Радиация вокруг нас (ликбез)

Примеры применения в технике

В настоящее время радиоактивные изотопы широко применяют в различных сферах научной и практической деятельности: технике, медицине, сельском хозяйстве, средствах связи, военной области и в некоторых других. При этом часто используют так называемый метод меченых атомов.

Интересным применением радиоактивности является метод датирования археологических и геологических находок по концентрации радиоактивных изотопов. Наиболее часто используется радиоуглеродный метод датирования.

Нестабильный изотоп углерода возникает в атмосфере вследствие ядерных реакций, вызываемых космическими лучами. Небольшой процент этого изотопа содержится в воздухе наряду с обычным стабильным изотопом. Растения и другие организмы потребляют углерод из воздуха, и в них накапливаются оба изотопа в той же пропорции, как и в воздухе.

После гибели растений они перестают потреблять углерод, и нестабильный изотоп в результате β-распада постепенно превращается в азот с периодом полураспада 5730 лет. Путем точного измерения относительной концентрации радиоактивного углерода в останках древних организмов можно определить время их гибели.

Ядерное оружие считается наиболее эффективным в истории человечества по соотношению стоимости и эффективности: годовые затраты на разработку, испытания, изготовление и поддержание в эксплуатации такого оружия составляют от 5 до 10 % военного бюджета России — страны с уже сформированным ядерным производственным комплексом, развитой атомной энергетикой и наличием парка суперкомпьютеров для математического моделирования ядерных взрывов.

Типы ядерных реакторов

Типы ядерных реакторов

Есть и другие применения ядерных реакторов. Около 200 малых ядерных реакторов используются примерно для 150 кораблей, в основном подводных лодок, ледоколов и авианосцев. Они могут оставаться в море в течение длительного времени без необходимости дозаправки. В российской Арктике, где условия эксплуатации выходят за рамки возможностей обычных ледоколов, очень мощные атомные суда работают круглый год.

Тепло, производимое ядерными реакторами, также можно использовать напрямую, а не для выработки электроэнергии. В Швеции, России и Китае, например, избыточное тепло используется для обогрева зданий. Ядерное тепло можно также использовать для различных промышленных процессов, таких как опреснение воды. Ядерное опреснение, вероятно, станет основной областью роста в следующем десятилетии.

Высокотемпературное тепло ядерных реакторов, вероятно, будет использоваться в некоторых промышленных процессах в будущем, особенно для производства водорода.

Свойства и применение

Также радий — химический элемент, который формирует ряд солей. Известны его нитриды, хлориды, сульфаты, нитраты, карбонаты, фосфаты, хроматы. Также есть двойные соли с вольфрамом и бериллием.

То, что радий-226 может быть опасен для здоровья, его первооткрыватель Пьер Кюри узнал не сразу. Однако сумел убедиться в этом, когда провел эксперимент: сутки он ходил с привязанной к плечевой части руки пробиркой с металлом. На месте контакта с кожей появилась незаживающая язва, избавиться от которой ученый не мог больше двух месяцев. От своих экспериментов над явлением радиоактивности супруги не отказались, поэтому и умерли оба от большой дозы облучения.

Помимо отрицательного значения, существует и ряд областей, в которых радий-226 находит применение и приносит пользу:

1. Индикатор смещения уровня океанских вод.
2. Используется для определения количества урана в породе.
3. Входит в состав осветительных смесей.
4. В медицине используется для формирования лечебных радоновых ванн.
5. Применяют с целью снятия электрических зарядов.
6. С его помощью проводится дефектоскопия литья и свариваются швы деталей.

