Номер 9, страница 192 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14.13. Ядерные реакции. Термоядерные реакции. Цепная реакция деления ядер. 14. Квантовая физика - номер 9, страница 192.

Решение.

Решение 2.

Самопроизвольное (спонтанное) деление — это вид радиоактивного распада, характерный для очень тяжёлых атомных ядер, таких как изотопы урана, плутония или калифорния. В ходе этого процесса нестабильное ядро спонтанно, без внешнего воздействия, распадается на несколько более лёгких частей.

Продуктами такого деления являются:

1. Два (в редких случаях три) осколка деления. Это ядра новых, более лёгких химических элементов, расположенных обычно в середине периодической таблицы Менделеева. Например, при делении ядра урана-235 могут образовываться ядра бария ($$Ba$$) и криптона ($$Kr$$), или ксенона ($$Xe$$) и стронция ($$Sr$$), и многие другие пары. Важной особенностью является то, что деление чаще всего происходит асимметрично, то есть образуются осколки с разной массой. Наиболее вероятное отношение масс осколков составляет примерно 2:3. Сами осколки деления, как правило, содержат избыток нейтронов, что делает их нестабильными (радиоактивными), и они в дальнейшем претерпевают серию бета-распадов до тех пор, пока не превратятся в стабильные изотопы.
2. Несколько свободных нейтронов. Обычно в одном акте деления испускается от 2 до 3 нейтронов. Эти нейтроны играют ключевую роль в поддержании цепной ядерной реакции в ядерных реакторах и ядерном оружии.
3. Гамма-кванты (γ-излучение). Часть освобождающейся энергии уносится электромагнитным излучением высокой энергии.
4. Большое количество энергии (около 200 МэВ на один акт деления), которая выделяется в основном в виде кинетической энергии осколков деления и нейтронов.

Таким образом, процесс самопроизвольного деления можно представить общей формулой:

$$ {^A_Z}X \rightarrow {^{A_1}_{Z_1}}Y_1 + {^{A_2}_{Z_2}}Y_2 + k \cdot {^1_0}n + \gamma $$

где $$ {^A_Z}X $$ — исходное тяжёлое ядро, $$ {^{A_1}_{Z_1}}Y_1 $$ и $$ {^{A_2}_{Z_2}}Y_2 $$ — осколки деления, $$ k $$ — число испущенных нейтронов ($$ {^1_0}n $$), а $$ \gamma $$ — гамма-излучение. При этом соблюдаются законы сохранения массового числа ($$ A = A_1 + A_2 + k $$) и заряда ($$ Z = Z_1 + Z_2 $$).

Ответ: При самопроизвольном делении атомного ядра образуются два (реже три) более лёгких ядра (осколки деления), которые являются ядрами элементов из середины таблицы Менделеева, а также несколько свободных нейтронов и гамма-кванты. Этот процесс сопровождается выделением значительного количества энергии.