Эффективное сечение деления.

Экзаменационный билет № 7

Ядерные силы и их свойства.

Ядерные силы – взаимодействия между нуклонами, обладающие следующими свойствами:

1.Они являются короткодействующими на расстоянии

2.Ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости. Их действие одинаково проявляется между двумя протонами, двумя нейтронами, между протоном и нейтроном.

1.Ядерные силы не центральны, это объясняет сложную структуру нуклонов.

Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с самым близким к нему нуклоном.

Эффективное сечение деления.

Эффективное сечение – вероятность любого взаимодействия ядра с частицей. Обозначается , 1 барн = . Сечение играет роль при подборе материалов активной зоны реакторов.

3.Определите постоянную распада ядер N₇¹⁴, если отношение периодов полураспада ядер N₇¹⁴ иO₈¹⁵ равно 2,4; постоянная распада ядер О₈¹⁵ равна 5,5 мс^-1.

Экзаменационный билет № 8

1.Природа ядерных сил.

В природе существуют слабые и сильные взаимодействия:

1.Слабые взаимодействия – взаимодействие элементарных частиц в вакууме.

1.Гравитационное взаимодействие – сила прямо пропорциональна массе(сила всемирного тяготения, сила тяжести).

2.Электромагнитные взаимодействия – взаимодействие частиц в атомах (сила трения, упругости, кулона, вес).

1.Сильные взаимодействия – взаимодействие нуклонов в ядре.

В составе ядра протоны и нейтроны испытывают кулоновское отталкивание, следовательно, нуклоны в ядре удерживаются другими силами.

Продукты деления.

Среди осколков можно встретить продукты деления, начиная от 30 до 65 (порядковый номер). Осколки уносят примерно 170МэВ энергии, эта энергия распределяется между их массами обратно пропорционально. Эта энергия выделяется в виде ионизации возбуждения атомов той среды, в которой они распространяются. Среди осколков встречаются нуклиды с периодом полураспада от 1 секунды до миллионов лет. Чем длительнее облучение образца, тем медленнее спадает его активность после конца облучения.

3.Определите энергию реакции О₈¹⁷ (n, ά) N₇¹⁴, еслиm_O=16,99913, m_n=1,00867, m_ά=4,0026, m_N=14,00307 аем. 

Экзаменационный билет № 9

Размеры ядра.

Размер ядра характеризуется радиусом ядра. Ещё Э. Резерфорд, анализируя свои опыты, показал, что размер ядра примерно равен 10^–15 м. Существует формула для расчета радиуса ядра:

, где R ₀ = (1,3 – 1,7)·10^–15м. Отсюда видно, что объём ядра пропорционален числу нуклонов.

Нейтроны деления.

Образующиеся при попадании нейтронов осколки ядра обладают избыточной энергией. Часть этой энергии выделяется в процессе акта деления нейтроном. Эти нейтроны называют мгновенными. В разных актах деления может возникнуть разное число нейтронов. При делении возникают быстрые нейтроны. Мгновенно выделяются почти 99% всех нейтронов, и около 1% выделяется не сразу. Эти нейтроны называют запаздывающими и у них разная энергия.

3.Определите во сколько раз отличаются энергия и радиус электрона на 5 и 3 орбитах.

Экзаменационный билет № 10

Ядерное топливо.

Исходным ядерным топливом, имеющимся в природе, является уран, самый тяжелый из встречающихся в природе элементов. В настоящее время в качестве ядерного топлива преимущество получил диоксид урана. Он совместим с конструкционными материалами при высокой температуре. Ядерное топливо используется в ядерных реакторах в виде таблеток размером в несколько сантиметров. Оно обычно располагается в герметично закрытых тепловыделяющих элементах

Экзаменационный билет № 11

Трансурановые элементы.

Элементы тяжелее урана называются трансурановыми. Известны два способа получения трансурановых элементов:

1.Последовательный захват нейтронов. Реакция (n-y) приводит к появлению ядер нестабильных к бета-распаду. В результате образуются ядра с порядковым номером на 1 больше.

