Question

Прошу ответить на несколько вопросов по физике(ДАЮ 60 БАЛЛОВ): 1.Почему при α-распаде одинаковых ядер энергия a-частиц одинакова, а при β-распаде одинаковых ядер энергия β-частиц различна? 2.Какая ядерная реакция происходит при поглощении тепловых нейтронов ядрами 235 92 U? 3.Как можно осуществить цепную ядерную реакцию? 4.Почему мощность атомного взрыва не может превзойти определенного предела?Имеется ли предел у мощности термоядерного взрыва?

Answer 1

Ответ

1Так как масса α-частицы во много раз больше массы β-частицы, то траектория α-частицы короткая вследствие ее трения при движении в парах воды. β-частица не успевает затормозить, поэтому ее треки полностью не умещаются в камере. Под действием силы Лоренца, действующей на α-частицу, траектория последней искривляется.

2Происходит деление ядра, в результате летит два новых ядра-изотопа. Деление приблизительно пополам- образется (например) цезий-137 и ещё какой-нибудь элемент (посмотри по сумме протонов-должно быть 92. Ну и высвобождается несколько ещё новых нейтронов, которые попадают в соседние ядра. Так происходит цепная реакция с увеличением числа делящихся ядер лавинообразно с каждой стадией деления-ядерный взрыв. Если поглощаеться часть нейтронов и масса менее критической-ядерное деление. Осколки ядра урана-235 не симметричны (по весу) и образуют огромный набор изотопов.

3Ядро урана - 235 имеет форму шара. Поглотив нейтрон, ядро возбуждается и начинает деформироваться.

Оно растягивается из стороны в сторону до тех пор, пока кулоновские силы отталкивания между протонами не начнут преобладать над ядерными силами притяжения. После этого ядро разрывается на две части и осколки разлетаются со скоростью 1/30 скорости света. При делении ядра образуются еще 2 или 3 нейтрона.

Появление нейтронов объясняется тем, что число нейтронов в осколках оказывается больше, чем это допустимо.

Имеющие огромную скорость разлетающиеся осколки тормозятся окружающей средой.

Кинетическая энергия осколков превращается во внутреннюю энергию среды, которая нагревается.

Таким образом, деление ядер урана сопровождается выделением большого количества энергии.

ЦЕПНАЯ ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ

- это процесс, в котором одна проведенная реакция вызывает последующие реакции такого же типа.

При делении одного ядра урана образовавшиеся нейтроны могут вызвать деления других ядер урана, при этом число нейтронов нарастает лавинообразно.

Оношение числа образовавшихся нейтронов в одном акте деления к числу таких нейтронов в предыдущем акте деления называется коэффициентом размножения нейтронов k.

При k меньше 1 реакция затухает, т. к. число поглщенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся.

При k больше 1 почти мгновенно происходит взрыв.

При k равном 1 идет управляемая стационарная цепная реакция.

Цепная реакция сопровождается выделением большого количества энергии.

Для осуществлении цепной реакции не получается использовать любые ядра, делящиеся под влиянием нейтронов.  

Используемый в качестве топлива для атомных реакторов химический элемент уран состоит в природе из двух изотопов: урана-235 и урана - 238.

В природе изотопы урана-235 составляют всего лишь 0,7% от всего запаса урана, однако именно они пригодны для проведения цепной реакции, т. к. делятся под влиянием медленных нейтронов.

Ядра урана-238 могут делиться лишь под влиянием нейтронов большой энергии (быстрых нейтронов) . Такую энергию имеют только 60% нейтронов, появляющихся при делении ядра урана-238. Примерно только 1 из 5 образовавшихся нейтронов вызывает деление ядра.

Условия протекания цепной реакции в уране-235:

Объяснение:

4Атомная бомба если так можно выразится является самой "примитивной". В ней используется нестабильное радиоактивное вещество вроде урана, плутония и т. п. Используется цепная реакция распада атомов. В качестве детонации используется обычное взрывчатое вещество. Радиоактивное заражение местности происходит за счет распыления того самого взрывчатого вещества и в малой степени ионизирующего излучения. Основной фактор поражения - взрывная волна.

Водородная бомба, она же термоядерная бомба является наиболее продвинутой и технологичной бомбой. В ней используется энергия неуправляемого термоядерного синтеза. В качестве детонирующего заряда используется ядерный. Поражающая способность состоит как из взрывного действия, так и из радиоактивного излучения. К примеру при взрыве Царь Бомбы (Кузькиной матери) на Новой Земле, взрывная волна обогнула землю 3 раза, в радиусе 700 километров из за воздействия излучения умерли животные. Тротиловой эквивалент Кузькиной матери составлял 50 мегатонн. Были планы по изготовлению 100 мегатонных версий, но от них отказались. Хотя кто знает.. . По ионизирующему излучению может считаться нейтронной бомбой.

Атомных зарядов у нормальных стран нет. Из-за их малой мощности - 20-30 Кт это их предел.

Ториево кобальтовая бомба, может считаться как нейтронной так и в какой то мере грязной бомбой, является саммым страшным изощренным орудием убиства, т. к. основным поражающим фактором является ионизирующее излучение, которое превращает не радиоактивное стабильное вещество в радиоактивное. Создает сильное заражение местности на продолжительный срок. Практически не имеет взрывного эффекта. Т. е. оставляет нетронутыми постройки, деревья и т. п. Такие бомбы не изготавливались и не испытывались по причине бессмыслености опасност

Answer 2

Конечно, я готов ответить на ваши вопросы по физике.

1. Причина различий в энергиях альфа- и бета-частиц при распаде одинаковых ядер:

   • При альфа-распаде выделяется альфа-частица, которая состоит из двух протонов и двух нейтронов. Энергия альфа-частицы остается примерно одинаковой, так как оба протона и два нейтрона покидают ядро сравнительно компактным образом.
   • При бета-распаде происходит превращение нейтрона в протон или, наоборот, протона в нейтрон, сопровождающееся выбросом бета-частицы (электрона или позитрона). Такие процессы связаны с обменом зарядами и изменением массы, что приводит к различным энергиям бета-частиц в разных случаях.

2. Поглощение тепловых нейтронов ядрами 235U:

   • Поглощение тепловых нейтронов ядрами 235U может привести к делению ядра (ядерному расщеплению). В результате этого процесса ядро 235U распадается на два меньших фрагмента, освобождая при этом энергию и дополнительные нейтроны. Этот процесс сопровождается высвобождением большого количества энергии и используется в ядерных реакторах и атомных бомбах.

3. Цепная ядерная реакция:

   • Цепная ядерная реакция - это процесс, в котором продукты одной ядерной реакции являются реактантами следующей реакции. Примером является ядерный распад 235U, при котором высвобождаются дополнительные нейтроны, которые могут вызвать деление других ядер и так далее. Этот процесс используется в ядерных реакторах для поддержания устойчивой цепной реакции.

4. Предел мощности атомного и термоядерного взрывов:

   • Мощность атомного взрыва ограничивается физическими и техническими ограничениями, такими как конструкция бомбы, количество ядерного материала и т.д. Однако в теории, мощность может быть очень высокой.
   • В случае термоядерных (термоядерных синтезных) взрывов, предел мощности также ограничен условиями создания и поддержания достаточно высокой температуры и давления, необходимой для объединения легких ядер в более тяжелые. Достижение устойчивой термоядерной реакции, как в звездах, требует крайне высоких условий, которые сложно создать на Земле.

Обратите внимание, что ответы могут содержать упрощения и общие понятия. Если у вас есть более детальные вопросы или требуется более подробное объяснение, не стесняйтесь спрашивать.