Question

Контрольна робота No 4 з теми «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики» 3 варіант 1. Процес, у якому одна проведена реакція викликає подальші реакції такого самого типу. (1 бал) а) Радіоактивність б) Ланцюгова ядерна реакція в) Розщеплення ядра г) Термоядерний синтез 2. Яка одиниця вимірювання активності радіоактивного джерела? (1 бал) а) Бк б) Зв в) Гр г) 1/с 3. Формула для обчислення поглинутої дози йонізуючого випромінювання. (1 бал) а) λ = 0,69 б) = в) = λ г) = 1/2 4. Скільки протонів і скільки нейтронів міститься в ядрі атому Цинку 65Zn? (1 бал) 30 5. Запишіть рівняння реакції розпаду. (2 бали) α-розпад:228Th β-розпад: 216Po 84 6. Тіло опромінюють α-променями. Знайдіть еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання, якщо поглинута доза становить 2 Гр. Коефіцієнт якості α- випромінювання дорівнює 20. (1 бал) 7. Скільки енергії виділиться під час поділу ядер Урану, які містяться в зразку масою 1,5 г? Вважайте, що внаслідок поділу кожного ядра Урану виділяється енергія 3,2∙10-11 Дж, а маса атома Урану-235 дорівнює 3,9∙10-25 кг. (2 бали) 8. Скільки електричної енергії за добу виробляє атомна електростанція, якщо за цей час в її реакторах спалюється 2,5 кг Урану-235, а ККД електростанції становить 30 %? Вважайте, що внаслідок поділу кожного ядра Урану виділяється енергія 3,2∙10-11 Дж, а маса атома Урану-235 дорівнює 3,9∙10-25 кг. (3 бали)

Answer 1

Ответ:

1) б) Ланцюгова ядерна реакція. При цьому типі реакції відбувається подальший розповсюдження частинок, що беруть участь у реакції, і вони викликають нові реакції такого самого типу. Це може призвести до великих енергетичних процесів, наприклад, у ядерних реакторах або ядерних вибухах.

2) а) Бк (бекерель)

3) D = Σ(E * t * S)

где D - поглощенная доза ионизирующего излучения, E - плотность энергии излучения, t - время воздействия излучения и S - площадь поверхности, подвергшейся воздействию.

4) Атом Цинку 65Zn містить 30 протонів і 35 нейтронів.

5) 228Th → 216Po + 84α

6) Эквивалентная доза вычисляется как произведение поглощенной дозы на коэффициент качества излучения:

Эквивалентная доза = поглощенная доза x коэффициент качества

В данном случае поглощенная доза составляет 2 Гр, а коэффициент качества α-излучения равен 20. Подставляем значения в формулу:

Эквивалентная доза = 2 Гр x 20 = 40 Св

Ответ: эквивалентная доза йонизирующего излучения составляет 40 Св.

7) E = {кол-во ядер}*{энергия с ядра} = ( {масса} / {молярная масса} ) * {количество ядер в моле}*{энергия с ядра} = (1.5 г / 236 г/ моль) * 6*10^23 1/моль * 3.2*10^-11 Дж = 1.22 * 10^11 Дж Ответ 122 ГДж

8) Количество энергии, выделяющейся при распаде одного ядра урана-235, равно 3,2∙10-11 Дж. Найдем, сколько всего ядер урана-235 делится за время, в течение которого сжигается 2,5 кг этого урана:

N = m/M = 2,5 кг / 0,235 кг/моль * (6,02*10^23 ядер/моль) = 5,10*10^24 ядер

Здесь m – масса урана-235, M – молярная масса урана-235, а N – число распавшихся ядер.

Теперь найдем, сколько энергии выделяется за время сгорания 2,5 кг урана-235:

Q = N*q = 5,10*10^24 * 3,2∙10-11 Дж = 1,632 Дж

Здесь q – энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана.

КПД атомной электростанции равен 30 %. Это означает, что в электрический ток превращается 30 % выделенной энергии, а остальное расходуется на нагрев реактора, турбин и другие процессы. Таким образом, электростанция производит за сутки следующее количество электрической энергии:

W = Q*η = 1,632 Дж * 0,3 * 24 ч * 3600 с/час = 669 888 Дж = 186,08 Вт*ч.

Ответ: атомная электростанция за сутки производит 186,08 Вт*ч электрической энергии.

Answer 2

1. Ланцюгова ядерна реакція.
2. а) Бк (бекерель).
3. г) D = λ·Φ.
4. В ядрі атому цинку 65Zn міститься 30 протонів і 35 нейтронів.
5. α-розпад: 228Th → 4He + 224Ra; β-розпад: 216Po → 216At + e-.
6. Еквівалентна доза йонізуючого випромінювання обчислюється за формулою: H = Q·D, де H - еквівалентна доза, Q - коефіцієнт якості випромінювання, D - поглинута доза. У даному випадку, H = 20·2 = 40 Гр (Грей).
7. Енергія, виділена під час поділу ядер урану, може бути обчислена за формулою: Е = E_per_nucleus·N, де Е - загальна енергія, виділена під час поділу, E_per_nucleus - енергія, виділена внаслідок поділу одного ядра, N - кількість ядер. Кількість ядер N можна обчислити, враховуючи масу зразка: N = m/M, де m - маса зразка, M - молярна маса урану-235. Значення молярної маси урану-235 дорівнює 235 г/моль. Підставивши дані в формулу, отримаємо: Е = (3,2∙10^(-11) Дж/ядро)·(1,5 г / 235 г/моль) ≈ 2,04∙10^(-10) Дж.
8. Електрична енергія, вироблена атомною електростанцією, може бути обчислена за формулою: E_el = η·E_nuc, де E_el - електрична енергія, E_nuc - енергія, виділена під час поділу, η - ККД електростанції. У даному випадку, η = 0,30 (або 30%). Маса спалюваного урану-235 дорівнює 2,5 кг. Загальна енергія, виділена під час поділу, була обчислена у попередньому питанн