2.Реакция с заряженными частицами. Тяжелые заряженные частицы попадая в ядро сами изменяют его порядковый номер. Для таких реакций более удобны многозарядные ионы.

3.Определите среднее число столкновений нейтронов при уменьшении энергии в 2*10⁵ раз в водной среде (округлите до целого)

Экзаменационный билет № 12

Топливо ядерных реакторов.

Основным топливом ядерных реакторов является диоксид урана, обогащенного по делящемуся изотопу (урану-235). Поэтому после обогащения изотоп урана необходимо перевести в более удобную форму диоксида. В свою очередь, из диоксида урана прессуют топливные таблетки, которые размещают внутри тонких циркониевых трубок — тепловыделяющих элементов (твэлов). Из твэлов собирают тепловыделяющие сборки, размещаемые в ядерном реакторе.

3.Определите частоту излучения, соответствующего второй линии в серии Лаймана. Постоянная Ридберга 1,09737∙10⁷м^-1.

Экзаменационный билет № 13

Жизненный цикл нейтронов.

Жизненный цикл определяется эффективным коэффициентом размножения. Эффективный коэффициент размножения показывает отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

3.Определите энергию и порог реакции C₆¹²(pά)B₅⁹, если m_C=12,0000, m_p=1,0073, m_B=9,9988 m_ά=4,0026 аем.

 

Экзаменационный билет № 14

1. Понятие бета-распада. Нейтрино

К бета-излучению относятся электроны и позитроны. При бета-распаде происходит самопроизвольное превращение ядер, в процессе которого возникают электроны и антинейтрино. Бета распад обусловлен слабым взаимодействием элементарных частиц.

В 1932 году Паули высказал гипотезу о том, что при бета-распаде вместе с бета излучается еще какая то частица, не имеющая заряда. По предложению Ферми ее назвали «нейтрино»- маленький нейтрончик. Эта частица была обнаружена в 1956 году американскими физиками Рейнесом и Коуном. Благодаря незначительной массе и большой проникающей способности эти частицы могут пронзить земной шар. Их можно обнаружить вблизи атомных реакторов.

Условия цепной реакции.

При условии, что на один поглощенный ядром нейтрон возбуждается более 1 новых нейтронов, возможна самоподдерживающаяся цепная реакция деления. Но условие, чтобы нейтронов было больше одного является недостаточным условием для развития цепной реакции деления. Так как в активной зоне реактора, кроме ядер топлива находятся атомы не делящихся материалов. Все эти процессы влияют на баланс нейтронов в системе, а значит на ход ядерной реакции. 3.Определите долю оставшихся атомов нуклида через 100 дней, если период полураспада 4,5 сут. Чему равна постоянная распада?

Экзаменационный билет № 15

Виды бета-распада.

В природе существую три вида бета распада.

1.Происходит при излучении электрона и антинейтрино. Этот распад сопровождается испусканием гамма лучей, в том случае если дочернее ядро возникает возбужденным. 2. Позитронный полураспад. Протекает по схеме, так что если бы протон превратился в нейтрон. Такой процесс возможен при условии, если материнское ядро получает дополнительную энергию.  3. Третий распад называется электронным. Заключается в том, что ядро поглощается еще один из электронов с первого уровня, в результате чего протон превращается в нейтрон. Возникшее ядро, оказывается в возбужденном состоянии, переходя на более низкий уровень, оно испускает гамма.

Экзаменационный билет № 16

Гамма-излучение.

Гамма лучи – это электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, возникает при р/а превращениях ядерных реакций. Энергия гамма квантов больше 10 Мэв. Эти лучи обладают жесткостью, не отклоняются в электрическом и магнитном полях, распространяются со скоростью света. Имеют слабую ионизирующую способность. Гамма было открыто Вилларом в 1900 году при облучении альфа и бета частицами свинца.

Коэффициент размножения.

Коэффициент размножения нейтронов — отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов в предшествующем поколении во всём объеме размножающей нейтронной среды (активной зоны ядерного реактора). В общем случае, этот коэффициент может быть найден с помощью формулы четырёх сомножителей:

k ₀ –  коэффициент размножения в бесконечной среде;

μ - коэффициент размножения на быстрых нейтронах;

φ - вероятность избежать резонансного захвата;

θ - коэффициент использования тепловых нейтронов;

η - выход нейтронов на одно поглощение

3.Определите параметр деления ядер U-235 и U-238. Сделайте вывод.

