Charakteristika jaderných (nukleárních) reakcí



Podobné dokumenty
Jaderná energie. Obrázek atomů železa pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu

Prvek, nuklid, izotop, izobar

2. 2 R A D I O A K T I V I T A

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH



4.5. Atomové jádro Neutron protonový model jádra

Zásady bezpečnosti práce v laboratoři

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

MS Word 2007 REVIZE DOKUMENTU A KOMENTÁŘE

Fotoelektrický jev je uvolňování elektronů z látky vlivem dopadu světelného záření.

Využití interaktivní tabule ve výuce

ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY

JÁDRO ATOMU. m jádra je menší než součet

BIOKATALYZÁTORY I. ENZYMY

Jaká je nejmenší výška svislého rovinného zrcadla, aby se v něm stojící osoba vysoká 180 cm viděla celá? [90 cm]

Jaderná fyzika. Zápisy do sešitu

Informační a komunikační technologie. 1.4 Data, informace, komprimace

Relativistická dynamika

Atom je základní částice hmoty dále chemicky nedělitelná. Z hlediska strojírenské technologie je důležitá, protože určuje vlastnosti hmoty.

Příprava halogenderivátů Halogenace alkanů

Gymnázium a Střední odborná škola, Podbořany, příspěvková organizace

Otázka: Atomy, molekuly, látky. Předmět: Chemie. Přidal(a): Jirka. Základní chemické pojmy. Hmota

SMĚŠOVACÍ KALORIMETR -tepelně izolovaná nádoba s míchačkou a teploměrem, která je naplněná kapalinou

Na následující stránce je poskytnuta informace o tom, komu je tento produkt určen. Pro vyplnění nového hlášení se klikněte na tlačítko Zadat nové

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

Lineární algebra. Vektorové prostory

se věc hodí k účelu, který pro její použití Prodávající uvádí nebo ke kterému se věc tohoto druhu obvykle používá,

Posouzení únosnosti svaru se provádí podle zásad pružnosti a pevnosti v nebezpečném průřezu.

Název materiálu: Počasí a podnebí - opakování

ČÁST PÁTÁ POZEMKY V KATASTRU NEMOVITOSTÍ

Provozní deník jakosti vody

Ozobot aktivita lov velikonočních vajíček

J i h l a v a Základy ekologie

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1. Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/34.

AMU1 Monitorování bezpečného života letounu (RYCHLÝ PŘEHLED)

1 Základní pojmy a vztahy

PŘÍLOHA 1.6 SMLOUVY O PŘÍSTUPU K VEŘEJNÉ PEVNÉ KOMUNIKAČNÍ SÍTI LOGISTIKA KONCOVÝCH ZAŘÍZENÍ

FYZIKA 2. ROČNÍK. Elektrický proud v kovech a polovodičích. Elektronová vodivost kovů. Ohmův zákon pro část elektrického obvodu

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: fyzika. Třída: kvarta. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák.

Reklamační řád. Uplatnění reklamace

Prvek, nuklid, izotop, izobar, izoton

Vyhláška č. 294/2015 Sb., kterou se provádějí pravidla provozu na pozemních komunikacích

PANTRA TURBO AUTOMAT 1. IDENTIFIKACE LÁTKY NEBO P ÍPRAVKU A VÝROBCE A DOVOZCE

Platné znění části zákona s vyznačením navrhovaných změn

c sin Příklad 2 : v trojúhelníku ABC platí : a = 11,6 dm, c = 9 dm, α = Vypočtěte stranu b a zbývající úhly.

JADERNÁ FYZIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

ESII-2.1 Elektroměry

Jaderná energie Jaderné elektrárny. Vojtěch Motyčka Centrum výzkumu Řež s.r.o.

