Pse dhe grimcat e emetuara nga barnat radioaktive. Procedura për zgjedhjen e një opsioni dhe përfundimin e një detyre individuale

Në një detyrë individuale, kryhen gjashtë detyra, numrat e të cilave përcaktohen në përputhje me sekuencën e shkronjave në mbiemrin e studentit sipas tabelës 4.1.

Tabela 4.1 - Opsionet e detyrave

Detyra e parë zgjidhet sipas shkronjës së parë të mbiemrit, e dyta - sipas shkronjës së dytë, etj. Për shembull, mbiemri i studentit Çimkovski. Në këtë rast, detyra nr.4 zgjidhet e para, nr.19 është e dyta, nr.23 është e treta, nr.31 është e katërta, nr.45 është e pesta, nr.53 është e gjashta.

Nëse mbiemri i studentit përbëhet nga më pak se gjashtë shkronja, atëherë numri që mungon plotësohet duke e ripërdorur atë.

Gjatë ekzekutimit detyrë individuale duhet të plotësohen kushtet e mëposhtme:

Numrat e detyrave që do të kryhen duhet të korrespondojnë me kushtet për përzgjedhjen e tyre dhe duhet të tregohen në fletën e parë;

Përfundimi i detyrave përfshin përdorimin e literaturës së rekomanduar, por është gjithashtu e mundur të përdorni literaturë tjetër të specializuar në dispozicionin tuaj;

Faqet e detyrës individuale duhet të jenë të numëruara dhe duhet të bëhen shpjegimet e duhura përgjatë llogaritjeve dhe përgjigjeve.

Plotësoni reaksionet bërthamore:

2. Cila bërthamë formohet si rezultat i: zbërthimit alfa të një izotopi të uraniumit; zbërthimi i elektronit beta i izotopit të hidrogjenit

3. Cila bërthamë formohet si rezultat i: zbërthimit alfa të një izotopi të azotit; zbërthimi beta i pozitronit i një izotopi bakri?

5. Shkruani reaksionet e kalbjes alfa të uraniumit dhe prishja beta e plumbit

6. Plotësoni reaksionet bërthamore:

7. Kur një izotop bakri rrezatohet me protone, reaksioni mund të vazhdojë në disa mënyra: me çlirimin e një neutroni; me çlirimin e dy neutroneve; me çlirimin e një protoni dhe një neutroni. Bërthamat e cilës elementë formohen në secilin rast? Shkruani reaksionet e zbërthimit.

8. Mangani radioaktiv të marra në dy mënyra. Mënyra e parë është të rrezatojmë izotopin e hekurit me deuterone, e dyta është të rrezatojmë izotopin e hekurit neutronet. Shkruani reaksionet bërthamore.

9. Kur hekuri bombardohet me neutrone, formohet një izotop beta radioaktiv i manganit me masë atomike 56. Shkruani reaksionin për prodhimin e manganit radioaktiv artificial dhe reaksionin e zbërthimit të mëpasshëm beta që ndodh me të.

10. Kur bombardohet me izotop bori e formuar nga grimcat alfa

izotopi i azotit Çfarë grimce lirohet? Izotopi i azotit

është radioaktiv, duke prodhuar zbërthimin e pozitronit me rrezatim neutrino. Shkruani reagimet.

11. Sa atome të poloniumit kalbet nga 10 6 atome në ditë nëse gjysma e jetës së tij është 138 ditë?

12. Gjysma e jetës së izotopit të stronciumit është 51 ditë. Sa bërthama izotopi do të kalbet në 102 ditë nëse numri fillestar i bërthamave radioaktive është 10 9?

13. Sa bërthamat radioaktive masë izotopike m=10 -4 kg do të mbeten në kampion pas 7 ditësh?

14. Uji e dobëson më së miri rrezatimin neutron (4 herë më mirë se betoni dhe 3 herë më mirë se plumbi). Trashësia e shtresës gjysmë zbutëse të rrezatimit neutron për ujin është 3 cm. Sa herë do të zbusë një shtresë uji me trashësi 30 cm?

15. Rrezatimi gama absorbohet më së miri nga plumbi (në 1,5 herë më mirë se armatura prej çeliku dhe 22 herë më e mirë se uji). Trashësia e gjysmës së shtresës së zbutjes së rrezatimit gama për plumbin është 2 cm Sa i trashë është një shtresë plumbi për të zbutur rrezatimin gama me 128 herë?

16. Pesha e barit e barabartë me 65 mg. Përcaktoni veprimtarinë e tij.

17. Cila pjesë e jodit të depozituar fillimisht si rezultat i aksidentit të Çernobilit u prish në dy muajt e parë pas aksidentit?

18. Llogaritni trashësinë e shtresës së ujit në të cilën intensiteti i rrezeve gama do të ulet me 4 herë. Merrni koeficientin linear të zbutjes për ujë të barabartë me 0,047 cm -1.

19. Nga çdo milion atome të një të caktuar izotopi radioaktiv 200 atome kalbet çdo sekondë. Përcaktoni gjysmën e jetës së izotopit.

20. Aktiviteti i një elementi radioaktiv u ul me 4 herë në 8 ditë. Gjeni gjysmën e jetës së elementit.

21. Për të zbuluar rrjedhjet në tubacionet e groposura thellë në tokë, substancave radioaktive i shtohen lëngut të transportuar. Si të përdorni një numërues Geiger për të përcaktuar vendndodhjen e një rrjedhjeje?

22. Pse neutronet janë predha më efektive në bombardimin e bërthamave sesa grimcat e ngarkuara të emetuara nga elementët radioaktivë?

