Sztuczne przemiany jądrowe

Ta strona omawia trzy główne typy sztucznych przemian jądrowych, które są wywoływane przez człowieka:

a) Reakcja jądrowa - bombardowanie jądra cząstkami $np. protonami, neutronami$ prowadzi do powstania nowego jądra i emisji innych cząstek. Przykład: ¹⁴N + ¹H → ¹⁷O + ¹H

b) Fuzja jądrowa - łączenie się lekkich jąder w cięższe, z wydzieleniem energii. Przykład: ²H + ³H → ⁴He + n

c) Rozszczepienie jądrowe $wymuszone$ - rozpad ciężkiego jądra na dwa lżejsze pod wpływem neutronu, z emisją dodatkowych neutronów. Przykład: ²³⁵U + n → ¹⁴⁰La + ⁹⁴Br + 2n

Vocabulary: Fuzja jądrowa - proces łączenia się lekkich jąder atomowych w cięższe, z wydzieleniem ogromnej ilości energii.

Example: Reakcja fuzji jądrowej zachodząca w Słońcu: ¹H + ¹H → ²H + e⁺ + νₑ

Definition: Rozszczepienie jądrowe to proces, w którym ciężkie jądro atomowe rozpada się na dwa lub więcej lżejszych jąder pod wpływem bombardowania neutronami.

Highlight: Sztuczne przemiany jądrowe mają ogromne znaczenie w energetyce jądrowej, medycynie nuklearnej i badaniach naukowych.

Rozszczepienie jądrowe i reakcje łańcuchowe

Ta strona skupia się na procesie rozszczepienia jądrowego, zarówno wymuszonego, jak i samorzutnego:

e) Rozszczepienie samorzutne - spontaniczny rozpad ciężkiego jądra na dwa lżejsze, z emisją neutronów. Przykład: ²⁴⁰Pu → ⁹⁸Mo + ¹³⁹Te + 3n

Przedstawiono również przykłady reakcji rozszczepienia dla różnych izotopów:

• ²³⁵U + n → 2n + ¹⁴⁰La + ⁹⁴Br $rozszczepienie wymuszone$
• ²³²Th → ¹³³I + ⁹⁷Rb + 2n $rozszczepienie samorzutne$
• ²⁴⁴Cm → ¹⁴⁵Ce + ⁹⁶Sr + 3n $rozszczepienie samorzutne$

Vocabulary: Reakcja łańcuchowa - proces, w którym produkty jednej reakcji inicjują kolejne reakcje tego samego typu.

Example: W reaktorze jądrowym kontrolowana reakcja łańcuchowa rozszczepienia ²³⁵U jest źródłem energii.

Definition: Aktywność źródła promieniotwórczego to liczba rozpadów jądrowych zachodzących w jednostce czasu.

Highlight: Rozszczepienie jądrowe może być wykorzystane zarówno w celach pokojowych $energetyka jądrowa$, jak i militarnych $broń jądrowa$.

Przykłady różnych typów przemian jądrowych

Ta strona zawiera szereg przykładów różnych typów przemian jądrowych, ilustrując ich różnorodność i zastosowanie praw zachowania:

a) Rozpad β⁺: ¹⁰Ne → ¹⁰Na + β⁺ + ν

b) Wychwyt K: ⁵⁵Fe + e⁻ → ⁵⁵Mn

c) Fuzja jądrowa: ³H + ¹H → ⁴He + n

a) Rozpad α: ²¹⁸Po → ⁴He + ²¹⁴Pb

b) Reakcja jądrowa: ⁷⁰Zn + p → ⁷⁰Ga + n

c) Rozpad β⁻: ²²⁸Th → ²²⁸Pa + β⁻ + ν̄

Vocabulary: Stała rozpadu promieniotwórczego to wielkość charakteryzująca szybkość rozpadu danego izotopu promieniotwórczego.

Example: W medycynie nuklearnej wykorzystuje się izotopy promieniotwórcze do diagnostyki i terapii, np. ¹³¹I w leczeniu chorób tarczycy.

Definition: Przemiany promieniotwórcze alfa i beta to naturalne procesy, w których jądra atomowe emitują cząstki alfa $jądra helu$ lub cząstki beta $elektrony lub pozytony$.

Highlight: Znajomość reakcji jądrowych jest kluczowa w fizyce jądrowej, astrofizyce i inżynierii reaktorów jądrowych.

Reakcje jądrowe - dodatkowe przykłady

Ta strona prezentuje dodatkowe przykłady reakcji jądrowych, podkreślając różnorodność możliwych przemian:

d) Reakcja jądrowa: ⁵⁶Fe + ²H → ⁵⁷Co + n

Reakcja ta ilustruje bombardowanie jądra żelaza-56 deuterem $ciężkim wodorem$, co prowadzi do powstania kobaltu-57 i emisji neutronu.

Vocabulary: Deuteron $²H$ - jądro deuteru, składające się z jednego protonu i jednego neutronu.

Example: Reakcje jądrowe alfa, beta, gamma mogą być wykorzystywane do produkcji izotopów promieniotwórczych stosowanych w medycynie.

Definition: Reakcja jądrowa to proces, w którym jądro atomowe przekształca się w inne jądro pod wpływem bombardowania cząstkami lub promieniowaniem.

Highlight: Zrozumienie reakcji jądrowych jest kluczowe dla rozwoju technologii jądrowych, od energetyki po zastosowania medyczne.

Naturalne przemiany jądrowe

Strona ta przedstawia podstawowe typy naturalnych przemian jądrowych, które zachodzą spontanicznie w przyrodzie. Omówione zostały cztery główne rodzaje przemian:

a) Rozpad alfa $α$ - jądro emituje cząstkę alfa $jądro helu-4$. Liczba masowa zmniejsza się o 4, a liczba atomowa o 2.

b) Rozpad beta minus $β-$ - neutron w jądrze zamienia się w proton, emitując elektron i antyneutrino elektronowe. Liczba atomowa zwiększa się o 1.

c) Rozpad beta plus $β+$ - proton w jądrze zamienia się w neutron, emitując pozyton i neutrino elektronowe. Liczba atomowa zmniejsza się o 1.

d) Wychwyt elektronu - jądro wychwytuje elektron z powłoki K, zamieniając proton w neutron. Liczba atomowa zmniejsza się o 1.

Vocabulary: Cząstka alfa - jądro helu-4 składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów.

Example: Rozpad beta minus: ¹⁴C → ¹⁴N + e⁻ + ν̄ₑ

Definition: Prawo rozpadu promieniotwórczego opisuje, jak zmienia się liczba jąder promieniotwórczych w czasie.

Highlight: W przemianach jądrowych alfa, beta, gamma zawsze zachowane są liczba nukleonów oraz ładunek elektryczny.