Билет №10

Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор: ФТИ
_____________ В.П. Кривобоков
«_______»___________2011 г.
ФИЗИКА ДЕЛЕНИЯ И СИНТЕЗА ЯДЕР
Рабочая программа для направления 011200 “Физика”, магистерская программа
011200.25 “Физико-технические проблемы атомной энергетики”
(номер и название направления, специальности, специализации)
Институт _________физико-технический (ФТИ)______________
(полное название и сокращенное обозначение)
Обеспечивающая кафедра Физико-энергетические установки__
Курс _____2___
Семестр __3_
Учебный план набора _2011___ года с изменениями ________ года
Распределение учебного времени
18
Лекции
Лабораторные занятия
Практические (семинарские) занятия
Курсовой проект в ____ семестре
Курсовая работа в ____ семестре
Всего аудиторных занятий
Самостоятельная (внеаудиторная) работа
Общая трудоемкость
Экзамен в ____ семестре
Зачет в _3__ семестре
Дифзачет в ____ семестре
18
36
54
90
2011
1
часов(ауд.)
часов(ауд.)
часов(ауд.)
часов(ауд.)
часов(ауд.)
часов
часов
часов
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Предисловие
physics and technical methods of the operation .
1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 011200
«Физика», магистерская программа 011200.25 “Физико-технические проблемы
атомной энергетики”, утвержденного ____________г. приказом МО РФ №
_______. Номер государственной регистрации ___________ от ___________ г.
_______
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей
кафедры ФЭУ
_________________ протокол № ___________.
(наименование кафедры)
(дата)
2. Разработчик(и)
_доцент
____ФЭУ____
(должность)
_ доцент
(должность)
(кафедра)
____ФЭУ____
(кафедра)
___________
(подпись)
Нестеров В.Н.
(Фамилия И.О.)
___________
(подпись)
Беденко С.В.
(Фамилия И.О.)
3. Зав. обеспечивающей кафедрой ФЭУ ___________
(подпись)
В.И. Бойко
(И.О.Фамилия)
4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими
кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой
ФЭУ
___________ В.И. Бойко
(подпись)
(И.О.Фамилия)
Документ:
Дата разработки
УДК 621.039.526
Ключевые слова: атомное ядро; элементарные частицы; ядерные
взаимодействия; радиоактивные семейства; радиоактивность; радиоактивное
излучение; плазменные процессы; деление ядер; термоядерные реакции; цепной
процесс; термоядерный синтез; ядерная энергетика; ядерный реактор;
термоядерный реактор; радиометрия и спектрометрия.
2
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ФИЗИКА ДЕЛЕНИЯ И СИНТЕЗА ЯДЕР
011200 (м)
Каф. ФЭУ ФТИ
Доцент, к.т.н., Нестеров Владимир Николаевич
тел.: (3822)416363; e-mail nesterov@phtd.tpu.ru
Цель: формирование знаний, умений и навыков в области ядерной физики,
физики деления и синтеза атомных ядер, необходимых для
производственной, научно-исследовательской и проектной деятельности
специалиста.
Содержание:
свойства атомных ядер и частиц; радиоактивность; ядерные
модели; виды ядерных взаимодействий; ядерные реакции; взаимодействие
частиц с атомами и ядрами; деление ядер; плазменные процессы; основы
цепного процесса деления; термоядерные реакции; самоподдерживающийся
процесс синтеза легких ядер; ядерная энергетика; проблемы и перспективы
развития мировой и отечественной энергетики; роль ядерной энергетики.
Курс 2 (3 сем. – зачет)
Всего ауд. − 36 ч, в т.ч. Лк. 18 ч.
3
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Рабочая программа дисциплины «Физика деления и синтез ядер» определяет
ее объем, содержание, порядок изучения и преподавания, а также способы
контроля
результатов
усвоения
теоретических,
инженерных
и
методологических вопросов ядерной физики, основ цепного и термоядерного
процессов.
Abstract
The working program of a subject «Physics of the fission reaction and nucleus
syntheses» determines a subject’s volume, content, order of study and teaching,
also directions for inspection of results of theoretical, engineering and systematic
questions of nucleus physics, thermonuclear processes.
4
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цели преподавания дисциплины.
