- •Для студентов высших учебных заведений,
- •Введение
- •1. Общие указания
- •2. Правила оформления заданий и решения задач
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Число нейтронов в ядре
- •От массового числа a
- •Примеры решения задач
- •Энергия связи
- •Подставим числовые значения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Взаимодействие рентгеновского и -излучения с веществом
- •Эффект образования электронно-позитронных пар
- •Взаимодействие заряженных частиц с веществом
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Дано: Решение
- •Анализ решения задачи
- •Решение
- •Решение
- •Как объяснить этот результат?
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Дано: Решение
- •Дано: Решение
- •Импульс тела связан с его кинетической энергией соотношением
- •Решение
- •Практический вывод
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие № 5
- •Для расчета реакторов на тепловых нейтронах большое значение имеет знание констант для нейтронов теплового спектра.
- •Величины стандартных сечений для некоторых нуклидов
- •Примеры решения задач
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •6.3. Энергетические спектры нейтронов
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Диффузионные свойства важнейших замедлителей представлены в табл. 7.1.
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие № 8 Теория деления ядра
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Распределение энергии деления ядра при делении его тепловыми нейтронами
- •Среднее число вторичных нейтронов, испускаемых на один акт деления
- •Элементарная теория деления Энергия деления. Параметр деления
- •Свойства осколков деления
- •Физические процессы отравления ядерного топлива
- •Энергетический спектр нейтронов деления
- •Мгновенные и запаздывающие нейтроны деления
- •Цепная реакция деления Практическое осуществление самоподдерживающейся цепной реакции деления
- •Определение коэффициента размножения в бесконечной размножающей среде. Формула четырех сомножителей
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Число ядер равно
- •Решение
- •Решение Тепловая энергия, выделившаяся за 1с работы реактора:
- •Следовательно, полный поток нейтрино:
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •По ядерной, нейтронной физике (задачи занятий № 6, № 7 и № 8 выполняют только студенты обучающиеся по специальности 7.090506)
- •Литература
- •Приложение
- •Масса нейтральных атомов
- •Периоды полураспада радиоактивных изотопов
- •Линейный коэффициент ослабления g-излучения в узком пучке
- •Экспериментальные данные по возрасту тепловых нейтронов
- •Массы и энергии покоя некоторых элементарных частиц
- •Ирина Васильевна Вах Геннадий Яковлевич Мерзликин
- •По ядерной и нейтронной физике
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1. Определить энергию ядерных реакций:
1) ; 2).
Ответ: МэВ;МэВ.
Задача 2. Определить порядковый номер и массовое число частицы, обозначенной буквой х в символической записи ядерной реакции . Вычислить энергию данной реакции.
Ответ: ;Q = - 1,825 МэВ.
Задача 3. Определить энергию ядерных реакций:
1) ; 2). Освобождается или поглощается энергия в этих реакциях?
Ответ: = 2,8 МэВ; = 1,05 МэВ. Поглощается в обоих случаях.
Задача 4. При взаимодействии -кванта с дейтоном дейтон может распадаться на нуклоны. Написать уравнение ядерной реакции и определить минимальную энергию -кванта, способного вызвать такую реакцию.
Ответ: ;Еmin= 2,23 МэВ.
Задача 5. Определить энергию ядерной реакции , если известно, что энергия связи ядраравна 58,16 МэВ, а ядраравна 64,98 МэВ.
Ответ: Q = 6,82 МэВ.
Задача 6. Найти энергию ядерной реакции , если энергии связи ядраравна 104,66 МэВ, а ядраравна 105,29 МэВ.
Ответ: Q = 0,63 МэВ.
Задача 7. Определить суммарную кинетическую энергию ядер, образовавшихся в результате реакции , если кинетическая энергия дейтона равна 1,5 МэВ. Ядро-мишеньсчитать неподвижным.
Ответ: Еk = 6,7 МэВ.
Задача 8. При ядерной реакции освобождается энергия 5,7 МэВ. Пренебрегая кинетическими энергиями ядерии принимая их суммарный импульс равным нулю, определить кинетические энергии ядер – продуктов реакции.
Ответ: МэВ;МэВ.
Задача 9. Пренебрегая кинетическими энергиями ядер дейтерия и принимая их суммарный импульс равным нулю, определить кинетические энергии и импульсы ядер – продуктов реакции
.
Ответ: МэВ;МэВ;
Задача 10. Найти энергии ядерных реакций:
1) ; 2).
Ответ: МэВ;= 23,8 МэВ.
Задача 11. Найти энергии ядерных реакций:
1) ; 2).
Ответ: МэВ;8,11 МэВ.