ČÁST PRVNÍ ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ. 1 Předmět úpravy

Radioaktivita a ochrana před zářením

Ceny tepelné energie od roku Stanislav Večeřa

Vydání občanského průkazu

MATERIÁL PRO JEDNÁNÍ ZASTUPITELSTVA MĚSTA PÍSKU DNE

Zpráva o provozu spalovny environmentální profil za rok 2003

Matematika pro 9. ročník základní školy

Vlastnosti nejenergetičtějších částic ve vesmíru

EHLED OSV za rok 2015 vykonávajících pouze hlavní SV

VY_62_INOVACE_VK53. Datum (období), ve kterém byl VM vytvořen Květen 2012 Ročník, pro který je VM určen

Novinky v programu Majetek 2.06

250. Štítek musí obsahovat alespoň tyto údaje:

OBCHODNÍ PODMÍNKY ÚVODNÍ USTANOVENÍ

Stroje, technická zařízení, přístroje a nářadí

Rostislav Horčík. 13. října 2006

WEBDISPEČINK NA MOBILNÍCH ZAŘÍZENÍCH PŘÍRUČKA PRO WD MOBILE

František Hudek. červen ročník. Nastavení myši, místní a jazykové nastavení.

36 RADIOAKTIVITA. Rozpadový zákon Teorie radioaktivního rozpadu Umělá radioaktivita

OBCHODNÍ PODMÍNKY 1. ÚVODNÍ USTANOVENÍ

Návrh induktoru a vysokofrekven ního transformátoru

Goniometrie trigonometrie

JOHNSON CONTROLS PARTS CENTER Olej Sabroe S68 pro průmyslové chlazení

J., HÁJEK B., VOTINSKÝ J.

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9 Projekt MŠMT ČR: EU PENÍZE ŠKOLÁM

OBCHODNÍ PODMÍNKY ÚVODNÍ USTANOVENÍ

Obchodní podmínky společnosti SALON KORUNKA s.r.o.

KATALOG 2011 TRAVNÍ SEKAČKY DRTIČE DŘEVA ŘETĚZOVÉ PILY. Tradice z Nizozemí od roku 1906

ZEMNÍ ODPOR ZEMNIČE REZISTIVITA PŮDY

OBCHODNÍ PODMÍNKY. Obchodní podmínky pro prodej zboží prostřednictvím internetového obchodu umístěného na internetové adrese

Oxid chloričitý z krystalické chemikálie

Jaderný palivový cyklus

TECHNICKÉ KRESLENÍ A CAD

% STĚNY OKNA INFILTRA STŘECHA PODLAHA 35 CE % 20 25% 15 20% 10 10% 10% 5

Rozměr a složení atomových jader

Cíle průzkumu textilu

Fyzika 7/EU (28) Variace č.: 1

Projekty PPP vní aspekty. Martin Vacek, advokát PETERKA & PARTNERS v.o.s. Praha, Bratislava

Základní škola praktická Halenkov VY_32_INOVACE_02_02_02. Vznik a vývoj života

Sbírka zákonů ČR Předpis č. 415/2012 Sb.

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Radioaktivita - dobrý sluha, zlý pán

Spoje se styčníkovými deskami s prolisovanými trny

Fyzika - 4. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. témata / učivo. očekávané výstupy RVP 1. Základní interakce

Atomová absorpční spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) r Wolaston pozoroval absorpční čáry ve slunečním spektru

415/2012 Sb. VYHLÁŠKA. ze dne 21. listopadu 2012 ČÁST PRVNÍ ÚVODNÍ USTANOVENÍ. Předmět úpravy

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze. Spektrum gama záření Rentgenová fluorescenční spektroskopie

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

OBCHODNÍ PODMÍNKY 1. ÚVODNÍ USTANOVENÍ

PRO VAŠE POUČENÍ. Kdo se bojí radiace? ÚVOD CO JE RADIACE? Stanislav Kočvara *, VF, a.s. Černá Hora

Komentář k datovému standardu a automatizovaným kontrolám obsahu F_ODPRZ_BAT

Transkript:

Charakteristika jaderných (nukleárních) reakcí Nukleární reakce probíhají buď jako samovolné rozpady některých atomových jader nebo jako jaderné reakce, vyvolané bombardováním i stabilního jádra jiným jádrem nebo nukleární částicí. Rozdíly mezi nukleárními a chemickými reakcemi: Při jaderných reakcích se uvolňuje mnohem více energie. Izotopy vstupují do stejných chemických ale různých jaderných reakcí. Jaderné reakce nezávisí na složení okolního prostředí. Při jaderných reakcích vznikají jiné prvky. Rychlost jaderných reakcí nezávisí na teplotě. Jaderné částice nukleon: každá jadernáčástice, tj. proton p, nebo neutron n. Nukleony jsou navzájem přitahovány silnou interakcí. Elektrostatické odpuzování ale způsobuje nestabilitu velkých atomů (>83 protonů). Z = atomové číslo (počet protonů), A = Z + počet neutronů. Izotopy: 6 obsahuje 8 p, 8 e 8 O, 8 n; 7 obsahuje 8 p, 8 e 8 O, 9 n; 8 obsahuje 8 p, 8 e, 0 n. 8 O Nestabilní atomy emitují částice:. Proton H p 2. Neutron 0 n 3. Elektron 0 e or 0 β 4. Pozitron 0 + e or + 0 β 5. Gama záření 0 0 γ pozitrony: kladně nabité částice o stejné hmotnosti jako elektrony. gama záření: foton o vysoké energii ( 0-2 m). A X Z

Jaderné reakce Jaderné reakce musí zachovávat bilanci stejně jako reakce chemické, např.: 4 C 6 4 N 0 7 + e + Typy radioaktivních rozpadů: Beta emise: neutron se mění na proton emisí elektronu; atomové číslo se zvyšuje 0 0 n p + e Př.: Určete produkt následující reakce: 40 0 9 K β +? Alfa emise: uvolňuje se jádro atomu helia Př.: Určete produkt: 226 4 88 Ra? + 2He 0 Pozitronová emise: proton se mění na neutron p 0 n + + e 94 0 Př.: Určete produkt: 53 Tc? + + e Gama emise: beze změny hmoty nebo náboje, obvykle doprovází další rozkladné procesy 4 Př.: C 4 N 0 6 7 + e + γ Zachycení elektronu: podobně jako u pozitronové emise přeměna protonu na neutron 0 p + e 0 n 40 0 Př.: Určete produkt: 9K + e? Stabilita jader Slupkový model jádra: protony a neutrony existují v energetických hladinách které se zaplňují po dvojicích (násobcích jádra helia). Magická čísla: jisté počty jaderných částic jsou zvláště stabilní (podobně jako struktury vzácných plynů s počty elektronů 2, 0, 8, 36, 54 a 86) Protony : 2, 8, 20, 28, 50, 82 Neutrony: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 26. 4 Např. α-částice ( α 208 2 ) a 82Pb jsou dvojnásob magické struktury. Jádra se sudým počtem protonů a neutronů jsou nejstabilnější (nejvyšší počet stabilních izotopů), nejméně stabilní jsou jádra s lichým počtem protonů a neutronů. Všechny izotopy s atomovým číslem > 83 jsou radioaktivní. 2

Pás stability izotopů Pás stability = černě vyznačené stabilní izotopy (nad Z = 82 se uplatňuje α - nebo β - emise). Vyšší počet neutronů u větších jader kompenzuje elektrostatické odpuzování protonů. Izotopy nad pásem: beta emise Izotopy pod pásem: zachytávání elektronů nebo pozitronová emise Bombardování jader a transmutace Bombardováním jádra jadernými částicemi vede k přeměně jednoho prvku v jiný. Rutherfordův pokus: 4 4 7 7 N + 2 He 8 O + H Př.: Určete produkt zachycování elektronu: 64 0 29 Cu + β? Př.: Určete produkt neutronového bombardování Fe: 58 0 26 Fe + 2n? + e Př.: Určete produkt jaderné reakce 40 8 Ar + p? + 0 n 3