23. A ka një kufi për fuqinë e shpërthimeve bërthamore dhe termonukleare? Shpjegoni përgjigjen tuaj.

24. Cili është ndryshimi midis proceseve të ndarjes së bërthamave të uraniumit në një reaktor dhe një bombe atomike?

25. Çfarë shpjegon se numëruesi Geiger regjistron shfaqjen e grimcave të jonizuara edhe kur nuk ka asnjë ilaç radioaktiv afër?

26.Pse barnat radioaktive ruhen në kontejnerë plumbi me mure të trasha?

27.Ku është rruga më e gjatë e një grimce alfa: në sipërfaqen e Tokës apo në shtresat e sipërme të atmosferës?

28.Cila pjesë e bërthamave radioaktive zbërthehet në një kohë të barabartë me gjysmën e gjysmëjetës?

29. A ndryshojnë numri lokal, masa dhe numri atomik i një elementi kur një kuantë gama emetohet nga bërthama?

30. Pse grimcat alfa të emetuara nga barnat radioaktive nuk mund të shkaktojnë reaksione bërthamore në elemente të rënda, edhe pse i shkaktojnë në mushkëri?

31. Në një spektrometër me një gabim mesatar përcaktimi prej 20%, gjatë përcaktimit të aktivitetit vëllimor të qumështit me një vëllim kampion prej 500 ml, janë regjistruar 500 pulse për 100 s matje. Përcaktoni aktivitetin vëllimor të qumështit dhe përputhshmërinë e tij Standardet RDU-99.

32. Doza ekuivalente e rrezatimit gama të jashtme që merr një person nga banimi në një lokalitet të caktuar është 0.1 rem/vit. Përcaktoni shkallën e dozës së ekspozimit të shkaktuar nga rrezatimi gama nga radionuklidet në tokë. Koha relative e qëndrimit të një personi në një zonë të hapur merret si 0.3.

33. Duke përdorur vlerat e shkallës së dozës së ekspozimit të shkaktuar nga rrezatimi gama nga radionuklidet në tokë, 60 μR/h dhe koha relative e qëndrimit të një personi në një zonë të hapur prej 0,25, përcaktoni dozën ekuivalente të jashtme. rrezatimi i një personi në vit.

34. Norma ekuivalente e dozës në vendin e punës së personelit është 5x10 -9 Sv/s. Gjatë vitit, puna kryhet 1600 orë. A kërkohet mbrojtje e veçantë për personelin?

35. Sipas standardeve të sigurisë nga rrezatimi (NRB-2000), doza maksimale e lejuar e rrezatimit për personelin është 50 mSv/vit. Gjatë vitit një person punon 1700 orë. Llogaritni shkallën maksimale të lejueshme të dozës ekuivalente (në Sv/s) në vendin e punës.

36 Gjatë një ekzaminimi me rreze X të gjoksit, dozat mesatare ekuivalente të rrezatimit në organet dhe indet e pacientit janë paraqitur në tabelën e dhënë në problemin 49. Përcaktoni dozën ekuivalente efektive të marrë nga pacienti gjatë këtij lloj ekzaminimi.

37 Trupi i njeriut merrte njëherësh 3x10 -13 kg izotop, nga të cilat një e dhjeta kalonte në gjëndrën tiroide. Masa e gjëndrës tiroide është 25 g, energjia e përthithur për prishje është 0,25 MeV/shpërbërje, gjysma e jetës është 5,25 ditë. Përcaktoni dozën ekuivalente të rrezatimit për gjëndrën tiroide gjatë 8 ditëve të ardhshme.

38 Trupi i njeriut mori 3x10 -15 kg izotop njëherësh
nga të cilat një e dhjeta kalonte në gjëndrën tiroide. Masa e gjëndrës tiroide është 20 g, energjia e përthithur për kalbje është 0,25 MeV/shpërbërje, gjysma e jetës është 29 vjet. Përcaktoni dozën ekuivalente të rrezatimit për gjëndrën tiroide gjatë 15 ditëve të ardhshme.

39 Norma ekuivalente e dozës në vendin e punës është 10 -10 Sv/s. Një person punon 6 orë në ditë. A është e nevojshme të krijohet mbrojtje e veçantë?

40 Doza mesatare e absorbuar e rrezatimit nga një punonjës që punon me një njësi me rreze X është 7 µGy/h. A është e rrezikshme që një punonjës të punojë 200 ditë në vit, 6 orë në ditë, nëse doza maksimale e lejuar e rrezatimit është 50 mGy/vit?

41 Shkalla e dozës së rrezatimit gama nga izotopet radioaktive në zonën e aksidentit në një central bërthamor është 20 rad/h. Sa orë mund të punojë një person në këtë zonë nëse doza e lejuar e rrezatimit në një situatë emergjente është 25 rad?

42 Aktiviteti i preparatit të ceziumit është 15 Cu. Përcaktoni masën e tij.

43 Cila pjesë e sasisë fillestare të stronciumit që ra si rezultat i katastrofës së Çernobilit është prishur gjatë kohës së kaluar (25 vjet), nëse gjysma e jetës së tij është 29.1 vjet?

44 Llogaritni trashësinë e shtresës gjysmë zbutëse të rrezatimit gama për ujin, nëse koeficienti linear dobësimi është 0.047 cm -1.

45 Gjatë përcaktimit të radionuklidit që kontaminoi zonën përreth, u përdor një numërues personal i pulsit. Fillimisht, leximi mesatar i tij ishte 390 impulse/min, dhe pas 10 ditësh - 201 puls/min. Llogaritni gjysmën e jetës së radionuklidit dhe përcaktoni atë.

