energija turi didelę reikšmę ateičiai. Apskaičiuota, kad esant dabartiniam pasaulinio energijos vartojimo augimo tempui, per 50 metų žmonija gali susidurti su didžiuliu anglies ir naftos trūkumu. Urano naudojimas išsaugo situaciją, nes energijos rezervas yra žemės išteklių uranas yra 10-20 kartų didesnis už energijos rezervą iškastinio organinio kuro telkiniuose. Atsiras energijos šaltinių problema galutinis sprendimas kada bus valdomas termobranduolinė reakcija(žr. §228).

2. Transuraniniai elementai. Kai uranas apšvitinamas neutronais, izotopas virsta. Pastarasis yra nestabilus; patirdamas -skilimą, jis sudaro 93 elemento - neptūno () izotopą. Savo ruožtu jis suyra ir per trumpą laiką (pusėjimo laikas 2,35 dienos) virsta 94 elemento izotopu - plutoniu (). Plutonis-239 taip pat yra nestabilus, tačiau suyra labai lėtai (pusėjimo laikas 24 000 metų). Todėl jis gali kauptis dideliais kiekiais. Kaip ir uranas-235, plutonis-239 yra geras "branduolinis kuras", tinkamas įrenginiui branduoliniai reaktoriai, taip pat atomines bombas. Plutoniui gaminti naudojami reaktoriai, pagaminti iš natūralaus urano su moderatoriumi. Šiuose reaktoriuose nemaža dalis neutronų absorbuojama į uraną-238 ir galiausiai susidaro plutonis. Urane susikaupusį plutonį galima išskirti cheminiais metodais. Kitas dirbtinis branduolinis kuras – urano izotopas, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 162 000 metų, kurio nėra gamtiniame urane ir kuris susidaro, panašiai kaip ir plutonis, apšvitinant torį neutronais. Tokiu būdu sunkiai dalijamos medžiagos – ir toris – gali būti perdirbamos į vertingą branduolinį kurą. Ši galimybė yra labai reikšminga, nes Žemėje torio yra daug kartų daugiau nei . Neptūnas ir plutonis yra transuraninių elementų, esančių periodinėje lentelėje už urano, atstovai.

Po plutonio buvo gauta nemažai transuraninių elementų iki elemento 107. Transuraninių elementų gamtoje nerasta: jie visi yra radioaktyvūs ir trumpaamžiai, palyginti su geologiniu Žemės amžiumi.

3. Radioaktyviųjų medžiagų gavimas. Veikiančiame reaktoriuje vyksta intensyvūs neutronų srautai, susidarantys dalijimosi reakcijos metu. Apšvitinant medžiagas neutronais reaktoriaus viduje, gaunami įvairūs dirbtinai radioaktyvūs izotopai (plg. reakcija (222.1)). Kitas radioaktyvumo šaltinis reaktoriuje yra urano dalijimosi fragmentai, kurių dauguma yra nestabilūs.

Dirbtiniai radioaktyvūs elementai randa daugybę pritaikymų moksle ir technikoje. Medžiagos, skleidžiančios β spinduliuotę, naudojamos vietoj brangesnio radžio storiems metaliniams objektams apšviesti, vėžiui gydyti ir kt. Didelių β spinduliuotės dozių savybė naikinti gyvas mikroorganizmo ląsteles panaudojama maisto konservavimui. Radioaktyvioji spinduliuotė pradedama naudoti chemijos pramonėje, nes ji palengvina daugelio svarbių cheminių reakcijų atsiradimą. Ypač įdomus yra vadinamasis žymėto atomo metodas. Šis metodas naudojasi tuo, kad cheminė ir daugelis fizines savybes radioaktyvusis izotopas nesiskiria nuo stabilių to paties elemento izotopų. Tuo pačiu metu radioaktyvųjį izotopą galima lengvai atpažinti pagal jo spinduliuotę (pavyzdžiui, naudojant dujų išlydžio skaitiklį). Pridėjus radioaktyvų izotopą prie tiriamo elemento ir vėliau užfiksavus jo spinduliuotę, galime atsekti šio elemento kelią kūne, vykstant cheminei reakcijai, lydant metalą ir pan.

