Fizică atomică

Reactii nucleare

Reactia nucleara este procesul prin care doua particule sau sisteme de particule

interactioneaza prin forte nucleare si ansamblul se desface in mai multe

particule sau sisteme de particule

- produsii de reactie sunt particulele sau nucleele din starea finala

- reactia nucleara: a+X->Y+b unde

a: particula sau nucleul proiectil care este de obicei accelerat pentru a

produce reactia

X:nucleul tinta

Y:nucleul rezidual

b:particula sau nucleul mai usor rezultat din reactie

Notatia prescurtata: X(a,b)Y

- o reactie nucleara se poate produce numai daca sunt indeplinite o serie de

conditii

Legi de conservare in interactiunile nucleare

Legea conservarii energiei

Energia sistemelor va fi energia totala relativista: W=mc2=m0c2+Ec

Legea conservarii energiei totale relativiste: Wa+Wx=Wy+Wb

Deci:

Energia de reactie:

Legea conservarii impulsului

Legea conservarii sarcinii electrice

Suma sarcinilor electrice ale particulelor inainte de reactie este egala cu

suma sarcinilor electrice ale particulelor dupa reactie

Legea conservarii numarului de nucleoni

Legea dezintegrarii radioactive

N(t) - numarul de sisteme in stare excitata la momentul t

N0 - numarul de sisteme in stare excitata la momentul initial t=0

Viata medie a sistemului t = 1/P – inversul probabilitatii de tranzitie in

unitatea de timp

Timpul de injumatatire T1/2 - timpul dupa care se dezintegreaza jumatate

din numarul N0 de nuclee in stare metastabila

Fuziune si fisiune nucleara

Fuziunea nucleara a fost realizata pentru prima data prin anii 1930 prin bombardarea unei tinte conttinând deuteriu, izotopul hidrogenului cu masa 2, cu deuteroni într-un ciclotron. Pentru a ccelera raza de deuteroni este necesara folosirea unei imense cantitati de energie, marea majoritate transformându-se în caldura. Din aceasta cauza fuziunea nu este o cale eficienta de a produce energie. În anii 1950 prima demonstratie la scara larga a eliberarii unei cantitati mari de energie în urma fiziunii, necontrolata a fost facuta cu ajutorul armelor termonucleare în SUA, URSS, Marea Britanie si Franta. Aceasta experienta a fost foarte scurta si nu aputut fi folosita la producerea de energie electrica.

În cadrul fisiunii, neutronul, care nu are sarcina electrica poate interactiona usor cu nucleul, în cazul fuziunii, nucleele au amândoua sarcina pozitiva si în mod natural nu pot interactiona pentru ca se resping conform legii lui Coulomb, lucru care trebuie contacarat. Acest lucru se poate face când temperatura gazului este suficient de mare 50-100 milioane ° C.

Într-un gaz de hidrogen greu izotopii deuteriu si tritiu la asa temperaturi are loc fuziunea nucleara, eliberându-se aproximativ 17,6 MeV pe element de fuziune.