46 Në një radiometër gama me efikasitet regjistrimi 20%, gjatë matjes së aktivitetit vëllimor të qumështit me një vëllim prej 357 ml, u regjistruan 650 pulse brenda 100 s. Cili është aktiviteti vëllimor i qumështit? A është i përshtatshëm për konsum?

47 Shkalla e dozës së ekspozimit e shkaktuar nga rrezatimi gama nga radionuklidet në tokë në një zonë të caktuar të populluar është 60 µR/h. Gjeni dozën ekuivalente të rrezatimit gama të jashtëm të marrë nga një banor i kësaj zgjidhje gjatë vitit gjatë qëndrimit të tij jashtë shtëpisë, duke marrë kohë relative prania njerëzore në zona të hapura e barabartë me 0.2.

48 Trupi i njeriut ka marrë një dozë një herë prej 5x10 -13 kg radionuklid jod-131 Përcaktoni dozën ekuivalente me gjëndrën tiroide të njeriut për 10 ditë. Masa e gjëndrës tiroide supozohet të jetë 25 g, energjia e përthithur për kalbje është 0,19 MeV/shpërbërje, gjysma e jetës është 8,04 ditë Supozoni se 0,35 nga sasia totale e jodit-131 që hyn në trup kalon në tiroide. gjëndër.

49 Tabela më poshtë tregon dozat mesatare ekuivalente të rrezatimit në organet dhe indet e pacientit gjatë një ekzaminimi me rreze X gjoks. Përcaktoni dozën ekuivalente efektive të marrë nga pacienti gjatë ekzaminimit.

50 A kërkohet mbrojtje e veçantë nëse norma ekuivalente e dozës në vendin e punës së personelit nga një burim i rrezatimit jonizues është Sv/s? Doza e rrezatimit shpërndahet në mënyrë të barabartë gjatë gjithë vitit. Gjatë vitit punohet 2800 orë.

51 Radionuklide natyrore me origjinë tokësore. Ekspozimi i njeriut ndaj kaliumit-40 dhe radonit.

52 Burimet artificiale të rrezatimit jonizues. Sfondi i rrezatimit.

53 Radiosensitiviteti i organeve dhe sistemeve të njeriut, përgjigja e tyre ndaj rrezatimit.

54 Rrezatimi i brendshëm dhe i jashtëm, metodat e mbrojtjes ndaj tij. Aftësia e florës dhe faunës për t'i rezistuar rrezatimit.

55 Veçoritë e migrimit vertikal dhe horizontal të radionuklideve.

56 Mënyrat për të reduktuar përmbajtjen e substancave radioaktive në produktet ushqimore me origjinë shtazore

57 Metodat për reduktimin e përmbajtjes së substancave radioaktive në produktet ushqimore me origjinë bimore.

58 Dekontaminimi i territorit, objekteve, pajisjeve, ushqimeve.

59 Largimi natyral dhe i përshpejtuar i radionuklideve nga trupi. Gjysma e jetës biologjike.

60 Masat sanitare dhe higjienike gjatë jetesës dhe kryerjes së prodhimit bujqësor në shtëpi në kushtet e kontaminimit radioaktiv të territorit.

Pajisja në të cilën kontrollohet reaksion zinxhir zbërthimi bërthamor quhet reaktor bërthamor. Uraniumi dhe plutoniumi (të prodhuara artificialisht) përdoren si substanca të zbërthyeshme (karburant bërthamor). element radioaktiv Me numri serial ).

Reaktorët bërthamorë përdoren për të gjeneruar energji dhe për të prodhuar izotope radioaktive artificiale (përfshirë elementet transuranike, pra elementet me ) B si burime të rrezeve të fuqishme neutron. Le të shohim këto aplikacione.

1. Marrja e energjisë. Fragmentet e ndarjes ngadalësohen në uranium në një rrugë shumë të shkurtër (më pak se ). Për shkak të kësaj, pothuajse e gjithë energjia e lëshuar në reaktor çlirohet si nxehtësi në masën e uraniumit. Kjo nxehtësi mund të përdoret, për shembull, për të ngrohur dhe avulluar lëngun që larë uraniumin, dhe më pas, përmes një turbine ose një motori tjetër termik, ta shndërrojë atë në mekanik dhe më pas në energji elektrike(Fig. 409). E para në botë centrali bërthamor, bazuar në këtë parim, u zbatua në Bashkimin Sovjetik në 1954. (Fig. 410). Një vizatim i reaktorit të këtij termocentrali është paraqitur në Fig. 411. Pjesa kryesore Reaktori përbëhet nga elementë "karburant" me uranium të vendosur në një moderator grafiti. Elementet e "karburantit" janë dy tuba çeliku inox me mure të hollë të futur në njëri-tjetrin. Uraniumi mbyllet hermetikisht në zgavrën midis tubave dhe zgavra e brendshme formon një kanal për rrjedhjen e ujit, i cili largon nxehtësinë e lëshuar në uranium gjatë funksionimit të reaktorit. Uraniumi i mbyllur hermetikisht është i nevojshëm për shkak të paqëndrueshmërisë së tij kimike, si dhe për të parandaluar rrjedhjen e gazrave të dëmshëm radioaktivë të formuar si produkte të ndarjes. Për të lehtësuar zhvillimin e një reaksioni zinxhir, elementët "karburant" janë bërë nga uranium i pasuruar artificialisht me një izotop lehtësisht të zbërthyeshëm (uraniumi i pasuruar i përdorur përmban ) kundrejt 0.7% në uranium natyror).