Příprava transuranů transmutací Rychlost jaderného rozpadu Rychlost jaderného rozpadu je přímo úměrná počtu přítomných jader: N rychlost = k N popř. = e kt No Poločas rozpadu je čas potřebný k rozpadu poloviny původně přítomných jader: ( 0.693 t t ) při t /2 N = /2N o, t /2 = 0.693/k popř. = e /2 Př.: Poločas rozpadu kobaltu 60 je 5.26 roku. Kolik z původního množství kobaltu zůstane po 2 letech? Př.: Tritium se rozkládá beta emisí s poločasem 2.3 roku. Kolik z původního množství materiálu zůstane po 30 letech? Př.: Je-li.0 g tritia uloženo po dobu 5 let, kolik tohoto izotopu zůstane ve vzorku? k = 0.563/rok. N N o 4

Datace radiokarbonovou metodou Uhlík-4 vzniká přirozenými pochody iniciovanými kosmickým zářením: 4 N n 4. C 7 + 0 6 + H 4 6 C je nestabilní s poločasem rozpadu 5730 let. Rychlost rozkladu, která je přímo úměrná koncentraci 4 C, lze měřit: R = k N R R 2 k N = k N Př.: Rychlost rozpadu 4 C ve vzorku dřevěného uhlí ze stromu zničeného při sopečné erupci v Crater Lake (Oregon) je 7.0 jaderných rozpadů 4 C min g celkového uhlíku. V současné organické hmotě (v živých stromech) je tato rychlost 5.3 rozkladů min g celkového uhlíku. Určete kdy došlo k výbuchu vulkánu. 2 m = m 2 Měření radioaktivity Geigerův počítač detekuje nabité částice vzniklé interakcí plynu s částicemi emitovanými z radioaktivního materiálu. Scintilační počítače detekujíčástice vzniklé z radioaktivního materiálu měřením intenzity světla vzniklého při srážkách těchto částic s fosforem nebo NaI. Jednotky: curie (Ci) = 3.7x0 0 rozpadů s - 5

Energetické změny při jaderných reakcích Při většině jaderných reakcí se uvolňuje značné množství energie: 2 H + n 4 2 0 2 He + γ Energie potřebná k destrukci jádra na jednotlivé protony a neutrony je vazebná energie jádra, E b : 4 2He 2 p + 20n Při kombinaci protonů a neutronů se nezachovává hmota (platí rozšířený zákon zachování hmoty a energie). Př.: určete změnu hmoty při vzniku jádra helia. Protony Neutrony teoretická 2.00728 amu = 2.0456 amu 2.00866 amu = 2.0732 amu hmotnost He = 4.0388 amu Naměřená hmotnost jádra He (bez elektronů) = 4.0050 amu ( m = 0.03038 g/mol je hmotnostní defekt). Související změna energie plyne z Einsteinova vztahu: E = mc 2. Př.: Určete vazebnou energii jader molu He. Vazebné energie jader 56 Fe má nejvyšší E b (jde o nejstabilnější izotop vůbec). Možnost získávat energii: Při rozpadu radioaktivních prvků jako U-235 Fúzí dvou jader deuteria za vzniku He. Dosud nezvládnuto. 6

Radioaktivní rozpad uranu 235 235 U + n 90 Sr + 43 Xe + 3 n + energie 92 0 38 54 0 energie = [hmotnost 235 U + hmotnost n (hmotnost 90 Sr + hmotnost 43 Xe + 3 x hmotnost n )] x c 2 energie = 3.3 x 0 - J na 235 U = 2.0 x 0 3 J na mol 235 U Spálením tuny uhlí lze získat 5 x 0 7 J Rozpadová řada uranu 238 7

Radioizotopy v medicíně /3 pacientů v nemocnicích využije některou z procedur nukleární medicíny 24 Na, t ½ = 4.8 hod, β emise 3 I, t ½ = 4.8 hod, β emise 23 I, t ½ = 3.3 hod, γ emise 8 F, t ½ =.8 hod, β + emise 99 Tc, t ½ = 6 hod, γ emise Zobrazení mozku značkovaného sloučeninou s 23 I 8