Ядерные реакции. Закон радиоактивного распада

Ядерные реакции — это превращения ядер при их взаимодействии с всевозможными частицами, в том числе и с , или друг с другом.
Уравнения ядерных реакций иногда записывают в сокращенном виде.
Пример:

Энергия ядерной реакции — это физическая величина, определяемая разностью кинетической энергии конечных и исходных ядер и частиц в реакции.
Если энергия ядерной реакции отрицательна, то реакция идет с поглощением энергии.

Экзотермическая реакция — это реакция, когда энергия ядерной реакции положительна, идет с выделением теплоты.
При всех ядерных реакциях соблюдаются законы сохранения электрического заряда, числа нуклонов, энергии, импульса — это означает, что при ядерных реакциях нуклоны не уничтожаются и не видоизменяются, происходит только переход к другому ядру, следовательно, для ядерных реакций остается постоянным суммарное массовое число и суммарный заряд ядер.
Причины, при которых скорость ядерных реакций при обычных температурах практически равна нулю:
1) размеры ядер малы по сравнению с размерами атома, отчего встречи ядер, нужные для возникновения реакции, совершаются со значительно меньшей вероятностью;
2) атомные ядра окружены высоким потенциальным барьером, для преодоления которого заряженные частицы обязаны обладать большей по сравнению с энергией теплового движения кинетической энергией.

Ускорить протекание ядерных реакций следующими путями:
1) значительным увеличением температуры.

Термоядерная реакция — это ядерная реакция, которая протекает при высоких температурах;
2) использовать для протекания ядерных реакций заряженные частицы, специальным образом ускоряемые для того, чтобы их энергия оказалась достаточной для преодоления потенциального барьера.

Типы ядерных реакций
Ядерные реакции с излучением заряженных частиц: допустим, что в ядро попал нейтрон большой энергии. В создавшемся составном ядре избыток энергии, нужной для «испарения»— из ядра вылетит протон. Совершится превращение:

Ядерная реакция с испусканием нейтронов: значительная часть энергии сосредоточится у какого-нибудь одного нейтрона, следовательно, из ядра вылетит нейтрон.

Ядерная реакция радиационного захвата: из ядра вылетел протон или — частица, необходима значительная энергия этих частиц, т. е. превосходящая высоту потенциального барьера.
Для нейтронов нет потенциального барьера и их «испарение» из ядра не требует столь большой энергии. Следовательно, после излучения — кванта оставшейся у ядра энергии возбуждения будет мало для выбрасывания какой-нибудь частицы, и нейтрон, попав- ший в ядро, в нем и останется, возникнет радиационный захват:

Закон радиоактивного распада
Радиоактивность — это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, которое сопровождается испусканием различных частиц.
Бывает естественная и искусственная радиоактивность.

Естественная радиоактивность — это радиоактивность, которую можно наблюдать у существующих в природе неустойчивых изотопов. Такая радиоактивность наблюдается у химических элементов, размещенных в периодической системе элементов за свинцом, и у небольшого количества легких ядер, размещенных
в средней части таблицы Менделеева.

Искусственная радиоактивность — это радиоактивность изотопов, приобретенных в результате ядерных реакций. Радиоактивность сопровождается превращением одного химического элемента в другой и всегда сопровождается выделением энергии.

Радиоактивный распад — это процесс, являющийся статическим, при котором ядра радиоактивного элемента распадаются независимо друг от друга.

Период полураспада — это время, за которое распадается половина первоначального числа радиоактивных ядер.

Активность радиоактивного источника — это число радиоактивных распадов в единицу времени:

В Международной системе единиц единицей активности является беккерель.
Закон радиоактивного распада: число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем экспоненциально:

Постоянная распада представляет отношение количества атомов, распадающихся за 1 с, к числу атомов радиоактивного вещества, находящихся в нем в данный момент времени, т. е. величина вероятности того, что атом радиоактивного вещества претерпит в течение секунды радиоактивный распад.