Магистр должен знать:
– основные законы и явления микромира;
– основные методы ядерно-физических исследований;
– состав и свойство атомных ядер;
– основы масс-спектрометрии;
– понятие радиоактивности, законы простого и сложного радиоактивного
распадов;
– типы ядерных реакций и их закономерности;
– законы прохождения излучения через вещество;
– основы плазмохимических процессов и технологий;
– элементарная теория деления ядер, основы цепного процесса;
– основы теории термоядерного синтеза легких ядер, проблемы
управляемого термоядерного синтеза;
– методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений (α, β, γ) и
элементарных частиц;
– методы радиометрии и спектрометрии.
Магистр должен уметь:
– использовать полученные знания в практической деятельности;
– проводить оценочные и инженерные расчеты результатов ядерных
превращений;
– работать с источниками и детекторами ядерных излучений;
– работать с ядерно-физической аппаратурой.
Магистр должен иметь опыт:
– проведения оценочных и инженерных расчетов различных ядернофизических процессов и законов ядерной физики;
– работы с источниками ионизирующих излечений
– работы с детекторами ядерных излучений;
– работы с ядерно-физической аппаратурой.
Задачи изложения и изучения дисциплины
Задачи изложения и изучения дисциплины обеспечивают освоение
магистрами теоретических, инженерных и методологических вопросов
физики цепного процесса и термоядерного синтеза.
Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих формах
деятельности:
– лекции, направленные на получение базовой интегральной
информации, которая позволит оптимизировать все виды учебной
деятельности;
5
Рабочая программа учебной
дисциплины
–
–
–
–
–
–
Ф ТПУ 7.1-21/01
практические занятия, нацеленные на активизацию познавательной
деятельности студентов и приобретения ими навыков решения
практических и проблемных задач;
самостоятельная внеаудиторная работа направлена на приобретение
навыков самостоятельного приобретения знаний, решения задач,
анализа и аргументации полученных результатов и реализуется в виде
двух домашних заданий;
консультации, проводимые преподавателем и направленные на
развитие навыков самостоятельной деятельности с использованием
литературных источников, справочной литературы;
промежуточный
контроль
за
деятельностью
студентов
осуществляется в форме компьютерного тестирования, и включает в
себя тестовые вопросы и задачи. Осуществляется на практических
занятиях и проводится после третьего и шестого модулей;
итоговый контроль проводится в форме компьютерного тестирования
и включает в себя тестовые вопросы и задачи. Осуществляется на
практическом занятии и проводится в конце семестра.
контроль деятельности студентов проводится в рамках рейтинговой
системы ТПУ, при этом количество баллов, получаемых студентом по
каждому виду контроля, определяется рейтинг-планом дисциплины. К
экзамену допускаются студенты, набравшие не менее 650 баллов по
всем видам контроля.
СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
(лекции – 18 часа)
Модуль1. Место и значение ядерной физики
Место и значение ядерной физики (ЯФ) в современном естествознании.
Основные задачи, программа и структура курса «Физика деления и синтез
ядер». Основные этапы развития ЯФ. Виды фундаментальных
взаимодействий. Масштабы и единицы измерений физических дисциплин.
Особенности физических явлений в микромире.
Модуль 2. Свойства стабильных ядер
Состав ядра, масса и энергия связи ядра, масс-спектрометрия, размеры
атомных ядер, спин ядра и его магнитный момент, основы теории ядерных
сил, модели ядер.
Модуль 3. Радиоактивность
6
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Виды радиоактивности, радиоактивные семейства. Законы простого и
сложного радиоактивного распадов. Закономерности альфа- бета- и гаммараспадов. Эффект Мессбауэра.
Модуль 4. Ядерные взаимодействия
Классификация ядерных реакций, эффективное сечение и выход ядерной
реакции; типы ядерных реакций, энергия реакции, взаимодействие нейтронов
с ядрами, ядерные реакции под действием заряженных частиц, ядерный
фотоэффект.
Модуль 5. Ядерная энергетика
Понятие об ядерной энергетике. Проблемы и перспективы развития мировой
и отечественной энергетики, роль атомной энергии.
Модуль 6. Термоядерный синтез ядер
Основные стадии плазмохимической технологии и физические процессы,
протекающие в плазмохимическом реакторе. Основы плазмохимических
процессов и технологий, в том числе применительно к ядерно-топливному
циклу.