Задача 12. Найти наименьшее значение энергии - кванта, достаточное для осуществления ядерной реакции .
Ответ: h = 2,2 МэВ.
Задача 13. Реакция идет при бомбардировке бора тепловыми нейтронами, скорость которых очень мала. 1) Найти энергию, выделяющуюся в этой реакции; 2) Считая ядронеподвижным и пренебрегая скоростями нейтронов, найти скорость и кинетическую энергию-частицы.
Ответ: 1) Q = 2,8 МэВ; 2) V = 9,3 . 106 м/с, = 1,8 МэВ.
Задача 14. При бомбардировке ядер протонами образуются две-частицы. Энергия каждой -частицы в момент их образования равна 9,15 МэВ. Чему равна энергия бомбардирующих протонов?
Ответ: Еp = 1 МэВ.
Задача 15. При бомбардировке ядра дейтонами образуются две-частицы, разлетающиеся симметрично под углом к направлению скорости бомбардирующих дейтонов. 1) Найти кинетическую энергию образующихся -частиц, если известно, что энергия бомбардирующих дейтонов равна 0,2 МэВ; 2) Найти угол .
Ответ: 1) Еk = 11,29 МэВ; 2) 870.
Задача 16. Искусственный изотоп азота получается бомбардировкой ядер углеродадейтонами. 1) Написать уравнение ядерной реакции; 2) Найти количество тепла, поглощенное в этой реакции, и ее порог.
Ответ: 1) Q = 0,3 МэВ; 2) Wпорог = 0,35 МэВ.
Задача 17. Найти суммарную кинетическую энергию продуктов реакции при пороговом значении кинетической энергии дейтонов. Ядра углерода считать неподвижными.
Ответ: Е = Епорог + Q = 0,05 МэВ.
Задача 18. В верхних слоях атмосферы под действием космического излучения проходят две следующие реакции и. Определить частицуx в этих формулах и вычислить энергию каждой из этих реакций.
Ответ: Q1 = 0,624 МэВ, х = ; Q2 = 4,015 МэВ, х = .
Задача 19. Определить энергию быстрых нейтронов, возникающих в результате реакции .
Ответ: 5,31 МэВ.
Задача 20. Вычислить энергию ядерной реакции . Освобождается или поглощается эта энергия?
Ответ: Q = 18,6 МэВ. Высвобождается.
Задача 21. Сколько тепла выделяется при образовании 1 г из протонов и нейтронов?
Ответ: Q = 15,5.1023 МэВ.
Задача 22. В результате распада плутония испустилась-частица и образовалось ядро . Затем эта-частица была захвачена ядром , в результате чего образовалось ядрои нейтрон. Определить кинетическую энергию нейтрона.
Ответ: Q = 1,84 МэВ.
Задача 23. Определить наименьшую кинетическую энергию -частицы, при которой возможна реакция .
Ответ: Wk = 1,59 МэВ.
Задача 24. Ядро атома фтора , захватывая нейтрон, превращается в ядро кислорода, излучая при этом частицу. Написать уравнение данной реакции и определить ее энергию.
Ответ: Q = - 5,76 МэВ.
Задача 25. Ядро атома серебра при облучении ядрами трития (тритонами) превращается в ядро атома палладия, излучая при этом -частицу. Написать уравнение ядерной реакции и определить ее энергию. Молярная масса природного палладия 105,90285 а.е.м.
Ответ: Q = 16,46 МэВ.
Задача 26. Найти тепловой эффект реакции , если известно, что энергия связи на один нуклон в ядрахиравны соответственно 5,6 и 7,06 МэВ/нуклон.
Ответ: Q = 17,28 МэВ.
Задача 27. Найти энергию термоядерных реакций.
1) ;
2)
Ответ: 1) Q = 18,3 МэВ; 2) Q = 4,02 МэВ.
Задача 28. Известно, что примерно на 6000 молекул обычной воды приходится 1 молекула тяжелой воды D2О. Какая энергия выделится при сжигании всего дейтерия, содержащегося в 1 л воды, в термоядерном реакторе? Какому количеству бензина эквивалентен по энергии 1 л воды, если при сжигании 1 кг бензина выделяется 13 кВт - ч энергии?
Ответ: Q = 3,6 . 103 кВт-ч; т = 277 кг бензина.
Задача 29. Какое количество энергии выделится при образовании 1 кг гелия при термоядерной реакции синтеза дейтерия и трития? Какое количество угля необходимо сжечь для получения такого количества энергии? Калорийность угля 3 . 107 Дж/кг.
Ответ: Q = 1,68 . 1012 Дж.