Внутри реактора

Ядерные электростанции и электростанции, работающие на ископаемом топливе, аналогичной мощности имеют много общего. Оба требуют тепла для производства пара для привода турбин и генераторов. Однако на атомной электростанции расщепление атомов урана заменяет сжигание угля или газа. В ядерном реакторе урановое топливо собрано таким образом, что может быть достигнута управляемая цепная реакция деления. Тепло, создаваемое расщеплением атомов U-235, затем используется для производства пара, который вращает турбину, приводя в движение генератор, производя электричество. Цепная реакция, происходящая в активной зоне ядерного реактора, контролируется стержнями, которые поглощают нейтроны и которые могут быть вставлены или извлечены, чтобы установить реактор на требуемый уровень мощности. Топливные элементы окружены веществом, называемым замедлителем, чтобы замедлить скорость испускаемых нейтронов и, таким образом, позволить цепной реакции продолжаться. Вода, графит и тяжелая вода используются в качестве замедлителей в различных типах реакторов. Из-за типа используемого топлива (т. е. Концентрации U-235), в случае серьезной неисправленной ошибки в реакторе топливо может перегреться, и оно плавится.

Свойства радиоактивных изотопов

Химические свойства радиоактивного изотопа аналогичны свойствам нерадиоактивного стабильного изотопа того же элемента; однако он нестабилен из-за избыточной ядерной энергии.

Ядро радиоактивного изотопа имеет дополнительный нейтрон и, следовательно, имеет более высокую атомную массу, но имеет такое же количество электронов, как и у стабильного изотопа. Поскольку химическая реакция зависит от электронов, химические свойства одинаковы для всех изотопов элемента.

альфа-распад; Кредит изображения: википедия

Избыточная энергия радиоизотопа высвобождается посредством распада альфа-, бета- или гамма-излучения. Радиационный распад радиоизотопа приводит к образованию изотопа другого элемента или того же элемента, который может быть как стабильным, так и нестабильным изотопом. Если полученный изотоп нестабилен, происходит дальнейший распад, пока он не станет стабильным элементом. Одновременный распад нестабильного радиоактивного изотопа также называют цепочкой его распада.

Цепь распада тория; Кредит изображения:  

Все радиоактивные изотопы определяются периодом полураспада или количеством времени, которое требуется для распада до 50% исходной массы. Период полураспада радиоизотопов специфичен для каждого изотопа, и это свойство используется в различных научных исследованиях, от определения возраста мертвого органического материала до определения возраста горных пород, грунтовых вод и т. д.

Некоторые радиоизотопы имеют период полураспада от нескольких секунд до минут, в то время как другие имеют период полураспада, равный возрасту Вселенной.

Универсальное лекарство или яд

Новым излучением, вызывающим ожоги, на заре открытия радиоактивности попытались оперативно лечить опухоли. Нетрадиционная медицина пошла дальше и объявила радиоактивные вещества панацеей. Обнаруженные в горячих источниках, они якобы придавали воде лечебные свойства, обещая умственное и физическое здоровье. В начале XX века появились коммерческие продукты с радиоактивными элементами: посуда, косметика, лекарства, средства гигиены и светящиеся краски.

Заявленный положительный эффект сомнителен: польза малых порций радиации современными исследователями однозначно не доказана, а опасность больших доз сомнений не вызывает. Их воздействие провоцирует нарушения обменных процессов, инфекционные осложнения и лейкемию. Префикс «лучевой» дал начало ряду новых терминов: лучевой ожог, лучевое бесплодие, лучевая катаракта, лучевая болезнь.

Иногда в средствах массовой информации раздувается настоящая радиационная истерия, создавая образ беспощадного врага: незримого, коварного и смертельно опасного. К таким выпадам надо относиться спокойно и осознанно: наукой ещё не открыты механизмы злокачественных перерождений тканей от внешних воздействий, но известен реальный ущерб, который наносят здоровью выбросы сталелитейных заводов и химических предприятий.

В обычной жизни вероятность контакта с источником радиации, угрожающим здоровью, чрезвычайно мала. О радиоактивности стоит задуматься, если ожидается:

• покупка земельного участка, квартиры или дома;
• проведение строительных и отделочных работ;
• выбор и приобретение материалов для ремонта;
• благоустройство прилегающей территории (газонные почвогрунты, покрытия спортивных площадок, тротуарная плитка).

Экспериментально рассчитано, что в ближайшие пятьдесят лет загрязнение от аварии на Чернобыльской АЭС в общей дозе, получаемой населением заражённых областей, не превысит 2%, зато на долю естественной радиоактивности придётся до 60% этого количества.