Экзаменационный билет № 17

1.Виды ядерных взаимодействий.

1. Упругое рассеяние. Внутреннее состояние частиц не меняется, суммарная энергия постоянна, происходит перераспределение энергии между частицей и ядром .2. Неупругое рассеяние. Меняет внутреннее состояние ядра и частицы, образуется либо эта же частица с другой энергией, либо подобная ей и возбужденное ядро .3. Ядерные реакции. В результате возникают новые ядра и новые частицы. 4. Радиационный захват. В результате, которого частица поглощается ядром, превращается в новое ядро и излучает гамма квант.

2. Ядерное топливо.

Исходным ядерным топливом, имеющимся в природе, является уран, самый тяжелый из встречающихся в природе элементов. В настоящее время в качестве ядерного топлива преимущество получил диоксид урана. Он совместим с конструкционными материалами при высокой температуре. Ядерное топливо используется в ядерных реакторах в виде таблеток размером в несколько сантиметров. Оно обычно располагается в герметично закрытых тепловыделяющих элементах

 

3.Определите среднее число столкновений нейтронов в среде бериллия-10, при котором их энергия уменьшается от 8 МэВ до 0,025 эВ.

Экзаменационный билет № 18

Экзаменационный билет № 19

Экзаменационный билет № 20

Параметр деления ядра.

Нестабильные ядра распадаются в результате деформации. Капельная модель приводит к следующим условиям возможности деления:  – параметр деления. Если он больше 17, то такие ядра являются неустойчивые, и эти условия выполняются для атомов, начиная с массового числа 47. А если он больше 49, то ядро крайне не устойчиво.

Экзаменационный билет № 21

Ядерные силы и их свойства.

Ядерные силы – взаимодействия между нуклонами, обладающие следующими свойствами:

1. Они являются короткодействующими на расстоянии 2. Ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости. Их действие одинаково проявляется между двумя протонами, двумя нейтронами, между протоном и нейтроном. 3. Ядерные силы не центральны, это объясняет сложную структуру нуклонов.Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с самым близким к нему нуклоном.

Экзаменационный билет № 22

Экзаменационный билет № 23

Жизненный цикл нейтронов.

Жизненный цикл определяется эффективным коэффициентом размножения. Эффективный коэффициент размножения показывает отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

3.Определите частоту излучения в третьей линии серии Бальмера.

 

Экзаменационный билет № 24

Экзаменационный билет № 25

Коэффициент размножения.

Коэффициент размножения нейтронов — отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов в предшествующем поколении во всём объеме размножающей нейтронной среды (активной зоны ядерного реактора). В общем случае, этот коэффициент может быть найден с помощью формулы четырёх сомножителей:

k ₀ –  коэффициент размножения в бесконечной среде;

μ - коэффициент размножения на быстрых нейтронах;

φ - вероятность избежать резонансного захвата;

θ - коэффициент использования тепловых нейтронов;

η - выход нейтронов на одно поглощение

3.Определите частоту и длину волны излучения при переходе электрона с третьей орбиты на стационарную.

Экзаменационный билет № 26

Период полураспада.

Активность распада.

Постоянная распада равна количеству изменения р/а ядер за единицу времени и связанна с основной характеристикой периода полураспада: λ = ln2/T.

Активность – это число ядер распавшихся в одну секунду. В СИ единица активности измеряется в (Бк), т.е. беккерель. Один беккерель - это активность ядер р/а источника, в котором за одну секунду происходит один распад. Вне системной единицей активности является (Кюрри).

Топливо ядерных реакторов.

Основным топливом ядерных реакторов является диоксид урана, обогащенного по делящемуся изотопу (урану-235). Поэтому после обогащения изотоп урана необходимо перевести в более удобную форму диоксида. В свою очередь, из диоксида урана прессуют топливные таблетки, которые размещают внутри тонких циркониевых трубок — тепловыделяющих элементов (твэлов). Из твэлов собирают тепловыделяющие сборки, размещаемые в ядерном реакторе.