Модуль 7. Деление ядер
Элементарная теория деления ядер, основы цепного процесса. Схема
реактора, классификация реакторов. Термоядерные реакции и синтез ядер,
возможность самоподдерживающего процесса синтеза легких ядер,
проблемы управляемого термоядерного синтеза.
Модуль 8. Приборы для регистрации радиоактивных излучений и
частиц
Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений (α, β, γ) и
элементарных частиц, методы радиометрии и спектрометрии, применяемые в
ядерной физике, газовые, полупроводниковые, сцинтилляционные и
трековые детекторы.
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Тематика практических (семинарских) занятий (18 часов):
1. Статические свойства атомных ядер
7
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
2. Энергия связи ядра
3. Законы радиоактивного распада
4. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
5. Плазменные процессы
6. Взаимодействие нейтронов с веществом
7. Деление и синтез ядер
8. Детекторы ионизирующего излучения
ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов состоит в:
–
самостоятельном изучении теоретического материала
–
выполнении домашних и практических заданий
8
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Содержание контрольного блока
Цель контрольного блока − осуществить контроль знаний студентов в
течение семестра, а так же на этапах промежуточного и итогового контролей.
Контрольный блок делится на:
блок самоконтроля. Контроль за деятельностью студентов
осуществляется после каждого модуля, и включает в себя вопросы
и задачи самоконтроля;
2.
блок промежуточного контроля (Тест №1 и №2). Контроль за
деятельностью студентов осуществляется в форме тестирования и
включает в себя тестовые вопросы и задачи. Промежуточный
контроль проводится после четвертого и восьмого модулей;
3.
блок итогового контроля (Тест №3). Контроль за деятельностью
студентов осуществляется в форме тестирования и включает в
себя тестовые вопросы и задачи. Проводится в конце семестра.
Тестовые задания хранятся в БАЗЕ ДАННЫХ ВОПРОСОВ на сервере
WebCT, которые были спроектированы в соответствии с поставленными
целями обучения для данного курса.
1.
Таблица 1. Содержание контрольного блока
Блок самоконтроля:
Модуль 1. Место и значение ядерной физики
Модуль 2. Свойства стабильных ядер
Модуль 3. Радиоактивность
Модуль 4. Ядерные взаимодействия
Модуль 5. Ядерная энергетика
Модуль 6. Термоядерный синтез ядер
Модуль 7. Деление ядер
9
5 вопросов
5 вопросов и 10
задач
5 вопросов и 10
задач
5 вопросов и 10
задач
5 вопросов и 10
задач
10 вопросов и 10
задач
10 вопросов и 10
задач
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Модуль 8. Приборы для регистрации
радиоактивных излучений и частиц
Блок промежуточного контроля:
5 вопросов
1, 2, 3 и 4– модули
25 тестовых заданий
5, 6, 7 и 8 –модули
25 тестовых заданий
Блок итогового контроля:
40 тестовых заданий
Условия применения контрольного блока. Контрольный блок
использоваться в качестве контролирующей программы, обращение к
которой целесообразно после освоения материала теоретического характера в
ходе выполнения тестовых и домашних заданий.
Типы заданий. В контрольном блоке использованы тестовые вопросы
закрытого типа. Вопросы такого типа дают возможность студенту произвести
выбор одного или нескольких вариантов правильных ответов. Блок
самоконтроля представляет собой вопросы и задачи правильность решения,
которых можно узнать, перейдя по соответствующей ссылке.
Структура контрольного блока.
Блок самоконтроля (см. Таблицу 1) состоит из 50 вопросов и 60 задач,
приведенных после каждого модуля (главы).
База данных тестовых вопросов состоит из 50 тестовых заданий. Эти
тестовые задания используются для формирования блока промежуточного
(тест №1, №2) и итогового (тест №3) контролей (см. Таблицу 1). Тестовые
задания не зависят от того, в каком тесте они использованы, т.е. тесовые
задания, которые используются в тесте №1 и №2, могут также
использоваться в тесте №3.
Время выполнения тестовых заданий. Тестовые вопросы
самоконтроля (блок самоконтроля) рассчитаны на внеаудиторную работу
студента и нацелены на приобретение навыков самостоятельного
приобретения знаний, решения задач, анализа и аргументации полученных
результатов. Ограничение по времени нет.