Branduolinės energijos prasmė. Praėjo keleri metai nuo branduolinės energijos panaudojimo metodo atradimo antžeminėmis sąlygomis. Šis atradimas jau davė pirmuosius vaisius. Neabejotinai tolesnė plėtra branduolinės energijos gavimo ir naudojimo metodai sukurs naujas precedento neturinčias galimybes mokslui, technologijoms ir pramonei. Šiuo metu sunku iki galo įsivaizduoti šių galimybių mastą. Branduolinės energijos išlaisvinimas reiškia milžinišką žmogaus galios prieš gamtą išplėtimą, tačiau su sąlyga, kad branduolinė energija bus naudojami taikiems tikslams. Sovietų Sąjunga, turintys atominių ir vandenilinės bombos, kovoja dėl naudojimo atominė energija tik taikiems tikslams, dėl atominių ir vandeniliniai ginklai ir kitomis priemonėmis masinis naikinimasžmonių.

Taip pat atkreipkime dėmesį, kad branduolinių reaktorių kūrimas yra vienas reikšmingiausių mokslo vaisių vidinė struktūra medžiagų. Nematomų, neapčiuopiamų atomų ir atomų branduolių spinduliavimas atvedė prie visiškai apčiuopiamų ir matomų praktinis rezultatas- urane paslėptos branduolinės energijos išleidimas ir panaudojimas. Ši sėkmė įtikinamai įrodo, kad mūsų mokslinės idėjos apie atomą ir atomo branduolį yra teisingi, tai yra iš esmės teisingai atspindi objektyvią gamtos tikrovę.

36. Simboliškai šnypščia tokias branduolines reakcijas: a) dviejų deuteronų susidūrimas vienas su kitu, dėl kurio susidaro dvi dalelės, kurių žiebtuvėlis yra protonas; b) ta pati, bet lengvesnė dalelė – neutronas (simbolis, masė lygi vienetui, krūvis lygus nuliui); c) protono susidūrimas su ličio izotopo branduoliu, kurio masė 7, susidarant dviem dalelėms; d) deuterono susidūrimas su aliuminio branduoliu, dėl kurio susidaro naujas branduolys ir protonas.

37. Kodėl – radioaktyvių vaistų skleidžiamos dalelės negali sukelti branduolinės reakcijos sunkiuosiuose elementuose, nors jie juos sukelia plaučiuose?

38. Azotas buvo švitinamas 1 valandą dalelių pluoštu, pagreitintu ciklotronu. Raskite kiekį, susidarantį, jei srovė pluošte yra lygi ir jei branduolinę reakciją (218.1) sukelia viena dalelė iš 100 000 pluošto dalelių.

39. Užrašykite šias branduolines reakcijas: a) deuterono padalijimas kvantu į protoną ir neutroną; b) neutrono gaudymas protonu su kvanto emisija; c) branduolio padalijimas kvantu, susidarant dviem dalelėms: d) neutrono gaudymas azoto izotopo, kurio masė 14, branduoliu su protono emisija; e) berilio branduolio susidūrimas su deuteronu su neutrono emisija.

40. bandelė greitieji neutronai kerta storio geležinę plokštę . Raskite neutronų, kurie susiduria su geležies branduoliu, dalį, jei pastarojo spindulys yra . Pastaba. Reikalinga vertė lygi plokštelės paviršiaus daliai, padengtai branduoliais.

41. Kreipimasis į elastingas poveikis rutuliukai energijos tvermės ir impulso dėsnius, apskaičiuokite energijos dalį, kurią neutronas praranda kaktomuša susidūrus su ramybės būsenos A amu masės branduoliu. Apskaičiuokite didžiausius neutrono energijos nuostolius susidūrus su protonu, anglies branduoliu ir švino branduoliu.

42. Susidūręs su protonu, neutronas netenka vienokios ar kitokios energijos dalies, priklausomai nuo susidūrimo pobūdžio (priešais, į šoną). Vidutiniškai dėl vieno susidūrimo su protonu ramybės būsenoje neutrono energija sumažėja perpus. Rasti vidutinė energija neutronas po susidūrimo su protonais.

43. Raskite vidutinį susidūrimų su protonais skaičių, reikalingą neutronų energijai sumažinti nuo iki (žr. 42 pratimą).

44. Trys vienodos sidabro plokštelės buvo apšvitintos neutronais tomis pačiomis sąlygomis, tačiau švitinimo trukmė buvo skirtinga: , , . Aktyvumo matavimai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra 2,3 minutės, parodė, kad antrosios plokštelės aktyvumas yra kelis kartus didesnis nei pirmosios, o trečiosios – lygus antrosios. Paaiškinkite šį rezultatą.

45. Debesų kameroje, perskirtoje vientisa plokšte, pastebėtas per plokštę kertančios dalelės pėdsakas (413 pav.). Kuria kryptimi juda dalelė? Koks yra jo krūvio ženklas, jei magnetinio lauko linijos nukreiptos į mus.

