Автор : Сафонова Юлия,11 « а » 2010 г.

Счётчик Гейгера Камера Вильсона Пузырьковая камера Фотографические эмульсии Сцинтилляционный метод Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц Искровая камера Треки частиц в камере Вильсона.

Стеклянная пластина поршень вентиль Камера Вильсона Сцинтилляционный счётчик Счетчик Гейгера

Искровая камераФотографические эмульсии поршень Пузырьковая камера

Французский физик Антуан Беккерель в одном из своих опытов завернул кристаллы сульфата уранил-калия K 2 (UO 2 )(SO 4 ) 2 в черную светонепроницаемую бумагу и положил сверток на фотопластинку. После проявления он обнаружил на ней очертания кристаллов. Доказал, что соли урана сами по себе без всякого внешнего воздействия испускают невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку и проходящие через непрозрачные слои. Так была открыта естественная радиоактивность соединений урана.

Наблюдения Беккереля заинтересовали французский ученых, физика и химика Мари Склодовскую-Кюри и ее супруга физика Пьера Кюри. Они занялись поисками новых радиоактивных химических элементов в минералах урана. Найденные ими в 1898 году полоний Po и радий Ra оказались продуктами распада атомов урана. Это была уже настоящая революция, так как до этого атомы считались неделимыми, а химические элементы - вечными и неразрушимыми.

Обозначени е Природа Зарядовое и массовое число Энергия Скорос ть a- лучи поток полностью ионизирован ных атомов гелия 2 a 4 или 2 He МэВ 10 7 м / с b- лучи поток быстрых электронов -1 b 0 или -1 е 0 непрерыв ный спектр энергий от 0 до 782 кэВ 10 8 м / с g- лучи жесткое электромагн итное излучение (l=10 -2 нм ) - линейчат ый спектр энергий 3·10 8 м / с

тип распада реакция правило смещения a- распад при распаде образуется ядро элемента Y находящегося в таблице Менделеева на две клетки раньше исходного элемента X. b- распад Z X A => Z+1 Y A + -1 e 0 при распаде образуется ядро элемента Y, находящегося на одну клетку вправо от исходного элемента X РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

Каждый радиоактивный элемент можно охарактеризовать промежутком времени Т, в течение которого распадается половина ядер, имевшихся в момент начала отсчета времени. Период полураспада- основная константа радиоактивного элемента. Период полураспада характеризует скорость распада. Обозначим N-число ядер в момент времени t. Очевидно: при t=0 N=N 0 t=Tn=N 0 /2 t=2TN=N 0 /2·2=N 0 /4=N 0 /2 2 t=3TN=N 0 / t=n·TN=N 0 /2 n Так как n=t/T, то N=N 0 ·2 -t/T. Это и есть закон радиоактивного распада. За время t распадается число ядер, равное DN=N 0 -N=N 0 (1-2 -t/T )

Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы "изотопами" ("занимающими одно место в табл. Менделеева"). Ядра атомов изотопов одного и того же химического элемента различаются числом нейтронов. В настоящее время установлено, что все химические элементы имеют изотопы. В природе все без исключения химические элементы состоят из смеси нескольких изотопов, поэтому в таблице Менделеева атомные массы выражены дробными числами. Изотопы даже нерадиоактивных элементов могут быть радиоактивны. Изотопы водорода image/svg+xml

Нейтрон элементарная частица, не имеющая заряда. элементарная частица Открытие нейтрона (1932) принадлежит физику Дж. Чедвику, за которое он получил Нобелевскую премию по физике в 1935 году.1932 Дж. Чедвику Нобелевскую премию по физике1935 Масса новой частицы была примерно такой же, как и у протона ( она оказалась тяжелее протона лишь на две с половиной электронных массы ). Открытая Чедвиком частица не обладала электрическим зарядом, поэтому он предложил назвать её « нейтроном » ( от лат. neutrum « ни то, ни другое »), что и утвердилось в науке.

Ядро представляет собой центральную часть атома. В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома ; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы : 10 –15 – 10 –14 м. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, но лишь протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы ( протоны и нейтроны ), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами ; по своей природе эти силы не могут быть ни электрическими, ни гравитационными, а по величине они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.

Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. масса любого ядра M я всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов : M я < Zm p + Nm n. Разность масс Δ M = Zm p + Nm n – M я. E св = Δ Mc 2 = ( Zm p + Nm n – M я ) c 2.

