Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| ?
36. Запишите символически следующие ядерные реакции: а) соуда- рение двух дейтронов между собой, в результате которого образу- ются две частицы, более легкая из которых — протон; б) то же, но более легкая частица — нейтрон (символ n , масса равна единице, заряд равен нулю); в) соударение протона с ядром изотопа лития с массой 7 с образованием двух α -частиц; г) соударение дейтро- на с ядром алюминия с образованием в результате нового ядра и протона. 37. Почему α -частицы, испускаемые радиоактивными препаратами, не могут вызывать ядерных реакций в тяжелых элементах, хотя они вызывают их в легких? 38. Азот облучался в течение 1 ч пучком α -частиц, ускоренных в циклотроне. Найдите количество образовавшегося 17 O, если ток в пучке равен 200 мкА и если ядерную реакцию (218.1) вызывает одна
α -частица из каждых 100 000 частиц в пучке. Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 581
39. Запишите следующие ядерные реакции: а) расщепление γ -кван- том дейтрона на протон и нейтрон; б) захват нейтрона протоном с испусканием γ -кванта; в) расщепление γ -квантом ядра 9 4
разованием двух α -частиц; г) захват нейтрона ядром изотопа азота с массой 14 с испусканием протона; д) соударение ядра бериллия с дейтроном с испусканием нейтрона. 40. Пучок быстрых нейтронов пересекает железную пластинку тол- щиной 1 см. Найдите долю нейтронов, испытывающих соударение с ядром железа, если радиус последнего 6 · 10 −15 м. Указание. Искомая величина равна доле поверхности пластинки, перекрытой ядрами.
41. Применив к упругому удару шаров законы сохранения энергии и импульса, вычислите долю энергии, которую теряет нейтрон при лобовом соударении с покоящимся ядром массы A а. е. м. Вы- числите максимальную потерю энергии нейтроном при соударении с протоном, ядром углерода и ядром свинца. 42. При столкновении с протоном нейтрон теряет ту или иную долю своей энергии в зависимости от характера столкновения (лобовое, боковое). В среднем в результате одного соударения с покоящимся протоном энергия нейтрона уменьшается вдвое. Найдите среднюю энергию нейтрона после n соударений с протонами. 43. Найдите среднее число соударений с протонами, необходимое для уменьшения энергии нейтрона от 1 МэВ до 1 эВ (см. упражне- ние 42).
при одинаковых условиях, но продолжительность облучения была разной: 1 мин, 1 ч, 1 сут. Измерения активности 1 ) 108 Ag с периодом полураспада 2,3 мин показали, что активность второй пластинки в несколько раз больше активности первой, а активность третьей пластинки равна активности второй. Объясните этот результат.
мечен след частицы, пересекающей пластинку (рис. 413). В какую сторону движется частица? Каков знак ее заряда, если силовые линии магнитного поля направлены на нас. 46. Почему радиоактивные вещества, получаемые бомбардировкой устойчивых ядер α -частицами, испытывают электронный распад, если в исходной реакции выделяются протоны, и позитронный распад, если в исходной реакции выделяются нейтроны? 47. Определите минимальную энергию γ -квантов, необходимую для расщепления ядер бериллия и углерода по реакциям 9 4 Ве + γ →
2 4 2 Не + n
, 12 6 С + γ →
3 4 2 Не . Значения масс участвующих в реакциях частиц см. в таблице на с. 563. 48. Ядро 238
92 U, испуская α -частицу с энергией 4,2 МэВ, превраща- ется в ядро 234
90 Th. Определите массу атома 234 90
238 92 U равна 238,1249 а. е. м. Масса атома 4 2 Не приведена на с. 563. 582 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 49. Наилучшая точность, с которой измерена масса атома или моле- кулы, составляет одну миллионную долю а. е. м. (0,000001 а. е. м.). Можно ли при этих условиях использовать закон Эйнштейна для расчета выделения энергии при х и м и ч е с к и х реакциях по изме- ренным значениям масс участвующих в реакции частиц (выделение энергии при химических реакциях не превышает 10 эВ)? Рис. 413. К упражнению 45. След заряженной частицы в камере Виль- сона. Частица пересекла пластинку П. Камера помещалась в магнит- ном поле, линии которого направлены на нас
осколки деления 235 U, если одним из них является 140 Ва? (Природ- ный барий состоит из изотопов с массами от 130 до 138 а. е. м., при- родный криптон состоит из изотопов с массами от 78 до 86 а. е. м.) 51. Найдите мощность реактора, в котором делится 1 г 235
U в сутки. Полное выделение энергии при делении одного ядра 235 U
52. Кинетическая энергия осколков деления составляет 160 МэВ; энергия нейтронов деления — 5 МэВ; энергия β -излучения — 10 МэВ. Какая приблизительно доля энергии, освобождаемой в реакторе, состоящем из замедлителя и тонких стержней урана, выделяется в уране и какая в замедлителе? 53. В каком случае критическая масса урана в реакторе меньше: когда реактор граничит с воздухом или когда он окружен плотным веществом, слабо поглощающим нейтроны?
Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 583
54. Из числа вторичных нейтронов, испускаемых при делении ура- на в реакторе, одна часть гибнет, не вызвав новых делений (вы- летает за пределы реактора или захватывается ядрами материалов реактора), другая часть вызывает новые деления ядер урана. Число новых делений, производимых вторичными нейтронами, испущен- ными при делении одного ядра урана, называется коэффициентом размножения реактора ( k ). Коэффициент размножения показывает, во сколько раз возрастает число делений за время жизни одного поколения нейтронов. Как изменяется со временем мощность реактора, если: а) k > 1,
k = 1, в)
k < 1?
ричных нейтрона. В реакторе атомной электростанции захват, не приводящий к делению, испытывают 50 % всех нейтронов де- ления. Определите долю нейтронов деления, вылетающих из этого реактора наружу, если реактор работает с постоянной мощностью. 56. Среднее время жизни одного поколения нейтронов в реакторе равно 0,1 с, коэффициент размножения равен 1,005. Определите время t
−6 до 10
6 Вт.
57. По нефтепроводу качают бензин, а вслед за ним нефть. Пред- ложите способ, как определить момент, когда через данное сечение трубопровода проходит граница раздела бензина и нефти. Пробу из трубопровода не брать. |