Номер 1, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

1. Какой элемент образуется из ${^{238}_{92}U}$ при бомбардировке медленным нейтроном? Запишите реакцию.

1. Решение:

При бомбардировке ядра урана-238 (${}_{92}^{238}U$) медленным нейтроном (${}_{0}^{1}n$) происходит реакция радиационного захвата. Ядро урана поглощает нейтрон, в результате чего образуется более тяжелый и возбужденный изотоп урана — уран-239 (${}_{92}^{239}U$). Этот процесс описывается следующей ядерной реакцией:

${}_{92}^{238}U + {}_{0}^{1}n \rightarrow {}_{92}^{239}U$

Образовавшийся изотоп уран-239 является нестабильным и радиоактивным, с периодом полураспада $T_{1/2} \approx 23.5$ минуты. Он претерпевает бета-распад, в ходе которого один из нейтронов в ядре превращается в протон с испусканием электрона (${}_{-1}^{0}e$) и электронного антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). В результате этого процесса зарядовое число ядра увеличивается на единицу (с 92 до 93), а массовое число (239) остается неизменным. Таким образом, образуется ядро нового химического элемента — нептуния-239 (${}_{93}^{239}Np$). Реакция этого бета-распада выглядит так:

${}_{92}^{239}U \rightarrow {}_{93}^{239}Np + {}_{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

В свою очередь, изотоп нептуний-239 также является нестабильным (период полураспада $T_{1/2} \approx 2.36$ суток) и тоже испытывает бета-распад. Аналогично предыдущему шагу, один из нейтронов превращается в протон, и образуется изотоп со следующим по порядку атомным номером — плутоний-239 (${}_{94}^{239}Pu$). Реакция второго бета-распада:

${}_{93}^{239}Np \rightarrow {}_{94}^{239}Pu + {}_{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

Изотоп плутоний-239 является долгоживущим (период полураспада около 24110 лет), и его можно считать конечным продуктом в данной цепочке ядерных превращений. Этот процесс является основным промышленным способом получения плутония-239.

Ответ: При бомбардировке урана-238 медленным нейтроном образуется изотоп уран-239, который затем в результате двух последовательных бета-распадов превращается в плутоний-239 через промежуточный элемент нептуний.
Цепочка реакций выглядит следующим образом:
${}_{92}^{238}U + {}_{0}^{1}n \rightarrow {}_{92}^{239}U$
${}_{92}^{239}U \rightarrow {}_{93}^{239}Np + {}_{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$
${}_{93}^{239}Np \rightarrow {}_{94}^{239}Pu + {}_{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$