Atomové jádro

podle čeho se dělí reakce?

1) podle energie podmiňující reakci (při malých vyvolaných neutrony, při středních vyvolaných nabitými částicemi, fotony nebo část. kosmického záření, při velkých rozpad jader na nukleony a částice které v přírodě volně neexistují-mezony, hyperony) 2)druhu částic-střel (heliony, jádra deuteria, neutrony) 3)nukleonových čísel jader

přeměnové řady

1) urano-radiová 2)thoriová 3)aktinová konečným produktem ve všech jsou izotopy olova, které jsou stabilní

hmotnost protonu vs neutonu

1,672 x 10ˇ-27 kg 1,674 x 10ˇ-27 kg

Objevitel přirozené radioaktivity?

1896 H. Becquerel

Kolik je známo nestabilních nuklidů připravených uměle?

2000 až do Z 114

kolik je v přírodě stabilních izotopů ?

264

výkon urychlovače v CERNu

400 GeV

počet radioaktivních prvků

50, převážně izotopy těžkých prvků, leží mezi olovem a uranem, existují ale i s menšími Z -19K, 37Rb, 49In

vztah pro vazebnou energii jádra

B=Zmp+Nmn-mj hmotnostní schodek

objev neutronu

J. Chadwick v roce 1932 ostřelováním Berylia proudem alfa Be+He->C + neutron

objev umělé radioaktivity

Joliot-Curieovy při ostřelování hliníku proudem alfa Al+ He-> P+ neutron jádro fosforu se spontánně mění na jádro křemíku a vzniká pozitron, proto beta+

aktivita radioaktivního zářiče

N/t počet jader přeměněných za dobu t A=lambda x N jednotkou becquerel-odpovídá jedné přeměně za 1s

poločas přeměny

T=0,693/lambda

symboly pro jaderné reakce

X-jádro atomu a-střela, částice která na jádro dopadá Y-nuklid který vznikne b-částice která se uvolní

co vyžaduje studium částic?

aby byly k dispozici částice s velkou energií, čili částice, které se pohybují velkou rychlostí srovnatelnou s rychlostí světla. Energii získávají působením elektrického pole v urychlovačích

jaké druhy jaderného záření vyzařují?

alfa, beta, gama, lze je rozlišit na základě odklonů záření v magnetickém poli, magnetická indukce je kolmá k nákresně

jaderné přeměny

alfa: A-4, Z-2 beta-: A, Z+1, vyzáří se elektron a antineutrino beta+: A, Z-1, vyzáří se pozitron a neutrino

srážka částice s antičásticí

anihilace: např. srážka elektronu s pozitronem při níž vznikají dvě kvanta gama záření, nedojde k zániku hmoty ale přeměně částic s klidovou hmotností na částice o nulové hmotnosti

kdy proběhne interakce střely s terčem jako pružná srážka

b=a, Y=X, Er=0

interakce záření s látkou

chemické účinky-zčernání fotografické emulze ionizuje plyny, popř. pevné i kapalné látky u některých vzbuzuje luminiscenci, současně se zeslabuje a nastává pohlcování záření největší schopnost proniknout má gama, odstínit lze olovem

Geigerův-Mullerův počítač

detektor jaderného záření založený na jeho ionizujícím účinku, ionizace několika molekul plynu-proudový impulz, který projde obvodem počítače a je registrován akusticky, podle četnosti impulzů se odhaduje aktivita zkoumaného vzorku

vazebná energie připadající na jeden nukleon

epsilonV=Ev/A vazebná energie/počet nukleonů

radionuklidy

existuje 50 nestabilních nuklidů, jejichž postupnou přeměnou vznikají stabilní-jsou radioaktivní

zákony zachování

hmotnosti, energie, náboje, počtu nukleonů dokazuje neutrino a antineutrino

jaderné reakce

jaderné přeměny, k nimž dochází při vzájemných interakcích jader s různými částicemi nebo jader navzájem

Radioaktivita

jaderný děj při němž se nestabilní izotop určitého prvku (radionuklid) mění na izotop jiného prvku, přičemž jádra radionuklidu uvolňují čáastice

co je zdrojem gama?

jádro izotopu, vzniklý přeměnou radionuklidu, v okamžiku vzniku má vyšší energii, v době 10ˇ-13 s přechází do základního stavu-tento přechod je spojen s vyzářením fotonu

jaderné fotografické emulze

k záznamu trajektorií částic, částice s velkou energií při svém pohybu v emulzi působí na atomy emulze v okolí trajektorie a po vyvolání se objeví stopa pohybu, součástí dozimetrů

jaderné reakce s neutrony

může proběhnout již při malých energiích neutronu, pomalé neutrony ji ,mají menší než 100 keV

antičástice elektricky neutrálních

navzájem se liší spinem

štěpení jader uranu

nejdůležitější, vyvolaná pomalými neutrony jádro uranu se rozpadá na 2 excitovaná jádra prvků ležících uprostřed periodické řady, ta jsou také nestabilní a dále se rozpadají, uvolňuje se energie asi 200MeV, 80% Ek jader a neutronů, neutrony mají značnou energii, ale po zpomalení moderátorem(voda, grafit) mohou vyvolat štěpení dalších jader uranu, vzniká řetězová jaderná reakce

jak ovlivnit jaderné přeměny

nelze ovlivnit vnějšími podmínkami (např. teplotou) ani chemickými reakcemi s látkami obsahujícími radionuklid, to by získlaly jen několik eV, k excitaci potřeba MeV

počátek řady transuranů

neptunium a plutonium uměle vyrobené 92-109 všechny nestabilní-přeměňují se pro plutonium konečný Bismut