На выполнение тестов №1,№2 и №3 предусмотрено не более 1-го часа
(на каждый в отдельности).
10
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Максимальная рейтинговая оценка (общий рейтинг ОР) составляет 1000
баллов. В неё входят рейтинги: рейтинг лекций (РЛ); рейтинг практических
занятий (РПЗ); рейтинг промежуточного контроля (РПК); рейтинг итогового
контроля (РИК); рейтинг домашнего задания (РДЗ), рейтинг экзамена (РЭ).
Рейтинг практических занятий (РПЗ) – складывается из оценок на тех
практических занятиях, которые проводятся как аудиторные работы под
контролем преподавателя. Максимальный РПЗ равен 30 баллов.
Рейтинг домашнего задания (РДЗ) – это оценка за решение 20
внеаудиторных задач (домашнее задание №1 и №2), предлагаемых учащемся
после 4-го и 8-го модулей. Максимальный РДЗ равен 30 баллам.
Рейтинг итогового контроля (РИК) - составляет 60 баллов.
На зачетной неделе подсчитывается общий рейтинг семестра (PC),
максимальное значение которого составляет 60 баллов: РС =
РЛЗ++РДЗ=30+30+280=60.
Учащийся допускается к сдаче экзамена, если он полностью выполнил
учебный план и набрал не менее 33 баллов по всем видам контроля.
Максимальный рейтинг зачета (РЭ) 40 баллов. Эта оценка суммируется с РС
и подсчитывается общий рейтинг (ОР): ОР=РС+РЭ=60+40=100.
11
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
РЕЙТИНГ-ЛИСТ
по дисциплине “ФИЗИКА ДЕЛЕНИЯ И СИНТЕЗ ЯДЕР”
Плановый объем учебной нагрузки:
лекции
практические занятия
Самостоятельная работа
Итого:
− 18 ч
– 18 ч
− 54 ч
− 90 ч
1. Практические занятия:
2. Дом. задания:
баллов
Итого:
6 занятий5 баллов = 30 баллов
2 задания∙15 =30 баллов
60 баллов
Контрольные точки, объемы работ и максимальное количество баллов к
указанному сроку
9 неделя
18 неделя
Итого
Практические
занятия
Домашнее задание
15
30
15
30
Итого
30
60
12
60
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Контролирующие материалы
В соответствии с рейтинговой системой при изучении курса проводится
2 промежуточных контроля (тесты №1 и №2); один итоговый контроль (тест
№3).
Итог изучения курса – экзамен (в девятом семестре) проводится в
период экзаменационной сессии. Экзамен проводится в письменной форме,
включает вопросы по нескольким разделам, а также в форме устного
собеседования. К экзамену допускаются студенты, набравшие не менее 640
баллов. Примеры билетов для экзамена приведены ниже.
ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧИ
1. Зная постоянную Авогадро NA, определить массу тa нейтрального атома
углерода 12С и массу т, соответствующую углеродной единице массы.
2. Какую часть массы нейтрального атома плутония составляет масса его
электронной оболочки?
3. Естественный уран представляет собой смесь трех изотопов, а именно: U238, U-235 и U-234. Относительные атомные массы этих элементов
соответственно равны: Ar1=238.051, Ar2=235.044 и Ar1=234.041. Вычислить
относительную атомную массу элемента урана, если процентное содержание
этих изотопов в естественной смеси равно: 99.28%, 0.714%, 0.006%.
4. Радиоизотоп N1 испытывает превращения по цепочке N1→N2→N3
(стабилен) с соответствующими постоянными распада λ1 и λ2. Считая, что в
начальный момент препарат содержал только ядра изотопа N1 в количестве
N10, найти закон накопления стабильного изотопа N3.
5. Сколько компонент сверхтонкой структуры имеют основные термы следующих
атомов: 3H(2S); 6Li(2S1/2); 9Be(1S0); 15N(4S3/2) и 35Cl(2F1/2). В скобках указан основной
терм электронной оболочки атома.
