1 Расчетная работа «Ядро и радиоактивность» Вопросы для теоретической подготовки: 1. Атомное ядро, его состав. 2. Взаимодействие нуклонов в ядре. Энергия связи ядра, удельная энергия связи. 3. Радиоактивность атомных ядер, ее виды. Кинетический закон распада атомных ядер, постоянная распада, период полураспада. 4. Ядерные реакции. Деление атомных ядер Задача 1. Изотоп 𝐴𝑍X испытывает радиоактивный распад. Масса изотопа m = 1 г. Рассчитать: 1. Начальное количество ядер N0. 2. Постоянную распада и пояснить ее физический смысл. 3. Начальную удельную активность заданного радиоактивного вещества во момент времени t = 0. 4) рассчитать число распавшихся ядер ΔN, а также долю распавшихся ядер (в %) за время t1 (время задано в тех же единицах, что и период полураспада) 5) активность препарата в конце промежутка времени t1. 6) построить график N(t) в пределах 5 периодов полураспада (на усмотрение преподавателя). Вариант Ядро Т 1/2 Время распада Вариант Ядро Т 1/2 Время распада Вариант Ядро Т 1/2 Время распада 1 2 3 238 92U 4,5∙109 лет 235 92U 7,1∙108 лет 234 92U 2,5∙105 лет 108 107 104 4 5 229 222 90Th 88Ra 7∙103 1620 лет лет 5∙108 5∙103 6 7 8 9 10 226 86Rn 3,8 сут 225 89Ac 10 сут 210 84Ro 138 сут 210 83Bi 5 сут 192 77Ir 75 сут 5 8 100 3 25 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 90 38Sr 60 27Co 58 27Co 55 27Co 45 20Ca 131 53I 32 15P 24 12Mg 24 11Na 22 11Na 28 лет 50 5,2 лет 3 71,3 сут 40 17,5 час 15 165 сут 75 4 14,3 сут 10 10 мин 9 15 час 10 2,6 года 5 23 24 25 21 22 14 6C 234 92U 2,5∙105 лет 5570 лет 4∙103 106 227 227 225 90Th 86Rn 89Ac 7∙103 3,8 10 сут лет сут 5∙103 3 25 8 сут 26 27 28 29 30 210 84Po 192 77Ir 58 27Co 32 15P 22 11Na 100 71,5 сут 5 14,3 сут 15 2,6 года 3 138 сут 20 75 сут 2 Задача 2 . Вычислить энергию связи и удельную энергию связи ядра 𝐴𝑍X. На графике зависимости удельной энергии связи ядра от массового числа А отметить рассчитанные значения удельной энергии связи вашего ядра. Вариант Ядро Вариант Ядро Вариант Ядро 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6C 3 1H 4 2He 7 3Li 10 4Be 11 5B 14 6C 15 7N 18 8O 20 10Ne 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 24 11Na 24 12Mg 31 14Si 41 19K 206 82Pb 16 8O 3 2He 6 3Li 9 4Be 9 5B 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 13 6C 13 7N 17 8O 19 9F 23 11Na 23 12Mg 30 13Al 31 15P 44 20Ca 210 84Po Зависимость удельной энергии связи от атомного числа 3 Задача 3. 1. Написать недостающие обозначения в ядерной реакции, указав название всех химических элементов и элементарных частиц, участвующих в реакции. 2. Рассчитать энергетический выход ядерной реакции Q в МэВ. Выделяется или поглощается энергия при этой реакции? Варианты: 99 1 1) 227 90Th + 0n →? + 41Nb 2) Торий 232 90Th, испытав два электронных β-распада и один α-распад, превращается в элемент … 3) 49Be + 21H →? + 10n 4) Ядро изотопа 238 92U после нескольких превратилось в ядро изотопа 234 92U . радиоактивных распадов 5) 63Li + 11p →? + 32He 6) Изотоп ксенона изотоп … 112 54Xe после одного спонтанного α-распада превратился в 141 7) 243 96Cm →? + 53In 8) Радиоактивный изотоп превращается в изотоп … 9) 235 92U+? → 94 36Kr 238 92U после одного α-распада и двух β-распадов + 142 56Ba 10) Ядро изотопа полония 216 84Po образовалось после α-распада из ядра … 132 11) ? + 10n → 4 10n + 108 42Mo + 54Xe 12) Ядро бария 143 56Ba в результате испускания нейтрона, а затем электрона, превратилось в ядро … 13) 199F+? → 42He + 168O 14) В реакции радиоактивного превращения ядра частица с массой покоя, не равной нулю. ? 4 1 15) 27 13Al + 2He → 1p+? 40 19K в 40 20Ca вылетает одна 4 16) Ядро изотопа тория 234 90Th претерпевает три последовательных α-распада. В результате получается ядро…. 0 1 17) 20 12Mg + −1e → 1p+? 213 18) Ядро 234 90Np , испытав серию α- и β-распадов, превратилось в ядро 83Bi. 19) 27 13Al+? → 24 12Mg + 42He 20) При распаде изотопа 83Li образовались два одинаковых ядра и β-частица. 21) 49Be + 42He →? + 10n 22) Радиоактивный изотоп изотоп 206 82Pb. 4 23) 24 12Mg + 2He → 238 92U после ряда α- и β-распадов превращается в 27 14Si+? 24) Ядро изотопа полония 215 84Po претерпело один α- и один β-распад. 25) 105B + 10n →? + 42He 26) Ядро 238 92U превратилось в ядро 224 90Th в результате …-распада. 132 108 1 27) 243 96Cm+? → 4 0n + 42Mo + 54Xe 28) Ядро 237 92Np превратилось в ядро 233 92U в результате …-распада. 29) 42He + 147N → 11H+? 30) Ядро азота 116С в результате β-распада превратилось в … 5 Справочные данные Массы недостающих изотопов и периоды их полураспада можно найти на Википедии Элемент нейтрон протон водород гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Калий Кальций Символ 1 0n 1 1p 1 1Н 2 1Н 3 1Н 3 2Не 4 2Не 6 3Li 7 3Li 7 4Be 9 4Be 10 4Be 9 5B 10 5B 11 5B 10 6С 12 6С 13 6С 13 7N 14 7N 15 7N 16 8O 17 8O 18 8O 19 9F 22 11Na 23 11Na 19 11Na 23 12Mg 30 13Al 31 14Si 27 14Si 31 15P 41 19K 44 20Ca Масса, а.е.м. 1,00867 1,00728 1,00783 2,01410 3,01605 3,01603 4,00260 6,01513 7,01601 7,01693 9,01219 10,01354 9,01333 10,01294 11,00931 10,00168 12,00000 13,00335 13,00574 14,00307 15,00011 15,99491 16,99913 17,99916 18,99840 21,99444 22,98977 19,013877 22,99414 29,99817 30,97535 26,98670491 30,97376 40,96184 43,95549 6 Барий Свинец Полоний Плутоний Уран Нептуний Торий Молибден Кюрий Индий 143 56Ba 137 56Ba 206 82Pb 210 84Po 239 94Pu 238 94Pu 240 94Pu 235 92U 238 92U 237 92Np 234 92Np 228 90Th 232 90Th 108 42Mo 243 96Cm 129 49In 142,920627 136,9058274 205,97446 209,98297 239,0521634 238,04956 240,0538135 235,04393 238,05353 237,0481734 234,042895 228,0287411 232,0381 107,92345 243,0613891 129,92497