Ядерная реакция процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма - квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества энергии. В 1939 году экспериментально выяснили, что при попадании нейтрона внутрь ядра атома урана происходит его деление на два или три осколка с последующим выделением 6-9 нейтронов. Процесс может происходить сам по себе, охватывая все больше количество ядер урана Данный процесс выходит, так как природный уран на 99,3 % состоит из урана и только на 0,7 % из урана А способность к делению под действием вышедших в процессе деления ядра нейтронов проявляет лишь уран -235.

В 1939 г. - было открыто деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами учеными Отто Ганном и Фрицем Шрассманом. Атом урана, поглотив нейтрон, возбуждается, деформируется и разрывается на две части с излучением при этом 2-3 нейтронов. Поглощая нейтрон, ядро урана получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, при этом внутренняя энергия ядра увеличивается. При распаде ядра часть внутренней энергии переходит в кинетическую энергию осколков, а затем за счет торможения их во внутреннюю энергию окружающей среды. Реакция деления ядер урана идет с преобладающим выделением энергии. в окружающую среду.

Самоподдерживающиеся ядерные реакции, в которые последовательно вовлекается цепочка ядер. Это происходит тогда, когда один из продуктов ядерной реакции вступает в реакцию с другим ядром, продукт второй реакции реагирует со следующим ядром и т. д. Возникает цепочка следующих друг за другом ядерных реакций. Наиболее известным примером такой реакции является ядерная реакция деления, вызываемая нейтроном. Продуктами деления являются два более лёгких ядра ( осколка деления ) и нейтроны ( обычно 2-3 нейтрона ). Эти образовавшиеся нейтроны могут вызвать деление других ядер с появлением новых нейтронов, также способных осуществить деление, и так далее.

Это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф - 1. Она была запущена 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова.

Разновидность ядерной реакции, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые ядра. ядерной реакции атомные ядра Для того, чтобы произошла реакция синтеза, исходные ядра должны преодолеть силу электростатического отталкивания для этого они должны иметь большую кинетическую энергию. Если предположить, что кинетическая энергия ядер определяется их тепловым движением, то можно сказать, что для реакции синтеза нужна большая температура. Поэтому реакция названа « термоядерной ». кинетическую энергию температура

1) Энергия деления ядер урана или плутония применяется в ядерном и термоядерном оружии ( как пускатель термоядерной реакции ). Существовали экспериментальные ядерные ракетные двигатели, но испытывались они исключительно на Земле и в контролируемых условиях, по причине опасности радиоактивного заражения в случае аварии. Наатомных электрических станциях ядерная энергия используется для получения электроэнергии и для отопления. Ядерные силовые установки решили проблему судов с неограниченным районом плавания ( атомные ледоколы, атомные подводные лодки, атомные авианосцы ). В условиях дефицита энергетических ресурсов, ядерная энергетика считается наиболее перспективной в ближайшие десятилетия.атомных электрических станциях атомные ледоколы атомные подводные лодки атомные авианосцы ядерная энергетика 2) Энергия термоядерного синтеза применяется в водородной бомбе. водородной бомбе Энергия, выделяемая при радиоактивном распаде, используется в долгоживущих источниках тепла и бетагальванических элементах. 3) Автоматические межпланетные станции типа « Пионер » и « Вояджер » используют радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Изотопный источник тепла использовал советский Луноход -1.« Пионер »« Вояджер » Луноход

В природе встречаются как стабильные изотопы, так и нестабильные – радиоактивные, ядра атомов которых подвержены самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием различных частиц Число нестабильных изотопов превышает 2000, подавляющее большинство их получено искусственным путем в результате осуществления различных ядерных реакций. Число радиоактивных изотопов у многих элементов очень велико и может превышать два десятка. С помощью ядерных реакций можно получить рад. изотопы всех хим. элементов. Получают их на ускорителях эл. частиц и атомных реакторах. Их еще наз." меченые атомы ". Применяют : биологии, медицине, промышленност и, сельском хозяйстве, археологии.

Виды радиационного воздействия на людей и животных : Внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака. Внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т. п. Внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных аэрозолей, продуктов деления ( ингаляционная опасность ). Внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды. Контактное облучение при попадании радиоактивных веществ на кожные покровы и одежду. Радиационное воздействие на человека заключается в нарушении жизненных функций различных органов. Прежде всего, поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает кислородный голод тканей, резко снижается иммунная защищенность организма, ухудшается свертываемость крови и развивается лучевая болезнь.