Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

20.3: Ядерні трансформації

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    105799

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Охарактеризуйте синтез трансуранових нуклідів

    Після відкриття радіоактивності область ядерної хімії була створена і стрімко розвивалася протягом початку ХХ століття. Безліч нових відкриттів у 1930-х і 1940-х роках, поряд з Другою світовою війною, об'єднані, щоб вступити в ядерну епоху в середині двадцятого століття. Наука навчилася створювати нові речовини, і виявлено, що певні ізотопи певних елементів мають здатність виробляти безпрецедентну кількість енергії, з потенціалом завдати величезної шкоди під час війни, а також виробляти величезну кількість енергії для потреб суспільства під час миру.

    Синтез нуклідів

    Ядерна трансмутація - це перетворення одного нукліду в інший. Він може відбуватися радіоактивним розпадом ядра, або реакцією ядра з іншою частинкою. Перше рукотворне ядро було вироблено в лабораторії Ернеста Резерфорда в 1919 році шляхом реакції трансмутації, бомбардування одного типу ядер іншими ядрами або нейтронами. Резерфорд бомбардував атоми азоту високошвидкісними частинками α з природного радіоактивного ізотопу радію і спостерігав протони, отримані в результаті реакції:

    \[\ce{^{14}_7N + ^4_2He ⟶ ^{17}_8O + ^1_1H} \nonumber\]

    \(\ce{^1_1H}\)Ядра\(\ce{^{17}_8O}\) і, які виробляються, стабільні, тому подальших (ядерних) змін не відбувається.

    Для досягнення кінетичних енергій, необхідних для вироблення реакцій трансмутації, використовуються пристрої, звані прискорювачами частинок. Ці пристрої використовують магнітне і електричне поля для збільшення швидкостей ядерних частинок. У всіх прискорювачах частинки переміщаються у вакуумі, щоб уникнути зіткнень з молекулами газу. Коли нейтрони потрібні для реакцій трансмутації, їх зазвичай отримують в результаті реакцій радіоактивного розпаду або з різних ядерних реакцій, що відбуваються в ядерних реакторах.

    Прискорювач частинок CERN

    Розташована поблизу Женеви, лабораторія CERN («Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire» або Європейська рада з ядерних досліджень) є головним у світі центром досліджень фундаментальних частинок, що входять до складу речовини. Він містить 27-кілометровий (17 миль) довгий круглий Великий адронний коллайдер (ВАК), найбільший прискорювач частинок у світі (рис.\(\PageIndex{1}\)). У LHC частинки підвищуються до високих енергій, а потім змушені стикатися один з одним або з нерухомими цілями майже зі швидкістю світла. Надпровідні електромагніти використовуються для отримання сильного магнітного поля, яке направляє частинки навколо кільця. Спеціалізовані, спеціально побудовані детектори спостерігають і фіксують результати цих зіткнень, які потім аналізуються вченими ЦЕРН за допомогою потужних комп'ютерів.

    Малюнок