Oriz. 409. Diagrami skematik centrali bërthamor. Shufrat e uraniumit të reaktorit lahen nga një ftohës (gaz, metal i zbrazët ose i shkrirë). e cila heq nxehtësinë e krijuar në shufra dhe e transferon atë në ujë në një shkëmbyes nxehtësie, duke formuar avull. Avulli, si në një termocentral konvencional, drejton një turbinë me avull dhe një gjenerator elektrik të lidhur me të. Në një mishërim tjetër, i cili përdoret gjithashtu, avulli gjenerohet drejtpërdrejt në reaktor dhe nuk ka shkëmbyes nxehtësie

Oriz. 410. Pamje e përgjithshme centrali bërthamor (1954): 1 - reaktor. 2 - një vinç për zëvendësimin e shufrave të uraniumit "të djegur", 3, 4 - një pompë me një motor elektrik që qarkullon ujin përmes reaktorit, 5 - një shkëmbyes nxehtësie, 6 - një dhomë kontrolli të reaktorit (paneli i kontrollit), 7 - një panel me instrumente që sinjalizojnë shfaqjen e radioaktivitetit të papranueshëm në zona të ndryshme të stacionit

Veprimi i një reaktori të uraniumit shoqërohet me radioaktivitet intensiv. Për të mbrojtur njerëzit nga rrezatimi radioaktiv dhe nga neutronet, të cilat në doza të mëdha janë edhe të dëmshme për shëndetin, reaktori rrethohet nga një mbrojtje me mure të trasha të bëra nga betoni dhe materiale të tjera (Fig. 411, 412).

Oriz. 411. Reaktori i termocentralit të parë bërthamor sovjetik: 1 - muratura grafit e reaktorit, e mbyllur në një guaskë çeliku hermetike; vijat e ndërprera përshkruajnë thelbin e reaktorit në të cilin ndodhet uraniumi; pjesa tjetër e grafitit shërben si reflektor neutron; 2 - pllakë e sipërme (gize), 3 - një nga 128 kanalet e punës në të cilat vendosen shufrat e uraniumit dhe rrjedh uji ftohës (presion 100 atm); 4 - kanal për lëvizjen e shufrës së kontrollit që përmban një absorbues neutron (bor); shufrat e kontrollit shërbejnë për të rregulluar fuqinë e reaktorit dhe për të ndaluar reaksionin; 5 - dhoma e jonizimit për matjen e intensitetit të reaksionit në reaktor, 6 - mbrojtja e ujit që mban neutronet, 7,8 - furnizimi dhe largimi i ujit nga reaktori, 9 - mbulesa e sipërme mbrojtëse (gize), 10 - mbrojtje nga betoni (kryesisht nga rrezatimi)

Oriz. 412. Pjesa e sipërme reaktor pa kapak. Motorët për lëvizjen e shufrave të kontrollit janë të dukshëm. Më poshtë janë tubat për furnizimin me ujë në kanalet e punës

Si burim energjie, një reaktor bërthamor është i shquar për konsumin e ulët të karburantit. Ndarja 1g për sa i përket gjenerimit të nxehtësisë është e barabartë me djegien e disa tonëve qymyri. Kjo e bën përdorimin e reaktorëve veçanërisht premtues në vende të largëta nga depozitat e qymyrit dhe naftës, si dhe në transport - në anije, nëndetëset, aeroplanë. Një numër i termocentraleve të mëdha bërthamore u ndërtuan në BRSS, me të u ndërtuan disa akullthyes motorët bërthamorë, ka nëndetëse bërthamore.

Energjia bërthamore ka rëndësi të madhe për të ardhmen. Është vlerësuar se me ritmin aktual të rritjes së konsumit global të energjisë, njerëzimi mund të përballet me një mungesë akute të qymyrit dhe naftës brenda 50 viteve. Përdorimi i uraniumit shpëton situatën, pasi rezerva e energjisë në burimet e tokës uraniumi është 10-20 herë më i lartë se rezerva e energjisë në depozitat e lëndëve djegëse organike fosile. Problemi i burimeve të energjisë do të marrë vendim përfundimtar kur do të menaxhohet reaksioni termonuklear(shih §228).

2. Elementet transuranike. Kur uraniumi rrezatohet me neutrone, izotopi shndërrohet në. Kjo e fundit është e paqëndrueshme; duke përjetuar -kalbje, ai formon një izotop të elementit 93 - neptunium (). Nga ana tjetër, ai i nënshtrohet -kalbjes dhe në një kohë të shkurtër (gjysmë-jeta 2,35 ditë) shndërrohet në izotopin e elementit 94 - plutonium (). Plutoniumi-239 është gjithashtu i paqëndrueshëm, por prishet shumë ngadalë (gjysma e jetës 24,000 vjet). Prandaj, mund të grumbullohet në sasi të mëdha. Ashtu si uraniumi-235, plutoniumi-239 është një "karburant bërthamor" i mirë i përshtatshëm për pajisjen reaktorët bërthamorë, si dhe bombat atomike. Për të prodhuar plutonium, përdoren reaktorë të bërë nga uraniumi natyror me një moderator. Në këta reaktorë, një pjesë e konsiderueshme e neutroneve absorbohen në uranium-238, duke formuar përfundimisht plutonium. Plutoniumi i grumbulluar në uranium mund të izolohet me metoda kimike. Një tjetër lëndë djegëse bërthamore artificiale është një izotop i uraniumit me një gjysmë jetëgjatësi prej 162,000 vjetësh, i cili nuk gjendet në uraniumin natyror dhe është formuar, ngjashëm me plutoniumin, si rezultat i rrezatimit neutron të toriumit. Në këtë mënyrë, substancat e vështira për t'u zbërthyer - dhe toriumi - mund të përpunohen në lëndë djegëse bërthamore të vlefshme. Kjo mundësi është shumë domethënëse, pasi ka shumë herë më shumë torium në Tokë se . Neptuniumi dhe plutoniumi janë përfaqësues të elementeve transuranik të vendosur në tabelën periodike pas uraniumit.

