Студопедия — Условие протекания реакции синтеза
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Условие протекания реакции синтеза






Синтез тяжелого ядра из более легких происходит при сближении их на расстояние порядка радиуса адронного взаимодействия. Сближению препятствует сила кулоновского отталкивания положительно заряженных ядер. Для того, чтобы преодолеть силу отталкивания, надо сообщить одной из частиц, или обеим, достаточную кинетическую энергию.

Задача 5. Критическое расстояние, на которое должны сблизиться ядра тяжелого водорода, чтобы стала возможной реакция + = ,равно 10-14м. Какую энергию должны иметь ядра дейтерия в системе центра масс, чтобы такое стало возможным? Какую энергию должно иметь одно из ядер дейтерия, если другое первоначально покоится, чтобы стало возможно сближение на заданное расстояние?

Решение. При сближении ядер дейтерия увеличивается их потенциальная кулоновская энергия. На расстоянии r потенциальная энергия равна
.
Такую энергию должны иметь ядра в системе центра масс (по 72 КэВ каждое).

Если одно из ядер покоится, то вся система двух частиц имеет импульс. Центр масс движется. Кинетическая энергия центра масс не может перейти в потенциальную энергию сближения. Кинетическая энергия налетающей частицы должна превосходить энергию в системе центра масс.

Один из способов решения может быть таким. Найденная потенциальная энергия значительно меньше энергии покоя ядер, поэтому можно воспользоваться класическими расчетами. Если p - импульс налетающей частицы, то кинетическая энергия налетающего ядра в системе центра масс равна , где m *– приведенная масса – m * = =. Кинетическая энергия движения центра масс равна . Минимальная энергия налетающей частицы необходимая для сближения ядер на заданное расстояние при лобовом столкновении, измеренная в лабораторной системе отсчета, равна сумме: кинетической энергии в системе центра масс и кинетической энергии движения центра масс. Она равна

.

Другой способ, более общий, основан на использовании представления об инвариантной массе пары частиц. Инвариантная масса сталкивающихся дейтронов (энергия покоя системы двух дейтронов) равна полной энергии в системе центра масс:

E0=2mDc2+U(r).

Если E - энергия налетающей частицы, то инвариант E0 может быть выражен че ­ рез E следующим образом

=(E+mDc2)2-p2c2® =2EmDc2+2(mDc2)2.

Откуда

Последнее слагаемое пренебрежимо мало, а первое слагаемое равно энергии покоя налетающего ядра. Так что из расчета следует, что кинетическая энергия налетающего ядра должна равняться 2U(r)=0,288 МэВ.

В настоящее время во многих странах мира интенсивно ведутся разработки технологии осуществления реакции, приведенной в задаче 5. Основная идея состоит в том, чтобы научиться получать плазму, содержащую ядра дейтерия, при такой температуре, при которой тепловые столкновения могли бы привести к термоядерному синтезу. Вариант неуправляемого термоядерного синтеза, реализуется в термоядерной бомбе. Первоначальный ядерный заряд служит печкой для разогрева плазмы до необходимой температуры.

Задача 6. При облучении изотопа азота протонами с энергией 1,2 МэВ образуется углерод и a - частица. На какое минимальное расстояние сближаются частицы, если первоначально ядра азота покоятся?

Решение. Можно воспользоваться результатами решения задаи 5. Пусть E0 - энергия азота и протона в системе центра масс. Ясно, что E0=mNc2+mpc2+U(r),где U(r) – потенциальная энергия азота и протона в момент наибольшего сближения (при лобовом столкновении). Пусть p - импульс налетающего протона. Если E - энергия налетающего протона, то инвариант E0 может быть выражен через E следующим образом

= (E+mNc2)2-p2c2® = 2EmNc2+ (mNc2)2+(mDc2)2.

Откуда
+
Последнее слагаемое пренебрежимо мало по сравнению с первыми двумя, а первое слагаемое равно энергии покоя налетающего протона. Так что получается следующее уравнение , где Ep - кинетическая энергия налетающего протона. Последнее полученное уравнение в раскрытом виде выглядит так

Примеры: Астат радиоактивен; t»0,02 с. Радий b - радиоактивен; t»6,7 лет.

b-распад. При b - распаде массовое число ядра остается неизменным, а заряд увеличивается, если излучается электрон, или уменьшается, если излучается позитрон. b - излучение может проникнуть через миллиметровый лист металла.

Примеры. Актиний радиоактивен с t» 6,1 года.
Азот стабилен.

g-излучение. Рентгеновские фотоны излучаются возбужденными ядрами. Состав ядра при этом не изменяется. Излучение аналогично излучению возбужденными атомами.

Пример. Изотоп кобальта радиоактивен. Он испытывает позитронный b - распад: Получающееся ядро железа находится в возбужденном состоянии. При переходе ядра в основное состояние излучается фотон с энергией около 14 КэВ.







Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 494. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Выработка навыка зеркального письма (динамический стереотип) Цель работы: Проследить особенности образования любого навыка (динамического стереотипа) на примере выработки навыка зеркального письма...

Словарная работа в детском саду Словарная работа в детском саду — это планомерное расширение активного словаря детей за счет незнакомых или трудных слов, которое идет одновременно с ознакомлением с окружающей действительностью, воспитанием правильного отношения к окружающему...

Правила наложения мягкой бинтовой повязки 1. Во время наложения повязки больному (раненому) следует придать удобное положение: он должен удобно сидеть или лежать...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Йодометрия. Характеристика метода Метод йодометрии основан на ОВ-реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I- и обратно...

Броматометрия и бромометрия Броматометрический метод основан на окислении вос­становителей броматом калия в кислой среде...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия