4.3.4 Ядерные реакции. Деление и синтез ядер

Ядерная реакция — превращение атомных ядер при их взаимодействии с другими ядрами или частицами.

В отличие от радиоактивного распада, ядерная реакция вызывается взаимодействием извне. В результате могут образоваться ядра других химических элементов и новые частицы.

Законы сохранения в ядерной реакции

В уравнении ядерной реакции сохраняются:

• суммарное массовое число $A$, то есть общее число нуклонов;
• суммарное зарядовое число $Z$, то есть общий заряд в единицах элементарного заряда.

Значения $A$ и $Z$ для каждого ядра читают из обозначения ядра ${}_Z^A\mathrm{X}$. По сохранению этих чисел можно определить неизвестное ядро или частицу в реакции.

Важно

Сохраняется сумма массовых и зарядовых чисел всех участников, а не значения $A$ и $Z$ каждого отдельного ядра.

Деление ядер

Деление ядра — расщепление тяжёлого ядра на два более лёгких ядра-осколка.

Деление тяжёлого ядра может начаться после захвата нейтрона. Нейтрон не имеет электрического заряда, поэтому ему не препятствует электрическое отталкивание со стороны ядра. При делении выделяется энергия и обычно освобождаются несколько нейтронов.

Освободившиеся нейтроны могут попасть в другие тяжёлые ядра и вызвать их деление. Так возникает цепная ядерная реакция. В ядерном реакторе её ход контролируют, регулируя число нейтронов, вызывающих новые деления.

Синтез ядер

Синтез ядер — слияние лёгких ядер с образованием более тяжёлого ядра.

Положительно заряженные ядра отталкиваются. Чтобы сблизить их до расстояния действия ядерных сил, нужна очень большая кинетическая энергия, то есть очень высокая температура. Поэтому реакции синтеза называют термоядерными.

При синтезе лёгких ядер выделяется энергия. Термоядерные реакции служат источником энергии Солнца и других звёзд.

Важно

При делении одно тяжёлое ядро распадается на более лёгкие, а при синтезе несколько лёгких ядер объединяются в более тяжёлое.

Коротко

• Ядерная реакция — превращение ядер при взаимодействии с ядрами или частицами.
• В ядерной реакции сохраняются суммарные массовое число $A$ и зарядовое число $Z$.
• При делении тяжёлое ядро распадается на осколки; освобождённые нейтроны могут поддерживать цепную реакцию.
• При синтезе лёгкие ядра сливаются; для их сближения необходима очень высокая температура.
• Деление и синтез ядер могут сопровождаться выделением энергии.