Номер 10, страница 21, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

10. Чем отличается ядерный распад от ядерного синтеза?

Ядерный распад и ядерный синтез — это два типа ядерных реакций, в ходе которых высвобождается огромное количество энергии, но они принципиально отличаются друг от друга по своей природе, исходным материалам, продуктам и условиям протекания.

Ядерный распад (деление)

Это процесс, при котором ядро тяжелого, нестабильного атома (например, урана) расщепляется на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления. Этот процесс инициируется, как правило, поглощением нейтрона. В результате реакции, помимо осколков, высвобождаются дополнительные нейтроны и огромное количество энергии. Эти новые нейтроны могут вызвать деление соседних ядер, что приводит к возникновению цепной реакции.

Пример реакции деления ядра урана-235:

$_{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{56}^{141}Ba + _{36}^{92}Kr + 3 \cdot _{0}^{1}n + E$

• Процесс: Расщепление тяжелого ядра.
• Исходные материалы (реагенты): Тяжелые нестабильные ядра (например, $_{92}^{235}U$, $_{94}^{239}Pu$).
• Продукты реакции: Более легкие ядра (широкий спектр изотопов) и нейтроны. Продукты деления, как правило, радиоактивны.
• Условия: Наличие критической массы делящегося вещества и источника нейтронов для запуска реакции.
• Применение: Атомные электростанции (АЭС), атомное оружие.

Ядерный синтез (термоядерная реакция)

Это процесс, при котором два или более легких атомных ядра сливаются, образуя одно более тяжелое ядро. Для того чтобы ядра смогли преодолеть электростатическое отталкивание друг от друга (так как оба заряжены положительно), необходимы экстремальные условия: сверхвысокие температура (десятки и сотни миллионов градусов) и давление. В ходе синтеза выделяется еще больше энергии в расчете на единицу массы, чем при распаде.

Пример реакции синтеза изотопов водорода (дейтерия и трития):

$_{1}^{2}H + _{1}^{3}H \rightarrow _{2}^{4}He + _{0}^{1}n + E$

• Процесс: Слияние легких ядер.
• Исходные материалы (реагенты): Легкие ядра (например, изотопы водорода: дейтерий $_{1}^{2}H$ и тритий $_{1}^{3}H$).
• Продукты реакции: Более тяжелое ядро (например, гелий $_{2}^{4}He$) и элементарные частицы (нейтроны, протоны). Продукты, как правило, стабильны или имеют малый период полураспада.
• Условия: Экстремально высокие температура и давление.
• Применение: Источник энергии звезд (включая Солнце), водородное оружие. Ведутся разработки по созданию управляемых термоядерных реакторов для энергетики будущего (проект ИТЭР).

Ответ:

Основное отличие заключается в том, что ядерный распад — это процесс расщепления одного тяжелого ядра на несколько более легких, а ядерный синтез — это, наоборот, процесс слияния нескольких легких ядер в одно более тяжелое. Следовательно, они используют разное "топливо": распад — тяжелые элементы (уран, плутоний), а синтез — легкие (изотопы водорода). Условия протекания реакций также кардинально различны: синтез требует экстремальных температур и давлений (как в звездах), в то время как распад может происходить в гораздо более "мягких" условиях. Наконец, с точки зрения экологии, продукты распада представляют собой долгоживущие радиоактивные отходы, в то время как основной продукт синтеза (гелий) безопасен и нерадиоактивен, что делает термоядерную энергетику потенциально более чистой.