Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
20.5.7. При резонансном захвате нейтрона изотопом урана 292U образуется радиоактивный изотоп урана 239U . Он испытывает Р-распад и превращается в изотоп трансуранового элемента нептуния 2^Np . Нептуний является Р-радиоактивным и превра-
232
щается в плутоний 94Pu , который играет важнейшую роль в получении ядерной энергии. Запишите описанные ядерные реакции.
20.5.8. Большинство ядерных реакций могут идти несколькими способами, получившими название «каналы реакции». Например, при облучении изотопа лития 7Ll протонами могут регистри-
398
роваться: а) два одинаковых ядра; б) ядро изотопа бериллия Be и нейтрон. Напишите реакции указанных «каналов реакции».
20.5.9. Напишите недостающие обозначения в следующих реакциях:
ч 27.. ,1 А„ , 4ТТ ... 56-- , А„ 56„ , 1
а) 13AI + 0 n ^ Z X + 2 He; б) 25МП + z X ^ 26Fe + 0 n ;
А 1 22 4 27 26 А
в) ZX +iH ^ nNa + 2He; г) 13Al + Y ^ 12Mg + zx*
20.5.10. Элемент резерфордий получили, облучая плутоний
242 22
94Pu ядрами неона 10Ne . Напишите реакцию, если известно, что кроме него образуются еще четыре нейтрона.
20.6. Энергия ядерной реакции
71
• 20.6.1. Определите энергию ядерной реакции 3Li + 1H ^ ^24He.
20.6.2. Определите тепловые эффекты следующих реакций:
7 1 7 1 9 1 10
а) 3Li + 1p ^ 4Be + 0n ; б) 4Be + 0n ^ 4Be + y;
7 4 10 1 16 2 14 4
в) 3Li + 2a ^ 5 B + 0n ; г) 8O + 1 d ^ 7N + 2а .
20.6.3. Какую минимальную энергию должна иметь a-частица
7 4 10 1
для осуществления ядерной реакции 3Li + 2He ° 5B + 0n ?
20.6.4. Найдите энергию Y-кванта, излученного при ядерной
23 реакции 1H + n ^ 1H + Y.
20.6.5. При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования атомов гелия 4He из дейтерия 1н и трития 1н .
Напишите ядерную реакцию и определите ее энергетический выход.
92
20.6.6. Определите энергию ядерной реакции 4Be +1H ^
^ 14Be + ^ H . Какая энергия выделится при полной реакции бериллия массой m = 1 г?
20.6.7. Термоядерная реакция 1h + 2He ^ 4He + ^p идет с выделением энергии E1 = 18,4 МэВ. Какая энергия выделится в
реакции 3He + 2He ^ !He + 2^ , если дефект массы ядра 2He на
2
Am = 0,006 а.е.м. больше, чем у ядра 1H ?
399
20.6.8. Используя определение энергии связи, покажите, что энергию, необходимую для разделения ядра C на ядра A и B, можно представить в виде: Eab = Ec - (Ea + Eb), где Ea, Eb, Ec — энергии связи соответствующих ядер. Определите энергию, необходимую для разделения ядра кислорода 16O на а-частицу и ядро углерода 12С. Энергии связи: E16^ = 127,62 МэВ, Ea = 28,30 МэВ,E12^ =
= 92,16 МэВ.
6 2 7 1
20.6.9. При реакции 3Li + 1H ^ 3Li + 1р выделяется энергия Q = 5,028 МэВ. Энергия связи ядра лития E1 = 39,2 МэВ, дейтерия E2 = 1,72 МэВ. Определите массу ядра лития.
20.6.10. При делении ядер с удельной энергией связи є = = 8,5 МэВ/нукл образуются два осколка — один с массовым числом Ai = 140 и удельной энергией связи Єї = 8,3 МэВ/нукл, другой — с массовым числом A2 = 94 и удельной энергией связи є2 = = 8,6 МэВ. Оцените количество теплоты, которое выделится при делении массы m = 1 г исходных ядер. Считать тр = mn =
= 1,6724 • 10-27 кг.
20.6.11. Считая, что в одном акте деления ядра урана 235U освобождается энергия Ео = 200 МэВ, определите энергию, выделяющуюся при сгорании m = 1 кг урана, и массу каменного угля mi, эквивалентную в тепловом отношении 1 кг урана.
20.6.12. При делении ядра урана 235U выделяется энергия Q = 200 МэВ. Какую долю энергии покоя урана составляет выделившаяся энергия?
20.6.13. Определите массовый расход ядерного горючего 235U в ядерном реакторе атомной электростанции. Тепловая мощность электростанции P = 10 МВт; ее КПД п = 20% . Энергия, выделяющаяся при одном акте деления, Q = 200 МэВ.
20.6.14. Найдите мощность атомной станции, расходующей в сутки m = 220 г изотопа урана 235U и имеющей КПД п = 25% . Считать, что в одном акте деления 235U выделяется энергия Q = 200 МэВ.
• 20.6.15. Для плавления алюминия используется энергия, выделяющаяся при позитронном Р-распаде изотопов углерода 11C , причем каждое ядро углерода испускает один позитрон. Продукты распада не радиоактивны. Сколько потребуется углерода 1I1C для
выполнения плавки M = 100 т алюминия за і = 30 мин, если начальная температура алюминия 0о = 20 °С?
24
20.6.16. Натрий и Na массой m = 10 г, испытывающий электронный Р-распад, помещают в ампуле в цистерну, содержащую
400
M = 1000 т воды. Продукты распада не радиоактивны. Период по-
2
лураспада натрия T = ^ суток. На сколько градусов возрастет температура воды за первые сутки от начала распада натрия?
210
20.6.17. Полоний 84P0 распадается с испусканием а-частицы
и образованием ядер свинца. Продукты распада не радиоактивны. Период полураспада полония T =140 дней. Какую массу льда, взятого при температуре 0 = 0 0C, можно растопить, используя энергию, выделяющуюся при распаде m = 10 г полония за время t = 35 дней?
20.7. Ядерные реакции и законы сохранения
210
20.7.1. Покоившееся ядро полония 84P0 выбросило а-частицу с кинетической энергией Ek = 5,3 МэВ. Определите кинетическую энергию ядра отдачи и полную энергию, выделившуюся при а-распаде.