Pas plutoniumit, deri në elementin 107 u përftuan një numër elementesh transuranike. Elementet transuranike nuk janë gjetur në natyrë: ata janë të gjithë radioaktivë dhe jetëshkurtër në krahasim me moshën gjeologjike të Tokës.

3. Marrja e substancave radioaktive. Në një reaktor operativ ka flukse intensive neutronesh të krijuara gjatë reaksionit të ndarjes. Nga rrezatimi i substancave me neutrone brenda një reaktori, fitohen izotopë të ndryshëm artificialisht radioaktivë (krh. reaksionin (222.1)). Një burim tjetër radioaktiviteti në reaktor janë fragmentet e ndarjes së uraniumit, shumica e të cilave janë të paqëndrueshme.

Elementet radioaktive artificialisht gjejnë aplikime të shumta në shkencë dhe teknologji. Substancat që lëshojnë rrezatim β përdoren në vend të radiumit më të shtrenjtë për të ndriçuar objekte të trasha metalike, për të trajtuar kancerin, etj. Vetia e dozave të mëdha të rrezatimit β për të vrarë qelizat e gjalla të një mikroorganizmi përdoret në ruajtjen e ushqimit. Rrezatimi radioaktiv ka filluar të përdoret në industrinë kimike, pasi nxit shfaqjen e shumë reaksioneve kimike të rëndësishme. Veçanërisht interesante është e ashtuquajtura metoda e atomit të etiketuar. Kjo metodë përfiton nga fakti se kimike dhe shumë vetitë fizike një izotop radioaktiv nuk dallohet nga izotopet e qëndrueshme të të njëjtit element. Në të njëjtën kohë, një izotop radioaktiv mund të identifikohet lehtësisht nga rrezatimi i tij (duke përdorur, për shembull, një numërues të shkarkimit të gazit). Duke i shtuar një izotop radioaktiv elementit në studim dhe më pas duke kapur rrezatimin e tij, mund të gjurmojmë rrugën e këtij elementi në trup, në një reaksion kimik, gjatë shkrirjes së metaleve etj.

Kuptimi i energjisë bërthamore. Kanë kaluar pak vite nga zbulimi i një metode për përdorimin e energjisë bërthamore në kushtet tokësore. Ky zbulim ka dhënë tashmë frytet e para. Pa dyshim zhvillimin e mëtejshëm metodat për marrjen dhe përdorimin e energjisë bërthamore do të krijojnë mundësi të reja të paprecedentë për shkencën, teknologjinë dhe industrinë. Shkalla e këtyre mundësive është e vështirë të imagjinohet plotësisht në këtë fazë. Çlirimi i energjisë bërthamore nënkupton një zgjerim kolosal të pushtetit të njeriut mbi natyrën, me kusht që energjinë bërthamore do të përdoret për qëllime paqësore. Bashkimi Sovjetik, që posedon atomike dhe bomba me hidrogjen, lufton për përdorim energji atomike vetëm për qëllime paqësore, për ndalimin e atomit dhe armët me hidrogjen dhe mjete të tjera shkatërrim në masë njerëzit.

Le të theksojmë gjithashtu se krijimi i reaktorëve bërthamorë është një nga frytet më domethënëse të shkencës së struktura e brendshme substancave. Rrezatimi i atomeve të padukshme, të paprekshme dhe bërthamave atomike çoi në plotësisht të prekshme dhe të dukshme rezultat praktik- çlirimi dhe përdorimi i energjisë bërthamore të fshehur në uranium. Ky sukses dëshmon më bindshëm se tonë idetë shkencore në lidhje me atomin dhe bërthamën atomike janë të vërteta, domethënë, ato në thelb pasqyrojnë saktë realitetin objektiv të natyrës.

36. His simbolikisht këto reaksione bërthamore: a) përplasja e dy deuteroneve me njëri-tjetrin, si rezultat i së cilës formohen dy grimca, më e lehta e të cilave është një proton; b) e njëjta, por një grimcë më e lehtë - një neutron (simbol, masë e barabartë me një, ngarkesë e barabartë me zero); c) përplasja e një protoni me një bërthamë të izotopit të litiumit me masë 7 me formimin e dy grimcave; d) përplasja e një deuteroni me një bërthamë alumini që rezulton në formimin e një bërthame të re dhe një protoni.

37. Pse - grimcat e emetuara nga barnat radioaktive nuk mund të shkaktojnë reaksionet bërthamore në elementë të rëndë, megjithëse i shkaktojnë në mushkëri?

38. Azoti u rrezatua për 1 orë me një rreze grimcash të përshpejtuar në një ciklotron. Gjeni sasinë e formuar nëse rryma në rreze është e barabartë dhe nëse reaksioni bërthamor (218.1) shkaktohet nga një grimcë nga çdo 100,000 grimca në rreze.

39. Shkruani reaksionet bërthamore të mëposhtme: a) ndarja e një deuteroni nga një kuant në një proton dhe një neutron; b) kapja e një neutroni nga një proton me emetim të një kuantike; c) ndarja e një bërthame nga një -kuantike me formimin e dy -grimcave: d) kapja e një neutroni nga bërthama e një izotopi azoti me masë 14 me emetimin e një protoni; e) përplasja e një bërthame beriliumi me një deuteron me emetimin e një neutroni.