stabilita nuklidů podle Z

nuklidy s malou hodnotou Z jsou stabilní a vesměs mají stejné Z a počet neutronů, nuklidy s větším Z mají mnohem více neutronů než protonů (např. uran 238/92), pro Z>83 (bismut) již stabilní neexistují stabilnější než ostatní jsou jádra atomů, jejichž hodnoty Z a N odpovídají tzv. magickým číslům 2,8,20,28,50,82

palivové články v reaktoru

obsahují obohacený uran a jsou pokryty vhodným kovovým obalem, který zadržuje produkty štěpení a zabraňuje reakci mezi štěpným materiálem a chladivem, jsou v aktivní zóně

vazebná energie jádra

odpovídá práci, kterou je třeba vykonat pro rozčlenění na nukleony, je složkou vnitřní energie tělesa

mlžná komora

pomocí expanze nebo difuze se do nasyceného stavu uvede pára vhodné kapaliny (voda, ethanol), pokud tímto prolétne částice jaderného záření, ionizuje molekuly páry a ionty se stávají kondenzačními jádry, na nich se vytvářejí mikroskopické kapičky, které vyznačují trajektorii částice

umělá transmutace

poprvé Rutherford, při reakci alfy s dusíkem N+He->O+H

beta -

proud elektronů, záporný náboj, nulová hmotnost, proto má větší zakřivení v magnetickém poli, energie záření dosahuje 10MeV a rychlost se blíží rychlosti světla, elektrony v jádře vznikají přeměnou neutronu

záření alfa

proud jader He, částice helion, nese kladný elektrický náboj, mají velkou rychlost (10ˇ7 m/s) a E 2MeV-8MeV, v magnetickém poli se záření odchyluje na opačnou stranu než beta- a zakřivení trajektorie je menší, to svědčí o opačném náboji a větší hmotnosti alfa

beta+

proud pozitronů, kladný náboj nulová hmotnost, vyzařovaných některými radionuklidy při jaderných přeměnách(z protonu na neutron)

Cyklotron

první urychlovač, tvořen duanty, částice se pohybují po kružnicových trajektoriích, postupně se poloměr zvětšuje až je odchýlena a vystupuje z cyklotronu směrem k terči

při jakém středním počtu k účinných neutronů má reakce největší praktický význam?

při k=1, řetězová reakce je stacionární a počet štěpení za 1s je konstantní, stacionární řízená reakce uranu se uskutečňuje v jaderném reaktoru

hadrony

působí silnými jadernými silami, složeny z kvarků-Pauliho vyluč. princip dělí se na středně těžké mezony (např. piony záporný, kladný i neutrální, rozpadají se a při rozpadu vznikají miony nebo gama) a těžké baryony (proton, neutron a hyperon)

řízení výkonu reaktoru

regulační tyče zhotovené z materiálu, který silně absorbuje neutrony(ocel s obsahem boru , kadmium), zasouvají se do aktivní zóny a ovlivňují k

přeměnová konstanta

relativní úbytek jader za 1 sekundu

hmotnostní schodek

rozdíl mezi celkovou hmotností nukleonů a skutečno experimentálně zjištěnou dosahuje 1% hmotnosti jádra

leptony

slabé jaderné síly, nepodařilo se objevit strukturu, neutrino, elektron, miony (záporný nebo kladný náboj, velikost rovna elementárnímu náboji, byly objeveny v kosmickém záření, krátká životnost, rozpadají se na pozitron popř. elektron za současného vzniku neutrin)

Izotop

stejné Z různé A

jaderná fúze

syntéza He+He-> tritium+H v základním stavu energie se uvolňuje v řádech MeV, tedy větší než při chemických reakcích, energii mohou získat zahřátím látky v podobě plazmatu na teplotu převyšující 10ˇ6 K=termonukleární syntéza, zdrojem E hvězd

kvarky

tvoří hadrony, náboj 1/3 popř. 2/3 elementárního náboje, může být kladný nebo záporný

gama

v mag. poli se neodchyluje=elektromagnetické vlnění, vlnová délka kratší než tvrdého rentgenového < 10ˇ-2 nm, má výrazný kvantový ráz-proud částic-fotonů, neexistuje samostatně ale vždy provází alfa nebo beta

bublinkové komory

v nich se kapalina (např. kapalný vodík) uvádí do přehřátého stavu, trajektorii vyznačují bublinky páry, které vznikají nepatrným snížením tlaku při průchodu částice

aktivní zóna reaktoru

v tlakové nádobě naplněné vodou, má značný tlak a proudí primárním okruhem do parogenerátoru, kde se tepelnou výměnou E přenáší do sekundárního okruhu, v parogenerátoru vzniká pára, kterou je poháněn turboalternátor, reaktor obklopuje ochranný betonový obal

největší hodnotu eV mají jaké prvky?

ve střední části periodické tabulky od Si po Ba kde A 28-138, rovná se 8,7 MeV na nukleon, největší pro Fe, s rostoucím A se zmenšuje, maxima pro prvky se sudým počtem protonů a minima u lichých, značné síly svědčí o tom že jsou jiného druhu než elektromagnetické a gravitační-JSOU JEDNOU ZE 4 ZÁKLADNÍCH FYZIKÁLNÍCH INTERAKCÍ

zvětší-li se při interakci energie jádra

vzniká excitované jádro, energii je potřeba dodat

Co objevili Sklodowski?

z uranové rudy izolovali polonium a radium

fermiony

částice jejichž spin je násobkem 1/2, platí pro ně Pauliho vylučovací princip

bosony

částice s celočíselným spinem 0,1,2 nepodřizují se vylučovacímu principu