Ryžiai. 413. Už 45 pratimą. Įkrautos dalelės pėdsakas debesų kameroje. Dalelė kirto plokštelę P. Kamera buvo patalpinta į magnetinį lauką, kurio linijos buvo nukreiptos į mus.

46. Kodėl radioaktyviosios medžiagos, pagamintos bombarduojant stabilius branduolius dalelėmis, patiria elektroninį skilimą, jei pradinė reakcija protonai išsiskiria, o pozitronai suyra, jei pradinėje reakcijoje išsiskiria neutronai?

47. Nustatykite mažiausią -kvantų energiją, reikalingą berilio ir anglies branduoliams suskaidyti vykstant reakcijoms

Apie reakcijose dalyvaujančių dalelių mases žr. lentelę p. 560.

48. Branduolys, išspinduliuojantis dalelę su energija, virsta branduoliu. Nustatykite atomo masę, jei atomo masė yra 238,1249 amu. Atomo masė nurodyta p. 560.

49. Geriausias tikslumas, kuriuo galima išmatuoti atomo ar molekulės masę, yra viena milijonoji amu. (0,000001 amu). Ar tokiomis sąlygomis galima naudoti Einšteino dėsnį energijos išsiskyrimui apskaičiuoti kada cheminės reakcijos remiantis išmatuotomis reakcijoje dalyvaujančių dalelių masių vertėmis (energijos išsiskyrimas cheminių reakcijų metu neviršija )?

50. Kokios dalelės - pozitronai ar elektronai - išskirs dalijimosi fragmentus, jei viena iš jų yra ? (Natūralus baris susideda iš izotopų, kurių masė yra nuo 130 iki 138 amu, natūralų kriptoną sudaro izotopai, kurių masė yra nuo 78 iki 86 amu)

51. Raskite reaktoriaus galią, kurioje per dieną dalijama 1 g. Pilnas pasirinkimas vieno branduolio dalijimosi energija imama lygi .

52. Kinetinė energija dalijimosi fragmentai yra ; dalijimosi neutronų energija - ; energija – spinduliuotė – .

Apytiksliai kokia energijos dalis, išsiskirianti reaktoriuje, sudarytame iš moderatoriaus ir plonų urano strypų, išsiskiria urane, o kokia – moderatoriuje?

53. Kuriuo atveju kritinė urano masė reaktoriuje yra mažesnė: kai reaktorius ribojasi su oru ar kai jį supa tanki medžiaga, kuri silpnai sugeria neutronus?

54. Iš antrinių neutronų, išsiskiriančių vykstant urano dalijimuisi reaktoriuje, viena dalis žūva nesukeldama naujų skilimų (išskrenda už reaktoriaus ribų arba yra užfiksuota reaktoriaus medžiagų branduolių), kita dalis sukelia naujus urano branduolių dalijimus. Naujų skilimų, atsirandančių dėl antrinių neutronų, išsiskiriančių dalijantis vienam urano branduoliui, skaičius vadinamas reaktoriaus dauginimo koeficientu (). Dauginimo koeficientas parodo, kiek kartų per vienos kartos neutronų gyvavimo laiką padidėja skilimų skaičius. iki antradienio.

57. Dujotiekiu pumpuojamas benzinas, po to – nafta. Pasiūlykite būdą, kaip nustatyti momentą, kada benzino ir alyvos sąsaja eina per tam tikrą dujotiekio atkarpą. Neimkite mėginio iš vamzdyno

Ar esate susipažinę su atomu ir atomo branduoliu? // Kvantinė. - 1993. - Nr. 9. - P. 48-49.

Specialiu susitarimu su žurnalo „Kvant“ redakcija ir redaktoriais

Šios pradinės dalelės... yra nepalyginamai kietesnės nei
visokių dalykų kietas, sudarytas iš jų, yra daug sunkesnis,
kad jie niekada nesusidėvi ir nesudūžta į gabalus.
I. Niutonas

Išsklaidymas atgal...neįmanoma gauti...išskyrus tai
didžioji atomo masės dalis yra sutelkta maža šerdis. Būtent tada aš
kilo idėja apie atomą su mažu sunkiu centru, turintį krūvį.
E. Rutherfordas

Tikriausiai teisinga manyti, kad materijos atominės struktūros idėja kilo iš ilgalaikio žmogaus noro kažkaip sutvarkyti jį supantį pasaulį. Amžinos ir nekintančios materijos, iš kurios susideda visi kūnai, paieškos prasidėjo senovėje, tęsėsi šimtmečius ir nesibaigia ir šiandien. Vis dar nėra galutinio atsakymo, bet kokie atradimai buvo atrasti pakeliui! Sudėtinga struktūra atomas, kurio branduolys, savo ruožtu, pasirodė esąs sudėtinis, ir iš tokių dalelių, kurios pačios, už branduolio ribų, negali egzistuoti ilgą laiką. Radioaktyvumas, dalelių tarpusavio konvertavimas, grandininės ir termobranduolinės reakcijos...

