30. Jadrová fyzika

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: Dievča ursula (17)
Typ práce: Maturita
Dátum: 03.06.2019
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 1 002 slov
Počet zobrazení: 138
Tlačení: 12
Uložení: 11

30. Jadrová fyzika

  • jadro – skladá sa z protónov a neutrónov => nukleónovA z X
  • A nukleónové číslo a Z je protónové číslo
  • nuklidy – majú rovnaké Z aj A
  • izotopy – majú rovnaké Z, ale rôzne A => líšia sa počtom neutrónov

- rozlíšime len fyzikálnymi vlastnosťami

  • elektrický náboj jadra – Q = Z . e
  • eelementárny elektrický náboj
  • hmotnosť protónu je približne rovnaká ako hmotnosť neutrónu, ale oveľa väčšia ako hmotnosť elektrónu (asi 1800 krát)
  • rozmery protónu a neutrónu sú približne rovnaké, ale oveľa väčšie ako rozmery elektrónu (asi 10 000 krát)
  • rozmer jadra je asi 100 000 krát menši ako rozmer celého atómu => atóm je skoro prázdny v jadre je sústredená skoro celá hmotnosť atómu
  • hmotnosť jadra je vždy menšia ako súčet hmotností jednotlivých nukleónov – hmotnostný úbytok
  • hmotnostný úbytok – súvisí s väzbovou energiou jadra – energia, ktorú musíme dodať aby sme jadro rozdelili na jednotlivé nukleóny (musíme porušiť silné príťažlivé jadrové sily medzi nukleónmi)

 ΔE = Δm . c

  • ak chceme rozdeliť jadro musíme dodať energiu => ΔE = + => Δm = + => hmotnosť nukleónov sa zväčší
  • ak spájame nukleóny do jadra uvolní sa pritom energia => ΔE = - => Δm = -
  • praktické je prepočítať väzbovú energiu na 1 nukleón ΔE / A , aby sme ju mohli porovnávať pre rôzne atómy
  • čim viac energie na jeden nukleón potrebujeme na rozbitie jadra, tým stabilnejšie je jadro a tým ťažšie sa delí
  • syntéza a žiarenie jadier reťazová reakcia - pri jadrových reakciách sa mení časticové zloženie jadier a uvoľňuje sa jadrová energia
  • jadrové procesy delíme na :

1) syntéza látky jadier – prebieha s jadrami, ktoré majú A < 56

  • produkty majú väčšiu Ek ako reaktanty, môžu ju odovzdávať ďalej, využívať ju
  • na priebeh syntézy je potrebné aby sa jadrá k sebe priblížili na vzdialenosť jadrových síl, načo potrebujú veľkú energiu, ktorú môžu získať napr. v horúcom plyne =>
  • termonukleárna syntéza – prebieha pomaly pri obrovskej teplote ( niekoľko miliónov Kelvínov) stretneme sa s ňou vo vnútri hviezd alebo prebieha rýchlo a krátkodobo vo vodíkovej bombe

- riadená termonukleárna reakcia je sľubným zdrojom energie, ale nepodarilo sa ju dlhodobo udržať pokusy prebiehajú v Tokamaku – prstencová nádoba s horúcou plazmou udržiavaná magnetickým polom v jej strede

2) štiepenie ťažkých jadierA >56

  • keďže neutrón nemá náboj môžeme ním ostreľovať jadro, nie je od neho odpudzovaní
  • jadrá sa pri ostreľovaní štiepia, vznikajú nestabilné produkty, ktoré sa neskôr rozpadajú
  • pri každom štiepení sa uvoľní veľké množstvo energie ( asi 200 MeV) a opäť vzniká neutrón
  • ak neutrón vznikne pri štiepení, rozštiepia ďalšie jadrá a vzniká reťazová reakcia
  • pomalšie neutrónypri vyvolanej reťazovej reakcii účinnejšie ( Fermi – pokusy )
  • stredný počet účinných neutrónov – k - vyjadruje priemerný počet neutrónov uvolnených z jadra pri štiepení, ktoré vyvolajú ďalšie štiepenie
  • môžu nastať 3 prípady : a) k > 1 => reťazová reakcia sa lavínovite zväčšuje (jadrové bomby)
  1. b) k = 1 => reťazová reakcia je stacionárna (počet štiepení sa nemení)
  2. c) k < 1 => reťazová reakcia vyhasína
  • jadrový reaktor a jadrová elektráreň :
  • jadrový reaktor – zariadenie, v ktorom prebieha kontrolovaná a riadená reťazová reakcia