40. Simite neutronet e shpejta kalon një pllakë hekuri me trashësi . Gjeni fraksionin e neutroneve që përplasen me një bërthamë hekuri nëse rrezja e kësaj të fundit është . Shënim. Vlera e kërkuar është e barabartë me fraksionin e sipërfaqes së pllakës së mbuluar nga bërthamat.

41. Duke aplikuar për ndikim elastik ligjet e ruajtjes së energjisë dhe impulsit të topave, llogaritni pjesën e energjisë që humbet një neutron gjatë një përplasjeje kokë më kokë me një bërthamë të qetë me masë A amu. Llogaritni humbjen maksimale të energjisë së një neutroni pas përplasjes me një proton, një bërthamë karboni dhe një bërthamë plumbi.

42. Kur përplaset me një proton, një neutron humbet një pjesë të energjisë së tij në varësi të natyrës së përplasjes (kokë-për-pjetë, anësore). Mesatarisht, si rezultat i një përplasjeje me një proton në pushim, energjia e një neutroni zvogëlohet përgjysmë. Gjeni energji mesatare neutron pas përplasjeve me protonet.

43. Gjeni numrin mesatar të përplasjeve me protonet e nevojshme për të reduktuar energjinë e neutronit nga në (shih ushtrimin 42).

44. Tre pllaka identike argjendi u rrezatuan me neutrone në të njëjtat kushte, por kohëzgjatja e rrezatimit ishte e ndryshme: , , . Matjet e aktivitetit me gjysmë jetëgjatësi prej 2.3 minutash treguan se aktiviteti i pllakës së dytë është disa herë më i madh se aktiviteti i pllakës së parë dhe aktiviteti i pllakës së tretë është i barabartë me aktivitetin e të dytës. Shpjegoni këtë rezultat.

45. Në një dhomë reje, të ndarë nga një pllakë e fortë, u vu re një gjurmë e një grimce që kalonte pllakën (Fig. 413). Në cilin drejtim lëviz grimca? Cila është shenja e ngarkesës së saj nëse vijat e fushës magnetike janë të drejtuara drejt nesh.

Oriz. 413. Për ushtrimin 45. Gjurma e një grimce të ngarkuar në një dhomë reje. Grimca kaloi pllakën P. Kamera u vendos në një fushë magnetike, linjat e së cilës drejtoheshin drejt nesh.

46. Pse substancat radioaktive të prodhuara nga bombardimi i bërthamave të qëndrueshme me grimca përjetojnë kalbje elektronike nëse reagimi fillestar Protonet lirohen, dhe pozitroni prishet nëse neutronet lirohen në reaksionin fillestar?

47. Përcaktoni energjinë minimale të kuanteve të nevojshme për ndarjen e beriliumit dhe bërthamave të karbonit nga reaksionet

Për masat e grimcave që marrin pjesë në reaksione, shihni tabelën në f. 560.

48. Bërthama, duke lëshuar një grimcë me energji, kthehet në një bërthamë. Përcaktoni masën e një atomi nëse masa e atomit është 238,1249 amu. Masa e atomit është dhënë në f. 560.

49. Saktësia më e mirë me të cilën mund të matet masa e një atomi ose molekule është një e milionta e një amu. (0.000001 amu). A është e mundur në këto kushte të përdoret ligji i Ajnshtajnit për të llogaritur çlirimin e energjisë kur reaksionet kimike bazuar në vlerat e matura të masave të grimcave që marrin pjesë në reaksion (lirimi i energjisë gjatë reaksioneve kimike nuk kalon )?

50. Cilat grimca - pozitrone ose elektrone - do të lëshojnë fragmente të ndarjes nëse njëra prej tyre është? (Bariumi natyror përbëhet nga izotope me masa nga 130 në 138 amu, kriptoni natyror përbëhet nga izotope me masa nga 78 në 86 amu)

51. Gjeni fuqinë e reaktorit në të cilin ndahet 1 g në ditë. Përzgjedhja e plotë energjia gjatë zbërthimit të një bërthame merret e barabartë me .

52. Energjia kinetike fragmente të ndarjes është ; energjia e neutroneve të ndarjes - ; energji - rrezatim - .

Përafërsisht sa përqindje e energjisë së çliruar në një reaktor të përbërë nga një moderator dhe shufra të holla uraniumi lirohet në uranium dhe çfarë në moderator?

53. Në cilin rast masa kritike e uraniumit në një reaktor është më e vogël: kur reaktori kufizohet nga ajri ose kur ai është i rrethuar nga një substancë e dendur që thith dobët neutronet?

54. Nga neutronet dytësore të emetuara gjatë ndarjes së uraniumit në një reaktor, një pjesë vdes pa shkaktuar ndarje të reja (fluturon jashtë reaktorit ose kapet nga bërthamat e materialeve të reaktorit), pjesa tjetër shkakton ndarje të reja të bërthamave të uraniumit. Numri i ndarjeve të reja të prodhuara nga neutronet dytësore të emetuara gjatë ndarjes së një bërthame të uraniumit quhet faktori i shumëzimit të reaktorit (). Faktori i shumëzimit tregon se sa herë rritet numri i ndarjeve gjatë jetës së një gjenerate të neutroneve. deri të martën.

