1. Ядерні реакції – процес перетворення атомних ядер внаслідок їх взаємодії (бомбардування) з елементарними частинками або з іншими ядрами.

2. Закони збереження, що виконуються під час ядерних реакцій:

• Закон збереження енергії

• Закон збереження заряду

• Закон збереження маси

• Закон збереження кількості нуклонів

• Закон збереження імпульсу

1. Види ядерних реакцій

• Реакції захоплення: ядро поглинає бомбардуючу частинку, перетворюючись на більш масивне ядро

• Реакції поглинання ядром бомбардуючої частинки і випускання новоутвореним ядром іншої частинки

• Реакції поділу: захопивши елементарну частинку ядро розпадається на дві більше чатин

• Реакції синтезу: реакції злиття легких ядер в більш масивне ядро

62. Термоядерна реакція – реакція синтезу легких ядер, що відбувається при дуже високій температурі (порядку )

63. Енергетичний вихід ядерної реакції - це енергія, яка виділяється як продукт реакції (або затрачається для здійснення реакції).

Енергетичний вихід ядерної реакції можна знайти як різницю між сумарною масою частинок до реакції і сумарною масою частинок після реакції , помноженими на квадрат швидкості світла в вакуумі.

64. М еханізм поділу ядер урану: після захоплення ядром урану нейтрона в ньому відбувається перегрупування нуклонів, ядро сильно деформується і розпадається на два приблизно однакових ядра і при цьому вилітає кілька зайвих нейтронів (вилітання нейтронів пояснюється тим, що в важких ядрах кількість нейтронів значно більша за ніж в ядрах, які утворюються після поділу урану). «Уламки» ядра урану є теж радіоактивними, оскільки в них відбувається перетворення нейтронів на протони і цей процес супроводжується - випромінюванням.

65. Енергетичний вихід реакції поділу ядра урану: питома енергія зв’язку ядра урану на 1 МеВ менша ніж питома енергія зв’язку ядер, що утворюються після поділу ядра урану. Оскільки до складу ядра урану входить 235 нуклонів, то загальна енергія, яка виділяється в акті поділу одного ядра урану становить близько 200 МеВ.

66. Ланцюгова ядерна реакція – ядерна реакція, в якій частинки, що її спричиняють, утворюються як продукти цієї реакції.

67. Коефіцієнт розмноження нейтронів – відношення кількості нейтронів даного покоління до кількості нейтронів попереднього покоління :

Якщо , відбувається стаціонарна (керована) ланцюгова ядерна реакція

- реакція швидко припиняється

- реакція відбувається в формі вибуху.

68. Критична маса — у ядерній фізиці мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу (тобто при ).

69. Особливості поділу ізотопів урану.

Уран ділиться під впливом будь-яких нейтронів, але особливо добре під впливом теплових або повільних нейтронів

Уран ділиться під впливом швидких нейтронів з енергією приблизно 1 МеВ, повільні нейтрони захоплюються цим ізотопом без поділу, а через певний час новоутворене ядро після кількох -розпадів перетворюється на ядро плутонію який надалі ділиться подібно до - цю властивість 238 – урану використовують в реакторах - розмножувачах

70. Я дерний реактор – пристрій, в якому відбувається керована ланцюгова ядерна реакція, що супроводжується виділенням величезної кількості енергії.

71. Основні елементи ядерного реактора: уранові стержні (ядерне пальне), регулюючі стержні, теплоносій (вода), відбивана система для зменшення втрати нейтронів, захисний кожух.

72. Принцип дії атомної електростанції: теплоносій з реактора йде до парогенератора де віддає свою енергію воді перетворюючи її на пару при високій температурі і тиску. Пара спрямовується до турбіни, з’єднаної з генератором електричного струму. Під впливом пари турбіна обертається і приводить в рух ротор генератора, який виробляє електроенергію. Із турбіни пара потрапляє в конденсор, а потім за допомогою насосів знову перекачується до теплогенератора. Щоб уникнути витоку радіації, контури теплоносія та парогенератора працюють за замкненими циклами. ККД атомних електростанцій приблизно становить 30%.

73. Принцип дії приладів для реєстрації іонізуючого випромінювання: базується на тому, що система для реєстрації іонізуючого випромінювання може знаходитись в нестійкому стані. При незначному збуренні, яке викликає пролітаючи елементарна частинка, починається перехід системи в новий, більш стійкий стан. Цей процес і дозволяє реєструвати елементарні частинки. Також в конструкції реєструючи приладів використовують такі властивості елементарних частинок, як здатність іонізувати атоми речовини, впливати на фотопластинки, викликати свічення деяких речовин.

74. Л ічильник Гейгера – Мюллера. Принципова схема лічильника зображена на малюнку. У скляну трубку вміщено два електроди: анод (тонкий металевий дріт) та циліндричний катод, до яких прикладена постійна напруга. Скляна трубка заповнена інертним газом під зниженим тиском (для збільшення довжини вільного пробігу). Заряджена частинка, потрапляючи в трубку, іонізує газ, викликаючи вторинну іонізацію. На мить між катодом та анодом виникає газовий розряд (струм). Для того, щоб лічильник міг реєструвати наступну частинку, послідовно в коло з ним ввімкнено резистор з великим опором. Як тільки в колі виникає електричний струм, напруга перерозподіляється між трубкою і опором. А різке зменшення напруги між електродами гасить розряд – трубка готова до реєстрації наступної частинки. Імпульс напруги на резисторі подається на реєструючий пристрій.