6. Атомное ядро, поглотившее γ-квант (λ = 0,47 пм), пришло в возбужденное
состояние и распалось на отдельные нуклоны, разлетевшиеся в разные
стороны. Суммарная кинетическая энергия Т нуклонов равна 0.4 МэВ.
Определить энергию связи Есв ядра.
13
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
7. При изучении β-распада радиоизотопа Mg23 в момент t1 = 0 был включен
счетчик. К моменту t =2.0 с он зарегистрировал N1 β-частиц, а к моменту
t2 = 3t1 – в 2.66 раза больше. Найти среднее время жизни данных ядер.
8. Определить проницаемость кулоновского барьера ядра
отношению к протону с кинетической энергией 1 МэВ.
27
13Al
по
9. Определить возраст древних деревянных предметов, если известно, что
удельная активность изотопа С14 у них составляет 3/5 удельной активности
этого изотопа в только что срубленных деревьях. Период полураспада ядер
С14 равен 5570 лет.
10. Найти ширину первого возбужденного уровня ядер нуклида Po-214 по
отношению к испусканию γ-квантов, если известно, что при распаде с этого
уровня на каждую α-частицу основной группы испускается 4.3·10–7
длиннопробежных α-частиц и 0.286 γ-квантов. Постоянная распада по
отношению к испусканию длиннопробежных α-частиц равна 2.0·105 с–1
11. Определить число N атомов, распадающихся в радиоактивном изотопе за
время t = 10 с, если его активность А = 0,1 МБк. Считать активность
постоянной в течение указанного времени.
12. Активность А препарата уменьшилась в k = 250 раз. Скольким периодам
полураспада T1/2 равен протекший промежуток времени t?
13. Вычислить удельную а - активность кобальта 60Со.
14. Активность некоторого препарата уменьшается в 2,5 раза за 7,0 суток.
Найти его период полураспада.
15. Найти постоянную распада и среднее время жизни радиоактивного
изотопа Со55, если известно, что его активность уменьшается на 4,0% за час?
Продукт распада нерадиоактивен.
16. Определить возраст древних деревянных предметов, если известно, что
удельная активность изотопа С14 у них составляет 3/5 удельной активности
этого изотопа в только что срубленных деревьях. Период полураспада ядер
С14 равен 5570 лет.
17. В урановой руде отношение числа ядер U238 к числу ядер Рb206 η = 2,8.
Оценить возраст руды, считая, что весь свинец Рb206 является конечным
продуктом распада уранового ряда. Период полураспада ядер U238 равен
4,5.109 лет.
14
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
18. Определить отношение высоты центробежного барьера к высоте
кулоновского барьера для  -частиц, испускаемых ядрами Po-209, с
орбитальным моментом l=2. Закруглением вершины кулоновского барьера
пренебречь.
19. Чему равна энергия, освобождающаяся при делении ядра U-235? Как она
распределяется между различными видами излучений?
20. Радиоактивное ядро (A,Z) распадается по двум каналам – X и Y.
Напишите выражения для периодов полураспада ядра по отдельным каналам
T1X2
Y
и T1 2 , если из эксперимента известен эффективный период полураспада
T1 2
ядра (A, Z) и отношение вероятностей распада по каналам X и Y.
ВОПРОСЫ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ
1. Квантово механические законы и особенности микромира.
2. Связь ядерной физики и квантовой механики очевидна.
3. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенности
Гейзенберга.
4. Постулаты Бора. Специальная теория относительности Эйнштейна.
5. Основные этапы развития физики атомного ядра и частиц.
6. Масштабы явлений микромира.
7. Формула Резерфорда. Атом Бора.
8. Модели атомных ядер.
9. Определение нуклида, нуклона, изотопа.
10.Масса и энергия связи ядра.
11.Основной закон радиоактивного распада. Активность.
12.Виды радиоактивных распадов атомных ядер.
13.Энергия связи атомных ядер.
14.Удельная энергия связи. Зависимость удельной энергии связи от
массового числа А и ее особенности.
15.Понятие ядерной реакции. Ядерный взаимодействия.
16.Проблемы и перспективы развития мировой и отечественной
энергетики, роль атомной энергии.
17.Конструкция ядерного реактора.
18.Приборы применяющиеся для регистрации ионизирующего
излучения.
15
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1.
Предмет ядерной физики (ЯФ). История развития понятий ЯФ
2.
