Номер 11.135, страница 225 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций - номер 11.135, страница 225.

Условие.

11.135. В результате поглощения нейтрона изотопом тория $_{90}^{232}\text{Th}$ (которого очень много в земной коре) и двух последующих $\beta^{-}$-распадов получается изотоп, используемый в качестве ядерного горючего. Определите порядковый номер и число нуклонов получаемого изотопа. Запишите соответствующие реакции.

Решение.

Решение

Процесс превращения изотопа тория-232 в ядерное горючее состоит из трех последовательных этапов: поглощение нейтрона и два бета-минус распада.

1. Поглощение нейтрона. Ядро тория-232 ($_{90}^{232}Th$) захватывает один нейтрон ($_{0}^{1}n$). В результате массовое число ядра увеличивается на единицу (с 232 до 233), а зарядовое число (количество протонов) остается прежним (90). Образуется более тяжелый изотоп тория — торий-233. Реакция выглядит следующим образом:

$_{90}^{232}Th + _{0}^{1}n \rightarrow _{90}^{233}Th$

2. Первый $\beta^-$-распад. Изотоп тория-233 нестабилен и претерпевает бета-минус распад. В ходе этого процесса один из нейтронов в ядре превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}e$) и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). Массовое число ядра не изменяется (остается 233), а зарядовое число увеличивается на единицу (с 90 до 91). Элемент с порядковым номером 91 — это протактиний (Pa). Уравнение реакции:

$_{90}^{233}Th \rightarrow _{91}^{233}Pa + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

3. Второй $\beta^-$-распад. Образовавшийся изотоп протактиния-233 также нестабилен и подвергается второму бета-минус распаду. Процесс аналогичен предыдущему: массовое число остается равным 233, а зарядовое число снова увеличивается на единицу (с 91 до 92). Элемент с порядковым номером 92 — это уран (U). Конечным продуктом является изотоп уран-233, который является делящимся материалом и используется как ядерное горючее. Уравнение реакции:

$_{91}^{233}Pa \rightarrow _{92}^{233}U + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

Таким образом, конечным изотопом является уран-233 ($_{92}^{233}U$). Его порядковый номер равен 92, а число нуклонов (массовое число) равно 233.

Ответ: Порядковый номер получаемого изотопа Z = 92, число нуклонов A = 233. Искомый изотоп — уран-233 ($_{92}^{233}U$).
Соответствующие реакции:
$_{90}^{232}Th + _{0}^{1}n \rightarrow _{90}^{233}Th$
$_{90}^{233}Th \rightarrow _{91}^{233}Pa + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$
$_{91}^{233}Pa \rightarrow _{92}^{233}U + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$