- k je približne 1 ( o málo viac)

- tvoria ju : palivové tyče (obsahujú jadrá uránu)

regulačné tyče (slúžia na regulovanie štiepnej reakcie)

primárny okruh (obsahuje vodu, ktorá odvádza teplo z reaktora => chladí ho a zároveň spomaľuje neutróny)

  • bezpečnosť reaktora zabezpečujú regulačné tyče a chladiaca voda => ak by sa k zvýšilo uvoľnilo by sa viac energie => chladiaca voda by sa vyparila a nespomalila by neutróny => reakcia by sa postupne zastavila (rýchle neutróny sú málo účinné)
  • jadrová elektráreň – tvoria ju tri okruhy a to :

1) primárny – cirkuluje v ňom voda, ktorá odoberá teplo z reaktora ( voda je pod vysokým tlakom aby sa nevyparila)

2) sekundárny – obsahuje vodu, ktorá sa zohrieva od primárnej vody a mení sa na paru, vyparuje sa (vo výmenníku) para roztáča turbínu a vyrába elektrickú energiu

3) chladiaci okruh – v tomto okruhu sa sekundárna para ochladzuje a skvapalňuje v chladiacich vežiach

  • okolo reaktora je ochranný kryt (betón a olovo), ktorý zabraňuje úniku neutrónov a rádioktívneho žiarenia
  • v okolí elektrárne sú meracie stanice – dozimetre
  • prirodzená a umelá rádioaktivita :
  • rádioaktivita – žiarenie, ktoré vysielajú jadrá pri svojom rozpade
  • prirodzená rádioaktivita – atómové jadrá sa rozpadajú samovoľne, lebo sú nestabilné uvoľňujú pritom jadrovú energiu vo forme rádioaktívneho žiarenia => toto obsahuje 3 zložky
  • α žiarenie – prúd rýchlo letiacich α častíc – kladne nabité jadrá hélia

- najmenej prenikavé, pohltí to list papiera

  • β žiarenie – prúd rýchlo letiacich záporných elektrónov – prenikavejšie

- pohltí ho hliníkový plech

β +- prúd rýchlo letiacich pozitrónov ( elektróny s kladným nábojom)

β -

  • γ žiarenie – prúd fotónov s vysokou energiou ( viac ako 10 k eV)

- najprenikavejšie, prejde aj cez olovený múr a je nebezpečné, spôsobuje genetické poškodenie orgánov

  • jednotlivé zložky rádioaktívneho žiarenia môžeme odlíšiť tak, že necháme žiarenie prechádzať magnetickým polom => α a β sa odchýlia, každé na opačnú stranu, γ sa neodchýli (postupuje rovno)
  • umelá rádioaktivita – ostreľovaním jadra vzniká nestabilný rádionuklid, ktorý sa ďalej samovoľne rozpadá a uvoľňuje rádioaktívne žiarenie

- objavená v roku 1934 manželmi Curieovcami

  • polčas premenyτ – to je čas, za ktorý sa rozpadne polovica pôvodného množstva rádionuklidu
  • polčas premeny rádionuklidu uhlíka sa používa na stanovenie veku hornín a skamenelín
  • rádionuklid uhlíku vzniká v atmosfére reakciou kozmického žiarenia s N a O a látkovou výmenou sa dostáva do živých organizmov keďže tento rádionuklid je nestabilný, rozpadá sa :
  • b – antineutrón
  • keď živý organizmus odumrie prestáva látková výmena => rádionuklid uhlíku sa viac nedopĺňa len sa rozpadá => jeho množstvo v odumretom organizme časom klesá => pomocou polčasu premeny potom môžeme určiť vek odumretého organizmu ( pre uhlík je polčas rozpadu 5730 rokov) => ak odumretý organizmus obsahuje polovicu pôvodného množstva rádionuklidu má 5730 rokov
  • zákon rádioaktívnej premeny – hovorí o tom aké množstvo rádionuklidu obsahuje odumretý organizmus v danom čase

N = N0 . e -λ . t

  • N – množstvo rádionuklidu v čase
  • N0 pôvodné množstvo rádionuklidu
  • λ – rozpadová konštanta
  • t – vek organizmu
Učebný materiál si môžeš pozrieť v dokumente PDF kliknutím na nasledujúci odkaz:
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 (10-najlepšie, priemer: 0)

:: Prihlásenie



Založiť nové konto Pridať nový referát

Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.022