Понятие радиоактивности

Радиоактивностью называю «умение» атомов некоторых изотопов расщепляться и создавать этим излучения. Термин «радиоактивность» появился не сразу. Изначально такое излучение называли лучами Беккереля, в честь ученого, открывшего его в работе с изотопом урана. Уже теперь мы называем этот процесс термином «радиоактивное излучение».

В этом достаточно сложном процессе изначальный атом превращается в атом совсем другого химического элемента. За счет выбрасывания альфа- или бета-частиц, массовое число атома изменяется и, соответственно, это перемещает его по таблице Д. И. Менделеева. Стоит заметить, что массовое число изменяется, но сама масса остается практически такой же.

Опираясь на данную информацию, можем немного перефразировать определение понятия. Итак, радиоактивность — это также способность неустойчивых ядер атомов самостоятельно превращаться в другие, более стабильные и устойчивые ядра.

Искусственные источники радиации

Искусственные источники увеличивают дозу радиационного воздействия от естественных источников как для отдельных людей, так и для всего населения Земли.

Медицина

В среднем на нее выпадает 98% радиационного воздействия от всех искусственных источников радиации . В здравоохранении используется рентгенография, магнитно-резонансная томография, ультразвуковое исследование.

В последнее время распространение получила ядерная медицина. Это комплекс процедур, предполагающих введение радиоактивных веществ внутрь организма с целью исследовать структуру или функцию органа.

Зеленая экономика

Почти вечный движок на энергии атома: вызовы ядерной энергетики

Для лечения злокачественных и доброкачественных опухолей используется радиотерапия. Ионизирующему излучению подвергается весь организм. Еще один метод — брахитерапия — предполагает размещение металлических или герметичных радиоактивных источников внутри тела.

Ядерные реакторы

Так называется оборудование, с помощью которого выделяется энергия. Это происходит за счет особой химической реакции — деления ядер урана. Она может использоваться для производства электричества на атомных электростанциях. Это высокоэкологичный способ получения энергии, без токсичных отходов.

Производство электроэнергии атомными электростанциями вызывает много вопросов: при нормальном функционировании оно вносит малый вклад в глобальное радиационное воздействие. Но катастрофа случается, когда на предприятии происходит форс-мажор. Подобное было в 1986 году во время взрыва Чернобыльской АЭС. Последствия катастрофы ощущаются до сих пор, хоть и прошло уже 35 лет.

Вредные радиоактивные вещества, примеры и предостережения

Самое опасное радиоактивное вещество — это Полоний-210. Из-за излучения вокруг него даже видно своеобразную светящуюся «ауру» голубого цвета. Стоит сказать о том, что существует стереотип, будто все радиоактивные вещества светятся. Это совсем не так, хотя и встречаются такие варианты, как Полоний-210. Большинство радиоактивных веществ внешне совсем не подозрительные.

Самым радиоактивным металлом на данный момент считают ливерморий. Его изотопу Ливерморию-293 достаточно 61 миллисекунды, чтобы распасться. Это выяснили еще в 2000 году. Немного уступает ему унунпентий. Время распада Унунпентия-289 составляет 87 миллисекунды.

Также интересный факт состоит в том, что одно и то же вещество может быть как безвредным (если его изотоп стабильный), так и радиоактивным (если ядра его изотопа вот-вот разрушатся).

Вариант 1

1. β-излучение — это

1) вторичное радиоактивное излучение при начале цепной реакции
2) поток нейтронов, образующихся в цепной реакции
3) электромагнитные волны
4) поток электронов

2. При изучении строения атома в рамках модели Резерфорда моделью ядра служит

1) электрически нейтральный шар
2) положительно заряженный шар с вкраплениями электронов
3) отрицательно заряженное тело малых по сравнению с атомом размеров
4) положительно заряженное тело малых по сравнению с атомом размеров

3. В ядре элемента 238₉₂U содержится

1) 92 протона, 238 нейтронов
2) 146 протонов, 92 нейтрона
3) 92 протона, 146 нейтронов
4) 238 протонов, 92 нейтрона

4. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Атому 13₅В соответствует схема

5. Элемент A_ZX испытал α-распад. Какой заряд и массовое число будет у нового элемента Y?