Kai kurie paskutiniais dešimtmečiais pasižymėjo atradimų srautu, radikaliai pakeitusiu mokslininkų požiūrį į materijos sandarą ir iškėlusią daug naujų problemų. Iš esmės transformuotas fizinis eksperimentas, kurio įgyvendinimas dažnai reikalauja šimtų ir tūkstančių žmonių pastangų. Pasirodė neįprastai įvairi praktiniai pritaikymai atominės ir branduolinės fizikos metodai.

Maža šiandieninio „Kaleidoskopo“ mozaika tik nubrėžia kontūrus didžiulis pasaulis, paslėptas mažiausios dalelės reikalas.

Klausimai ir užduotys

1. Kiek skirtingų energijų kvantų gali išleisti vandenilio atomas, jei jo elektronas yra trečiame energijos lygyje?
2. Kaip į elektronų apvalkalas ar atomas linkęs sumažinti potencialią energiją?
3. Ar yra ryšys tarp elektrono apsisukimo aplink vandenilio atomo branduolį dažnio ir jo spinduliavimo dažnio?
4. Bombarduodami boro atomus \(_(5)^(11)B\) greitais protonais, debesų kameroje gavome tris beveik identiškus dalelių takelius, nukreiptus į skirtingos pusės. Kokios tai dalelės?
5. Kodėl ne visų rūšių radioaktyvumą lydi pokyčiai cheminės savybės medžiagos?
6. Kokiais atvejais radioaktyvaus vaisto aktyvumas gali būti laikomas pastoviu?
7. Kas ilgesnis – trys to paties radioaktyvaus elemento branduolių pusamžiai ar du vidutiniai gyvavimo laikotarpiai?
8. Išskiriamos alfa dalelės radioaktyvioji medžiaga, gali turėti tik diskrečiųjų vertybių energijos. Kokią išvadą iš to galima padaryti? galimas vertes atomo branduolio energija?
9. Kodėl išsiskiria alfa dalelės radioaktyvūs vaistai, negali sukelti branduolinių reakcijų sunkiuosiuose elementuose?
10. Kodėl alfa irimo metu identiški branduoliai alfa dalelių energijos yra vienodos, o identiškų branduolių beta skilimo metu energijos beta dalelių kitoks?
11. Paveikslėlyje parodyta nuotrauka, daryta debesų kameroje tuo metu, kai azoto branduolį suskaido neutronas, išskiriant alfa dalelę. Kam priklauso nuotraukoje matomos plonos ir storos vėžės?
12. Jei nukleonai gali pritraukti vienas kitą, tai kodėl visi branduoliai dar nesusiliejo į vieną milžinišką branduolį?
13. Kodėl medžiagos, užimančios vietas periodinės lentelės viduryje ir pabaigoje, nenaudojamos kaip neutronų moderatoriai?
14. Likusi atomo branduolio masė visada yra mažesnė už likusių nukleonų, iš kurių jis susidarė, masių sumą. Ar šiuo pagrindu galima daryti prielaidą, kad formuojant branduoliui pažeidžiamas masės tvermės dėsnis?

Mikropatirtis

Įkaitinkite, pavyzdžiui, ant dujinio degiklio, geležine vinimi iki „baltojo taško“. Ar pavyks taip pat įkaitinti stiklo gabalą?

Įdomu tai, kad...

Talis iš Mileto, protėvis senovės filosofija ir mokslas, visą reiškinių ir daiktų įvairovę iškėlė į vieną elementą – vandenį. Tos pačios milezietiškos mokyklos atstovas Anaksimenas visa ko kilme laikė orą, iš kurio kondensacijos ir retėjimo viskas kyla. Talio amžininkas Herakleitas iš Efezo pirmenybę teikė ugniai, kuri taip pat yra siela ir protas.

Planetinis atomo modelis, pavadintas Rutherfordo eksperimentais, teoriškai buvo sukurtas dar 1901 m. prancūzų fizikas Perrinas, garsus eksperimentinis tyrimas Brauno judesys. Perrino straipsnis vadinosi: „Branduolinė-planetinė atomo struktūra“.

1815 m. Edinburgo gydytojas Williamas Proutas iškėlė hipotezę, kad viskas cheminiai elementai susideda iš vandenilio atomų. O 1911 metais Rutherfordas negalėjo atsispirti prielaidai, kad atomo branduoliai susideda iš alfa dalelių.