Фундаментальные взаимодействия
3. Масштабы и единицы основных физических величин в ЯФ
4.
Особенности физических явлений в микромире
5.
Основные статистические характеристики атомного ядра.
6. Свойства нуклонов.
7.
Состав ядер. Электрический и барионный заряды. Понятие изотоп,
изотон, изобар, изомер.
8. Механические моменты нуклонов и ядер
9. Магнитные и электрические моменты ядер.
10. Энергия связи атомных ядер. Дефект массы ядра.
11. Особенности энергии связи.
12. Основные свойства ядерных сил.
13. Удельная энергия связи. Зависимость удельной энергии связи от
массового числа А и ее особенности.
14. Распространенность стабильных ядер в природе. Основное правило.
15. Устойчивость изобаров (самостоятельное изучение)
16. Свойства ядерных сил.
17. Основы мезонной теории ядерных сил.
18. Спектр возбужденных состояний ядер и его особенности.
(самостоятельное изучение)
19. Радиоактивные превращения ядер. Типы радиоактивного распада.
Правила смещения.
20. Основной закон радиоактивного распада. Активность.
21. Сложный радиоактивный распад.
22. Переходное равновесие, вековое равновесие.
23. Радиоактивные семейства.
24. Полуэмпирическая формула для энергии связи.
25. Альфа–распад. Энергетические условия. Формула Гейгера–Неттола.
26. Альфа–спектры.
27. Бета–распад. Энергетические условия. Энергетические спектры.
28. Бета–распад. Гамма–излучение и запаздывающие нуклоны.
29. Гамма-излучение ядер. Оже–электроны и электроны внутренней
конверсии.
30. Модели атомных ядер.
31. Капельная модель ядра.
32. Энергия связи ядра в капельной модели.
33. Модель ядерных оболочек.
34. Обобщенная модель ядра.
35. Классификация ядерных реакций.
16
Рабочая программа учебной
дисциплины
36.
37.
38.
39.
40.
Ф ТПУ 7.1-21/01
Законы сохранения при ядерных реакциях.
Сечения и выходы ядерных реакций.
Классификация элементарных частиц.
Типы ускорителей.
Методы регистрации излучений.
ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ
Фрагмент теста
1. Укажите выражение, которое указывает на число ядер, оставшихся
нераспавшимися через время t:
ln 2

t 

1) N  N 0 1  e T  ;


2) N  N 0e

ln 2
t
T

t
T

T
t
ln 2
;
3) N  N 0e ;
T

t 

4) N  N 0 1  e ln 2  ;


5) N  N 0e
.
2. Вероятность распада ядра за промежуток времени t, если его постоянная
распада равна λ.
1)   t ;
2)   1  t ;
3)   t ;
4)   1  et ;
5)   1  et .
3. Укажите выражения, которые правильно связывает между собой период
полураспада (Т), постоянную распада (λ) и среднее время жизни (τ):
а) λ=Т/τ; б) λ=1/τ; в) λ=ln2/Т; г) Т=ln2 τ.
1) а, б, в;
2) б, в, г;
3) а, в, г;
4) а), б, в; 5) в, г.
17
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
4. Через какое время распадется 75% ядер? Ответ дать в долях периода
полураспада (Т)?
1) Т/2;
2) 0,75Т;
3) Т;
4) 1,5Т;
5) 2Т.
5. Активность некоторого препарата за 7 суток уменьшилась в 3 раза. Период
полураспада (сутках).
1) 3,5;
2) 5,3;
3) 7;
4) 14;
5) 21.
6. Формулы по которым можно вычислить энергию связи ядра:
m

а) E  Q 1   ;
 M
б) E  931,5  m p Z  ( A  Z )  mЯ  ;
в) E  с 2  m p Z  ( A  Z )  mя   1,66  1027 ;
г)
 m  m2  ...
E 1
2
 (m  M ) 2
c2 ,
2M
где m – масса налетающей частицы; М – масса ядра-мишени; mp, mn, mя –
массы нуклонов и ядра в а.е.м.; Q – энергетический выход реакции; m1, m2 …
- массы образовавшихся частиц.
1) а, г;
2) б, в;
3) а;
4) б;
5) г.