57. Tubacioni pompon benzinë, e ndjekur nga nafta. Sugjeroni një mënyrë për të përcaktuar momentin kur ndërfaqja benzinë-vaj kalon nëpër një seksion të caktuar të tubacionit. Mos merrni një mostër nga tubacioni

A jeni njohur me atomin dhe bërthamën atomike? // Kuantike. - 1993. - Nr 9. - F. 48-49.

Me marrëveshje të veçantë me redaksinë dhe redaktorët e revistës "Kvant"

Këto grimca fillestare... janë pakrahasueshme më të forta se
të gjitha llojet e gjërave të ngurta, i përbërë prej tyre, është shumë më e vështirë,
që asnjëherë të mos konsumohen apo të copëtohen.
I. Njutoni

Shpërndarja e pasme...e pamundur të merret...përveç kësaj
pjesa më e madhe e masës së një atomi është e përqendruar në bërthamë e vogël. Ishte atëherë që unë
lindi ideja e një atomi me një qendër të vogël të rëndë që mbante një ngarkesë.
E. Rutherford

Ndoshta është e drejtë të besohet se ideja e strukturës atomike të materies lindi nga dëshira e gjatë e njeriut për të rregulluar disi botën rreth tij. Kërkimi i materies së përjetshme dhe të pandryshueshme, elementët e së cilës përbëhen të gjithë trupat, filloi në kohët e lashta, vazhdoi me shekuj dhe nuk ndalet sot. Ende nuk ka një përgjigje përfundimtare, por çfarë zbulimesh janë zbuluar gjatë rrugës! Struktura komplekse një atom, bërthama e të cilit, nga ana tjetër, doli të jetë e përbërë, dhe nga grimca të tilla që në vetvete, jashtë bërthamës, nuk janë të afta të ekzistojnë për një kohë të gjatë. Radioaktiviteti, ndërkonvertueshmëria e grimcave, reaksionet zinxhirore dhe termonukleare...

Disa dekadat e fundit u shënuan nga një rrjedhë zbulimesh që ndryshuan rrënjësisht pikëpamjet e shkencëtarëve për strukturën e materies dhe ngritën shumë probleme të reja. Të transformuar në thelb eksperiment fizik, zbatimi i të cilave kërkon shpesh përpjekjet e qindra e mijëra njerëzve. Doli të ishte jashtëzakonisht e larmishme aplikime praktike metodat e fizikës atomike dhe bërthamore.

Mozaiku i vogël i "Kaleidoskopit" të sotëm përshkruan vetëm konturet botë e madhe, i fshehur në grimcat më të voglaçështje.

Pyetje dhe detyra

1. Sa kuanta të energjive të ndryshme mund të lëshojë një atom hidrogjeni nëse elektroni i tij është në nivelin e tretë të energjisë?
2. Si në shtresë elektronike a tenton atomi të minimizojë energjinë potenciale?
3. A ka një lidhje midis frekuencës së rrotullimit të një elektroni rreth bërthamës së një atomi hidrogjeni dhe frekuencës së rrezatimit të tij?
4. Duke bombarduar atomet e borit \(_(5)^(11)B\) me protone të shpejtë, në një dhomë reje kemi marrë tre gjurmë pothuajse identike të grimcave të drejtuara në anët e ndryshme. Çfarë grimcash janë këto?
5. Pse jo të gjitha llojet e radioaktivitetit shoqërohen me ndryshime vetitë kimike substancave?
6. Në cilat raste aktiviteti i një bari radioaktiv mund të konsiderohet konstant?
7. Çfarë është më e gjatë - tre gjysmë jetë ose dy jetëgjatësi mesatare të bërthamave të të njëjtit element radioaktiv?
8. Grimcat alfa të emetuara substancë radioaktive, mund të ketë vetëm vlera diskrete energji. Çfarë përfundimi mund të nxirret nga kjo? vlerat e mundshme energjia e bërthamës atomike?
9. Pse emetohen grimcat alfa droga radioaktive, nuk mund të shkaktojë reaksione bërthamore në elementë të rëndë?
10. Pse gjatë kalbjes alfa bërthama identike energjitë e grimcave alfa janë të njëjta, dhe gjatë zbërthimit beta të bërthamave identike energjitë grimcat beta ndryshe?
11. Figura tregon një fotografi të bërë në një dhomë reje në momentin e ndarjes së një bërthame azoti nga një neutron me lëshimin e një grimce alfa. Kujt i përkasin gjurmët e holla dhe të trasha të dukshme në fotografi?
12. Nëse nukleonet janë në gjendje të tërheqin njëri-tjetrin, atëherë pse nuk janë bashkuar ende të gjitha bërthamat në një bërthamë gjigante?
13. Pse substancat që zënë vende në mes dhe në fund të tabelës periodike nuk përdoren si moderatorë të neutroneve?
14. Masa e pushimit të një bërthame atomike është gjithmonë më e vogël se shuma e masave të pushimit të nukleoneve nga të cilat është formuar. A është e mundur mbi këtë bazë të supozohet se ligji i ruajtjes së masës është shkelur gjatë formimit të një bërthame?

Mikroeksperiencë

Ngrohni, për shembull, në një djegës me gaz, një gozhdë hekuri në "pikën e bardhë". A do të mund të ngrohni një copë xhami në të njëjtën mënyrë?

Është interesante që...

Thales i Miletit, paraardhës filozofia e lashtë dhe shkenca, e ngriti të gjithë larminë e fenomeneve dhe sendeve në një element të vetëm - ujë. Anaksimeni, përfaqësues i së njëjtës shkollë mileziane, e konsideronte ajrin si origjinën e gjithçkaje, nga kondensimi dhe rrallimi i të cilit lindin të gjitha gjërat. Një bashkëkohës i Talesit, Herakliti i Efesit, preferonte zjarrin, i cili është gjithashtu shpirti dhe mendja.