1) A_ZY
2) A-4_Z-2Y
3) A_Z-1Y
4) A+4_Z-1Y

6. Укажите второй продукт ядерной реакции

9₄Be + 4₂He → 12₆C + …

1) 1n
2) 4₂He
3) _-1е
4) 2₁H

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Явление радиоактивности
Б) Открытие протона
В) Открытие нейтрона

УЧЕНЫЕ

1) Д. Чедвик
2) Д. Менделеев
3) А. Беккерель
4) Э. Резерфорд
5) Д. Томсон

8. Определите энергию связи ядра изотопа дейтерия 2₁Н (тяжелого водорода). Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра дейтерия 2,0141 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-21 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

13₆C_(13,003354) + 1₁H_(1,00783) → 14₇N_(14,00307)

Вычислите энергетический выход ядерной реакции. Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Лекарственные

Радиоактивные изотопы используются в медицине в диагностических и лечебных целях. Некоторые радиоактивные изотопы служат индикаторами для диагностики заболеваний, поскольку они имеют те же характеристики, что и атомы нерадиоактивных элементов.

Йод-131 используется в медицине для определения сердечного выброса и объема плазмы. Но наиболее важным применением йода-131 является измерение активности щитовидной железы, поскольку гормоны щитовидной железы несут йод.

Фосфор-32 используется для определения наличия злокачественных опухолей, поскольку раковые клетки, как правило, поглощают больше фосфата, чем нормальные клетки. Технеций-99 используется при определении анатомического строения органов.

Кобальт-60 и цезий-137 — это высокопроникающие гамма-излучатели, используемые для уничтожения раковых клеток с минимальным повреждением соседних клеток.

Биологическая роль

Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.

В начале XX века радий даже считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средства для повышения тонуса и потенции.

Вариант 2

1. γ-излучение — это

1) поток ядер гелия
2) поток протонов
3) поток электронов
4) электромагнитные волны большой частоты

2. Планетарная модель атома обоснована

1) расчетами движения небесных тел
2) опытами по электризации
3) опытами по рассеянию α-частиц
4) фотографиями атомов в микроскопе

3. В какой из строчек таблицы правильно указана структура ядра олова 110₅₀Sn?

	р — число протонов	n — число нейтронов
1)	110	50
2)	60	50
3)	50	110
4)	50	60

4. Число электронов в атоме равно

1) числу нейтронов в ядре
2) числу протонов в ядре
3) разности между числом протонов и нейтронов
4) сумме протонов и электронов в атоме

5. Какой порядковый номер в таблице Менделеева имеет элемент, который образуется в результате β-распада ядра элемента с порядковым номером Z?

1) Z + 2
2) Z + 1
3) Z − 2
4) Z − 1

6. Какая бомбардирующая частица X участвует в ядерной реакции

X + 11₅B → 14₇N + 1n

1) α-частица 4₂He
2) дейтерий 2₁H
3) протон 1₁H
4) электрон _-1е

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) Энергия покоя
Б) Дефект массы
В) Массовое число

ФОРМУЛЫ

1) Δmc2
2) (Zm_p + Nm_n) − M_я
3) mc2
4) Z + N
5) A − Z

8. Определите энергию связи ядра гелия 4₂Не (α-частицы). Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра гелия 4,0026 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

7₃Li_(7,061) + 2₁H_(2,0141) → 8₄N_(8,0053) + 1n_(1,0087)

Какая энергия выделяется в этой реакции? Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Ядерные реакторы

Это установка, способная вызывать продолжительные цепные реакции. Они используются для: производства тепла, используемого для выработки электроэнергии для различных нужд населения. Они также используются для производства материалов, предназначенных для морских ядерных двигателей, искусственных спутников и ракет.

Они позволяют трансмутировать химические элементы для создания радиоактивных изотопов; например, америций, используемый в детекторах дыма, и кобальт-60 для медицинского применения. И, наконец, эти реакторы производят плутоний для ядерного оружия и топливо для других реакторов.