Rutherfordas manė, kad branduolinio krūvio dydis yra proporcingas elemento atominiam svoriui. Teisinga mintis apie įkrovos proporcingumą elemento skaičiui periodinė lentelė pateikė olandų fizikas mėgėjas Van der Broekas. Rutherfordas į tai žiūrėjo skeptiškai: „...juokinga spekuliacija, kuri neturi pakankamai pagrindo“.

Jei Enrico Fermi būtų galėjęs iki galo paaiškinti savo eksperimentų rezultatus dirbtinis radioaktyvumas sukeltas neutronų, tuomet visas pasaulis apie galimybę kurti būtų sužinojęs jau 1934 m atominė bomba. Tuo metu dar buvo gyvas Rutherfordas, kuris kategoriškai neigė branduolinių reakcijų panaudojimą praktiniais tikslais.

Branduolinės fizikos metodai sėkmingai taikomi kriminalistikoje, leidžiantys ištirti mažiau nei 10–10 gramų sveriančias medžiagas, pavyzdžiui, atpažinti žmones pagal mažyčius plaukų likučius.

„Lunokhod“ vidiniam šildymui per daugelį mėnesių eksploatavimo Mėnulio paviršiuje buvo įrengtas terminis blokas, sudarytas iš sandarių ampulių su radioaktyviosiomis medžiagomis.

Natūralus vyrų ir moterų radioaktyvumas skiriasi – dėl skirtingo radioaktyvaus izotopo kalio-40 kiekio jų organizme.

Ką skaityti Kvante apie atomą ir branduolį

(pastarųjų metų publikacijos)

1. „Branduolių lašelių modelis“ - 1986, Nr. 5, p. 23;
2. „Atominė fizika uždaviniuose“ - 1986, Nr. 12, p. 43;
3. „Branduoliniai spektrai“ - 1987, Nr. 3, p. 42;
4. „Super pailgi branduoliai“ - 1988, Nr. 11-12, p. 32;
5. "Alfa dalelės ir Rutherfordo eksperimentai" - 1989, Nr. 3, p. 49;
6. „Neutronai ieško žudiko“ – 1989, Nr. 5, p. 44;
7. „Anapus stalo“ - 1991, Nr. 1, p. 38;
8. „Trūksta „elementų“ - 1991, Nr. 5, p. 43;
9. „Fizika prieš sukčius“ - 1991, Nr. 8, p. 7;
10. „Neutronai ir branduolinė energija“ - 1992, Nr. 8, p. 2.

Atsakymai

1. Kai fotoną išspinduliuoja sužadintas atomas potenciali energija atomas mažėja.
2. Alfa dalelės: \(_(5)^(11)B + _(1)^(1)p = 3_(2)^(4)Jis\)
3. Cheminės medžiagos savybes lemia branduolio krūvis. Bet, pavyzdžiui, naudojant gama spinduliuotę, branduolio krūvis nesikeičia.
4. Kai stebėjimo laikas yra trumpas, palyginti su vaisto pusinės eliminacijos laiku.
5. Trys pusamžiai.
6. Branduolinė energija gali turėti tik atskiras vertes.
7. Dalelės energijos nepakanka, kad įveiktų sunkaus elemento branduolio atstumiamąją jėgą.
8. Beta skilimo metu, be elektronų, išsiskiria ir neutrinai, kurie nuneša dalį energijos, ir ši energija gali svyruoti labai plačiose ribose.
9. Dalelės su didelis krūvis palikite didesnio storio pėdsaką. Mūsų atveju plonąjį pėdsaką sudaro alfa dalelė, o storąjį – reakcijos metu gauto boro branduolys.
10. Jau veikia pirmieji transurano elementai Kulono jėgos protonų atstūmimas sukelia branduolių nestabilumą.
11. Neutronui susidūrus su atomu, kuo daugiau energijos perduodama pastarajam, tuo mažesnė jo masė.
12. Ne, tu negali. Trūkstamą masę nuneša γ-kvantai, išsiskiriantys formuojantis branduoliui.

Mikropatirtis

Metaluose valentiniai elektronai lengvai pereina į susijaudinusią būseną, sugeria šiluminė energija, ir lygiai taip pat lengvai grįžta į normalią būseną, išskirdamas energiją šviesos pavidalu. Stikluose visi elektronai yra glaudžiai surišti su atomų branduoliais ir prie su dideliais sunkumais pakeisti savo energetinė būsena. Norint gauti pastebimą stiklo švytėjimą, reikia daug aukštesnės temperatūros.

Medžiagą parengė A. Leonovičius