Modeli planetar i atomit, i quajtur sipas eksperimenteve të Rutherford, u zhvillua teorikisht në vitin 1901. fizikan francez Perrin, i famshëm studim eksperimental Lëvizja Browniane. Artikulli i Perrin u quajt: "Struktura bërthamore-planetare e atomit".

Në vitin 1815, mjeku i Edinburgut William Prout hipotezoi se të gjitha elementet kimike përbëhet nga atome hidrogjeni. Dhe në 1911, Rutherford nuk mund t'i rezistonte supozimit se bërthamat atomike përbëheshin nga grimca alfa.

Rutherford besonte se madhësia e ngarkesës bërthamore është proporcionale me peshën atomike të elementit. Ideja e saktë për proporcionalitetin e ngarkesës me numrin e elementit në tabela periodike paraqitur nga fizikani amator holandez Van der Broek. Rutherford ishte skeptik për këtë: "...një spekulim zbavitës që nuk ka vërtetim të mjaftueshëm."

Nëse Enrico Fermi do të kishte qenë në gjendje të shpjegonte plotësisht rezultatet e eksperimenteve të tij mbi radioaktiviteti artificial shkaktuar nga neutronet, atëherë e gjithë bota do të kishte mësuar tashmë në 1934 për mundësinë e krijimit bombë atomike. Në atë kohë, Rutherford ishte ende gjallë, i cili mohoi kategorikisht përdorimin e reaksioneve bërthamore për qëllime praktike.

Metodat e fizikës bërthamore përdoren me sukses në shkencën e mjekësisë ligjore, duke bërë të mundur studimin e substancave që peshojnë më pak se 10-10 gram, për shembull, për të identifikuar njerëzit nga mbetjet e vogla të flokëve të tyre.

Për ngrohjen e brendshme të Lunokhod gjatë funksionimit të tij shumëmujor në sipërfaqen e Hënës, në të u instalua një njësi termike, e përbërë nga ampula të mbyllura me substanca radioaktive.

Radioaktiviteti natyror i burrave dhe grave është i ndryshëm - për shkak të përmbajtjes së ndryshme të izotopit radioaktiv të kaliumit-40 në trupat e tyre.

Çfarë duhet të lexoni në Quantum për atomin dhe bërthamën

(botimet e viteve të fundit)

1. “Modeli i pikave të bërthamës” - 1986, Nr. 5, f. 23;
2. “Fizika atomike në problema” - 1986, nr. 12, f. 43;
3. “Spectra Bërthamore” - 1987, Nr. 3, f. 42;
4. “Bërthamat super të zgjatura” - 1988, nr 11-12, f. 32;
5. "Grimcat alfa dhe eksperimentet e Rutherford" - 1989, nr. 3, f. 49;
6. "Neutronet po kërkojnë një vrasës" - 1989, nr. 5, f. 44;
7. “Përtej tryezës” - 1991, nr 1, f. 38;
8. “Elementet që mungojnë” - 1991, nr. 5, f. 43;
9. "Fizika kundër mashtruesve" - ​​1991, nr. 8, f. 7;
10. “Neutroni dhe energjia bërthamore” - 1992, nr. 8, f. 2.

Përgjigjet

1. Kur një foton emetohet nga një atom i ngacmuar energji potenciale atomi zvogëlohet.
2. Grimcat alfa: \(_(5)^(11)B + _(1)^(1)p = 3_(2)^(4)He\)
3. Vetitë kimike të një lënde përcaktohen nga ngarkesa e bërthamës. Por me rrezatim gama, për shembull, ngarkesa e bërthamës nuk ndryshon.
4. Kur koha e vëzhgimit është e shkurtër në krahasim me gjysmën e jetës së barit.
5. Tre gjysmë jetë.
6. Energjia bërthamore mund të marrë vetëm vlera diskrete.
7. Energjia e grimcave nuk është e mjaftueshme për të kapërcyer forcën refuzuese të bërthamës së një elementi të rëndë.
8. Gjatë zbërthimit beta, përveç elektroneve, emetohen edhe neutrinot, duke marrë me vete një pjesë të energjisë dhe kjo energji mund të ndryshojë brenda kufijve shumë të gjerë.
9. Grimcat me ngarkim i madh lini një gjurmë me trashësi më të madhe. Në rastin tonë, gjurma e hollë formohet nga një grimcë alfa, dhe gjurma e trashë formohet nga bërthama e borit të marrë në reaksion.
10. Tashmë veprojnë elementët e parë të transuraniumit Forcat e Kulonit zmbrapsja e protoneve çon në paqëndrueshmëri të bërthamave.
11. Kur një neutron përplaset me një atom, sa më shumë energji të transferohet tek ky i fundit, aq më e vogël është masa e tij.
12. Jo, nuk mundesh. Masa që mungon mbartet nga γ-kuantet e emetuara gjatë formimit të bërthamës.

Mikroeksperiencë

Në metale elektronet e valencës kalojnë lehtësisht në një gjendje të ngacmuar, thithëse energji termike, dhe po aq lehtë kthehen në normalitet, duke lëshuar energji në formën e dritës. Në xhami, të gjitha elektronet janë të lidhura fort me bërthamat e atomeve dhe me me shumë vështirësi ndryshojnë e tyre gjendje energjetike. Për të marrë një shkëlqim të dukshëm në xhami, nevojitet një temperaturë shumë më e lartë.

Materiali i përgatitur nga A. Leonovich