Виды радиоактивного излучения

• α-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц (ядер гелия). Вследствие положительного заряда α-частицы отклоняются электрическим и магнитным полями;
• β-излучение — это поток быстрых электронов. Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. Из-за наличия отрицательного заряда электроны отклоняются электрическим и магнитным полями в противоположную сторону по сравнению с α-частицами;
• γ-излучение — это фотоны, т. е. электромагнитное излучение, несущее энергию. Оно не отклоняется электрическим и магнитным полями. Параметры ядра при излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец — конечный продукт распада.

Как они образуются.

При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами. Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными – в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар. К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире. Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей.

История создания советского ядерного оружия

Советский Союз стал второй после США ядерной державой, вооружившись атомным оружием в 1949 году. Дальнейшее промедление в этом вопросе со стороны СССР могло существенно изменить его внешнеполитическое положение, поскольку в любом последующем вооруженном конфликте советы были обречены на поражение. И несмотря на то, что разработка ядерных боеголовок началась в СССР ещё в 1942 году, у советских физиков явно не хватало знаний для создания работающего оружия.

Но своевременная вербовка иностранных специалистов, и успешная работа разведки, сделали своё дело. «Манхэттенский проект» и его результат бомба «Толстяк» стали прототипом для создания отечественной боеголовки РДС-1. Четыре года – именно столько времени понадобилась советским специалистам, чтобы создать атомную бомбу собственного производства, пусть и по примеру американского образца.

Это период был сокращён, как минимум, вдвое, благодаря деятельности отечественных разведчиков. Во многие научные и исследовательские центры США, занимающиеся разработкой и созданием бомбы, были внедрены советские агенты. Среди их числа оказался и Клаус Фукс, один из главных участников «Манхэттенского проекта». Это привело к тому, что меньше, чем через 2 недели после сборки американской атомной боеголовки, ее описание оказалось в Москве.

Здесь в 1940 году было открыто такое явление, как деление урана, которое происходит спонтанно. Изучалась также реакции урана и плутония под действием различных частиц. В 1946 году процесс получения плутония из урана стал максимально понятным. Технология была задокументирована, и взята на вооружение.

Какие частицы необходимо помнить для сдачи ОГЭ

Чтобы перейти к практике и научиться решать хитрые задания, сначала нужно вспомнить теорию, связанную с ними.

Таблица основных частиц, которые встречаются в каждом варианте ОГЭ

Вспомним, что химические элементы обозначаются в виде ,  где

• X – название химического элемента
• А – массовое число, равное сумме протонов и нейтронов
• Z – зарядовое число, равное числу протонов в ядре

Давайте раз и навсегда узнаем, что скрывается за числами рядом с названием каждого элемента. Рассмотрим пример углерода:

• 6 — это порядковый номер и зарядовое число Z. Таким образом, в ядре атома углерода 6 протонов. Z=6.
• 12,011 — это атомная масса. Мы будем его округлять до 12 и называть массовым числом A, то есть суммой протонов и нейтронов. A=12.
• Получается, в ядре атома углерода 6 протонов и 6 нейтронов.

Откуда берётся естественный радиационный фон

Существует такое понятие как естественный радиационный фон — это небольшой уровень радиации, существующий на нашей планете, от которого никуда не деться. Среднемировой дозой облучения от естественных источников считается 2.4 мЗв в год (с разбросом от 1 до 10 мЗв).
То есть, в среднем, от естественных источников каждый год дозу в 2.4 мЗв получает каждый человек, кто-то больше, кто-то меньше, но в среднем — столько. Напомню, 1 миллизиверт меньше 1 зиверта в тысячу раз.
Основными составляющими естественного фона являются:

• от 0.3 до 1 мЗв (в среднем, 0.4) от космических и солнечных лучей (значение увеличивается с ростом высоты над уровнем моря, т.к. слабеет магнитное поле Земли, которое нас защищает);
• от 0.3 до 0.6 мЗв (в среднем, 0.5) от радионуклидов (радиоактивных веществ) в природе (почве, стройматериалах и т.д.);
• от 0.2 до 0.8 мЗв (в среднем, 0.3) от радионуклидов, попадающих в организм с пищей и водой;
• от 0.2 до 10 мЗв (в среднем, 1.2) от радона (радиоактивный газ) в атмосфере.