7. В п.6, укажите выражения для пороговой энергии эндотермической
реакции в нерелятивистском случае.
1) а, г;
2) б, в;
3) а;
4) б;
5) г.
18
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
8. В п.6, укажите выражения для пороговой энергии в релятивистском
случае.
1) а, г;
2) б, в;
3) а;
4) б;
5) г.
9. В реакции:
23
11
20
Na  p ZA X 10
Ne.
А и Z:
1) А=3, Z=11;
2) А=3, Z=0;
3) А=4, Z=0;
4) А=4, Z=2;
5) А=4, Z=1.
10. В реакции:
A
Z
37
X  p  n 18
Ar.
А и Z:
1) А=35, Z=15;
2) А=36, Z=16;
3) А=37, Z=17;
4) А=38, Z=18;
5) А=38, Z=17.
ВАРИАНТЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ
Билет №1
по дисциплине
Физика деления и синтеза ядер
факультет
физико-технический
курс
1.
5
Предмет ядерной физики (ЯФ). История развития понятий ЯФ.
19
Рабочая программа учебной
дисциплины
2.
Ф ТПУ 7.1-21/01
Энергия связи атомных ядер. Дефект массы ядра.
3.
Один грамм U-238 излучает 1,24·104 α-частиц в секунду. Определить
Т1/2 изотопа и активность в Ки.
Билет №10
по дисциплине
Физика деления и синтеза ядер
факультет
физико-технический
курс
5
1.
Основной закон радиоактивного распада. Активность.
2.
Модели атомных ядер.
3.
Определить
активность 1 Ки.
массу
α-активного
изотопа
Po-210,
имеющего
Билет №20
по дисциплине
Физика деления и синтеза ядер
факультет
физико-технический
курс
5
1.
Сложный радиоактивный распад.
2.
Энергия связи атомных ядер. Дефект массы ядра.
3.
Возбужденное ядро Se81 с энергией возбуждения Е* = 103 кэВ
переходит в основное состояние, испуская или γ-квант, или конверсионный
электрон с К-оболочки атома. Энергия связи K-электрона Ек = 12,7 кэВ.
Найти скорость ν отдачи ядра в обоих случаях.
20
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Учебники (основная литература)
1. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Физика атомного
ядра. М.: 1983. 616 с.
2.
Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. М.: Наука, 1972. 672 с.
3. Сивухин Д.В. Атомная и ядерная физика (Часть 2. Ядерная физика).
М.: Наука, 1989. 416 с.
4.
Михайлов В.М., Крафт О.Е. Ядерная физика. Изд-во ЛГУ, 1988, 328 с.
5.
Валантэн Л. Субатомная физика: ядра и частицы. Т.1,2. М.: Мир, 1986.
6. Иродов И.Е. Сборник задач по атомной и ядерной физике. М.: ЭА,
1984.
7. Левин В.Е. Ядерная физика и ядерные реакторы: учебник. М.:
Атомиздат, 1979. — 288 с.
8. Савельев И.В. Курс общей физики: в 5 кн.: Квантовая оптика.
Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и
элементарных частиц. Кн. 5: учебное пособие для втузов. – М.: АСТ:
Астрель, 2006. – 368 с.: ил.
9. Суханов А.Д., Голубева О.Н. Лекции по квантовой физике: учебное
пособие. – М.: Высш. шк., 2006. – 300 с.: ил.
10. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для
втузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2002. – 718 с.
Учебники (дополнительная литература)
1.
Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. М.: Мир, 1979. 736 с.
2.
с.
Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. М.: ЭА, 1985. 352
3.
Абрамов А.И. Основы ядерной физики. М.: ЭА, 1983. 256 с.
4. Абрамов А.И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы
экспериментальных методов ядерной физики. М.: ЭА, 1985. 488 с.
5. Физический практикум: в 3 ч.: учебное пособие для вузов Ч. 3:Оптика.
Атомная и ядерная физика./ В.В. Ларионов, В.И. Веретельник,
Ю.И. Тюрин, И.П. Чернов. – Томск, 2005. – 217 с.
21
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Интернет ресурсы
1. http://www.nndc.bnl.gov.
2. http://nuclphys.sinp.msu.ru.
3. http://cdfe.sinp.msu.ru.
4.
http://ayss.jinr.ru.
22