75. С цинтиляційний лічильник. Принцип його дії полягає у виникненні спалаху на екрані, вкритому люмінесцентною речовиною, в місці потрапляння на нього частинки з дуже високою енергією. На малюнку зображено схему сцинтиляційного лічильника. Заряджена частинка зумовлює спалах люміноформу. Оскільки спалах може бути дуже слабким, його підсилюють, передаваючи його через світловод на фотокатод. Фотони фотоспалаху вибивають з фотокатода електрони, які спрямовуються на перший електрод помножувач (перший динод), вибивають з нього електрони і йдуть до наступного диноду і т. д. Внаслідок багатократного відюивання електронів і поступового підсилення електронного пучка, інтенсивність сигналу можна збільшити в разів.

76. К амера Вільсона дає можливість не тільки реєструвати елементарну частинку, але й спостерігати треки частинок. Принцип дії ґрунтується на конденсації перенасиченої пари на іонах, що утворюються в робочому об’ємі камери вздовж траєкторії руху заряджених частинок. Камера Вільсона являє собою циліндричну посудину з поршнем, заповнену сумішшю повітря з парою води або спирту у стані близькому до насичення. Різке опускання поршня змушує пару адіабатно розширитися. Від цього вона охолоджується і стає перенасиченою. Якщо в цей час через камеру пролітає заряджена частинка, вона іонізує молекули повітря. Утворені іони є центрами конденсації, і на них утворюються крапельки, які роблять «видимою» траєкторію руху частинки. Цю траєкторію можна спостерігати безпосередньо крізь віконце або фотографувати. Щоб підготувати камеру до наступного використання, всередині неї створюють електричне поле, яке притягує іони на електроди де вони нейтралізуються. Фотографії отримані в камері Вільсона дають повнішу інформацію про частинку. За довжиною треку можна визначити її енергію (чим довший трек частинки, тим більша її енергія) і швидкість (чим більше крапельок води утворюється на одиниці довжини треку, тобто чим товщий трек, тим менша швидкість частини). За інших однакових умов трек товщий у тієї частинки, що має більший електричний заряд. Якщо камеру Вільсона помістити в магнітне поле, то на заряджені частинки буде діяти сила Лоренца, яка закручуватиме їх траєкторію, а за радіусом кривизни траєкторії можна визначити питомий заряд ( ) частинки.

77. Бульбашкова камера відрізняється ві амери Вільсона тим, що робочим тілом в неї є не перенасичена пара, а перегріта рідина. У такій рідині на йонах, що утворились під час руху заряджених частинок, утворюються бульбашки пари, які і роблять трек частинки видимим. Перевагу бульбашкової камери порівняно з камерою Вільсона зумовлює більша густина робочої речовини. Внаслідок цього пробіги частинок коротші, і частинки навіть високих енергій застряють у камері.

78. Метод товстошарових фотоемульсій грунтується на тому, що заряджена частинка, рухаючись у фотоемульсії, руйнує молекули фотоемульсії на своєму шляху. При проявленні фотоемульсії трек частинки стає видним. За довжинною і товщиною треку можна оцінити енергію і масу частинки. Треки частинок через велику густину фотоемульсії виходять дуже маленькі . Перевага методу фотоемульсій полягає в тому, що час експозиції може бути як завгодно довгим, що дозволяє реєструвати рідкі вища.

79. Біологічна дія іонізуючого випромінювання на живі тканини пов’язана із збудженням та іонізацією атомів і молекул, а також з утворенням вільних радикалів, які мають високу хімічну активність, тому в клітинах організму утворюються нові хімічні сполуки, руйнуються клітини, порушується їх здатність до поділу. Найчутливіші до іонізуючого випромінювання ядра клітин, які швидко діляться. Тому радіоактивне випромінювання вражає в організмі насамперед кістковий мозок, внаслідок чого порушується процес творення крові. Потім ушкоджуються клітини травного тракту та інших органів. Ураження статевих органів веде до необоротних генетичних змін (мутацій) хромосом, у результаті чого виникають спадкові хвороби та потворства нащадків.

80. Поглинута доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює енергії , яка поглинаєтьсяодиницею маси речовини.

1Гр – це така доза іонізуючого випромінювання, яка при опроміненні речовини масою 1кг передає тілу енергію 1Дж.

Позасистемна одиниця дози опромінення 1рад = 0,01 Гр, 1 Гр = 100 рад

81. Потужність дози опромінення – фізична величина, що показує, яку дозу опромінення отримує тіло за одиницю часу (1 с).

82. Експозиційна доза опромінення - фізична величина, що характеризує іонізуючу здатність опромінення, і показує який електричний заряд утворює радіоактивне випромінювання в одиниці маси тіла

Позасистемна одиниця експозиційної дози – рентген (Р): або

83. Еквівалентна доза опромінення - це фізична величина, що характеризує біологічний ефект впливу радіоактивного випромінювання і дорівнює добутку поглинутої дози опромінення на коефіцієнт ефективності або якості :

Позасистемна одиниця еквівалентної дози опромінення - бер: 1бер = 0,01 Зв, 1 Зв = 100 бер.