3.Определите частоту излучения, соответствующего второй линии в серии Лаймана. Постоянная Ридберга 1,09737∙10⁷м^-1.

Экзаменационный билет № 27

Жизненный цикл нейтронов.

Жизненный цикл определяется эффективным коэффициентом размножения. Эффективный коэффициент размножения показывает отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

3.Определите частоту излучения в третьей линии серии Бальмера.

Экзаменационный билет № 28

Экзаменационный билет № 29

Жизненный цикл нейтронов.

Жизненный цикл определяется эффективным коэффициентом размножения. Эффективный коэффициент размножения показывает отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

3.Определите частоту излучения в третьей линии серии Бальмера.

Экзаменационный билет № 30

Экзаменационный билет № 7

Ядерные силы и их свойства.

Ядерные силы – взаимодействия между нуклонами, обладающие следующими свойствами:

1.Они являются короткодействующими на расстоянии

2.Ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости. Их действие одинаково проявляется между двумя протонами, двумя нейтронами, между протоном и нейтроном.

1.Ядерные силы не центральны, это объясняет сложную структуру нуклонов.

Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с самым близким к нему нуклоном.

Эффективное сечение деления.

Эффективное сечение – вероятность любого взаимодействия ядра с частицей. Обозначается , 1 барн = . Сечение играет роль при подборе материалов активной зоны реакторов.

3.Определите постоянную распада ядер N₇¹⁴, если отношение периодов полураспада ядер N₇¹⁴ иO₈¹⁵ равно 2,4; постоянная распада ядер О₈¹⁵ равна 5,5 мс^-1.

Экзаменационный билет № 8

1.Природа ядерных сил.

В природе существуют слабые и сильные взаимодействия:

1.Слабые взаимодействия – взаимодействие элементарных частиц в вакууме.

1.Гравитационное взаимодействие – сила прямо пропорциональна массе(сила всемирного тяготения, сила тяжести).

2.Электромагнитные взаимодействия – взаимодействие частиц в атомах (сила трения, упругости, кулона, вес).

1.Сильные взаимодействия – взаимодействие нуклонов в ядре.

В составе ядра протоны и нейтроны испытывают кулоновское отталкивание, следовательно, нуклоны в ядре удерживаются другими силами.

Продукты деления.

Среди осколков можно встретить продукты деления, начиная от 30 до 65 (порядковый номер). Осколки уносят примерно 170МэВ энергии, эта энергия распределяется между их массами обратно пропорционально. Эта энергия выделяется в виде ионизации возбуждения атомов той среды, в которой они распространяются. Среди осколков встречаются нуклиды с периодом полураспада от 1 секунды до миллионов лет. Чем длительнее облучение образца, тем медленнее спадает его активность после конца облучения.

3.Определите энергию реакции О₈¹⁷ (n, ά) N₇¹⁴, еслиm_O=16,99913, m_n=1,00867, m_ά=4,0026, m_N=14,00307 аем. 

Экзаменационный билет № 9

Размеры ядра.

Размер ядра характеризуется радиусом ядра. Ещё Э. Резерфорд, анализируя свои опыты, показал, что размер ядра примерно равен 10^–15 м. Существует формула для расчета радиуса ядра:

, где R ₀ = (1,3 – 1,7)·10^–15м. Отсюда видно, что объём ядра пропорционален числу нуклонов.

Нейтроны деления.

Образующиеся при попадании нейтронов осколки ядра обладают избыточной энергией. Часть этой энергии выделяется в процессе акта деления нейтроном. Эти нейтроны называют мгновенными. В разных актах деления может возникнуть разное число нейтронов. При делении возникают быстрые нейтроны. Мгновенно выделяются почти 99% всех нейтронов, и около 1% выделяется не сразу. Эти нейтроны называют запаздывающими и у них разная энергия.

3.Определите во сколько раз отличаются энергия и радиус электрона на 5 и 3 орбитах.

Экзаменационный билет № 10