Оно вылупилось

У нас, напомним, не прошло и двух микросекунд, а уже столько сделано важных дел: взорвали атомную бомбу, подожгли с её помощью термоядерное горючее и, если было надо, заставили делиться аполитичного пофигиста — уран-238

Последнее, кстати, важно: на нём можно сильно разогнать мощность устройства. Но и грязи в окружающую среду полетит много. Правда, на этомкрасивая физика» гигантов научной мысли середины XX века заканчивается

Теперь вся эта первозданная стихия готова излиться наружу, за призрачные границы того, что ещё недавно было корпусом бомбы

Правда, на этомкрасивая физика» гигантов научной мысли середины XX века заканчивается. Теперь вся эта первозданная стихия готова излиться наружу, за призрачные границы того, что ещё недавно было корпусом бомбы.

И вот там дальше начнет развиваться огненный шар, а потом возникают и поражающие факторы ядерного взрыва. Но о них — потом.

Вариант 3

1. α-излучение — это

1) поток ядер гелия
2) поток протонов
3) поток электронов
4) электромагнитные волны большой частоты

2. В опыте Резерфорда большая часть α-частиц свободно проходит сквозь фольгу, практически не отклоняясь от прямолинейных траекторий, потому что

1) ядро атома имеет положительный заряд
2) электроны имеют отрицательный заряд
3) ядро атома имеет малые (по сравнению с атомом) размеры
4) α-частицы имеют большую (по сравнению с ядрами атомов) массу

3. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре элемента 214₈₂Рb?

1) 82 протона, 214 нейтронов
2) 82 протона, 132 нейтрона
3) 132 протона, 82 нейтрона
4) 214 протонов, 82 нейтрона

4. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Атому 16₈O соответствует схема

5. Изотоп ксенона 112₅₄Xe после спонтанного α-распада превратился в изотоп

1) 108₅₂Te
2) 110₅₀Sn
3) 112₅₅Cs
4) 113₅₄Xe

6. Какая вторая частица образуется в ходе реакции термоядерного синтеза

2₁H + 3₁H → 4₂He + …

1) нейтрон 1n
2) α-частица 4₂He
3) протон 1₁H
4) электрон _-1е

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Явление радиоактивности
Б) Открытие протона
В) Открытие нейтрона

УЧЕНЫЕ

1) Э. Резерфорд
2) Д. Томсон
3) Д. Менделеев
4) А. Беккерель
5) Д. Чедвик

8. Определите энергию связи ядра лития 6₃Li. Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра лития 6,0151 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

239₉₄Pu_(239,05) → 106₄₃Tc_(105,91) + 133₅₁Sb_(132,92)

Вычислите энергетический выход ядерной реакции. Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Деление, синтез, деление (супербомба).

На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 (основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах). Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных «осколка». В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб.

Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности.

Кто использует ядерную энергию?

Около 10% мировой электроэнергии вырабатывается из урана в ядерных реакторах. Это составляет более 2500 ТВт-ч ежегодно, столько же, сколько из всех источников электроэнергии во всем мире в 1960 году.

Энергия исходит от более чем 440 ядерных реакторов общей мощностью около 390 000 мегаватт (МВт), работающих в 30 странах. Еще около 50 реакторов в стадии строительства, более 100 запланировано.

Бельгия, Болгария, Чешская Республика, Финляндия, Франция, Венгрия, Словакия, Словения, Швеция, Швейцария — все они получают 30% или более своей электроэнергии от ядерных реакторов. В США работает около 100 реакторов, которые вырабатывают 20% электроэнергии. Франция получает более 70% электроэнергии из урана.

За 60 лет, пока мир пользуется преимуществами экологически чистой электроэнергии, произведенной на атомных электростанциях, опыт эксплуатации реакторов составил более 17 000 реактор-лет.