Transcript Radioaktivitet

ERGO Fysikk 1
Callin mfl
s. 217 og 221
7-4
Den sterke kjernekraften virker mellom nabonukleonene
Og holder dem sammen. (Men husk den virker bare over 10-15m)
7-5
Den elektriske frastøtingskraften mellom protonene virker
mellom alle protoner. Dvs frastøtingskraften på et proton
øker når antall protoner i kjernene øker.
Når det er flere nøytroner i kjernen vil avstanden mellom protonene øke og
frastøtingskreftene minker.
Derfor må det være større andel nøytroner i store atomkjerner.
Bevaringslover
Vi har tre bevaringslover for kjernereaksjoner:
1) Ladningen er bevart i alle kjernereaksjoner. Det betyr at summen av
positiv og negativ ladning før reaksjonen er lik summen av positiv og
negativ ladning etter reaksjonen.
2) Nukleontallet er bevart i alle kjernereaksjoner. Det betyr at antall
protoner og nøytroner til sammen er det samme før og etter reaksjoner.
Hvis det for eksempel har blitt flere protoner, må det ha blitt færre
nøytroner.
3) Totalenergien er bevart i alle kjernereaksjoner. Totalenergien er
summen av masseenergi, kinetisk energi og strålingsenergi:
Masseenergien er gitt ved:
der c er lysfarten i vakuum.
ERGO Fysikk 1
Callin mfl
s. 222
Legg merke til at når
kjernereaksjonen avgir:
4
α – stråling 2 He
Minker både protontall og nøytrontall
med 2.
0
1
e
β – stråling
Øker protontallet (ladningstall) med 1
og nøytrontall minker med 1.
En del av overskuddsenergien i
reaksjonene avgis i form av
γ-stråling
ERGO Fysikk 1
Callin mfl
s. 222 og 223
Bindingsenergien tilsvarer hvor mye energi som må til for å bryte bindingene.
Når bindingsenergien i kjernene øker ved fisjon / fusjon vil den resterende
energien frigis. En kan se det som om nukleonene faller dypere ned i
energibrønnen til venstre. Avstanden opp til E=0 er tilsvarer bindingsenergien.
Vi ser at jern og nikkel har kjernene med mest stabile kjerner.
ERGO Fysikk 1
Callin mfl
s. 230
En ser til høyre oversikt over bindingsenergi pr nukleon.
Denne viser at jern og Nikkel er de mest stabile nukleonene
Til venstre ser vi gjennomsnittlig masse pr nukleon,
og vi ser at en ved både fusjon og fisjon får et massetap
Fusjons Reaksjoner i sola
1
1
H 
2
1
H 
3
2
He 
1
1
H 
1
1
2
1
H 
3
2
He
3
2

m svinn  4 , 7  10

H
 29
He
Pr kg Hydrogen
νe
Sjekk at bevaring av
nukleontall og ladningstall
er oppfylt i reaksjonene

1
1
H 
1
1
H
kg
E r  m s  c  4 , 7  10
2
e 
 
He
4
2
0
1
 29
kg  ( 3 , 00  10 m / s )  4 , 3  10
blir det 2,6  10
8
15
J !!
2
 12
J
Beregning massesvinn og
Reaksjonsenergi
2
1
H 
3
1
H 
Massesvinn
4
2
He

i reaksjonen
1
0
n
:
m svinn  ( m 2 H  m 3 H )  ( m 4 He  m 1 n )
1
1
2
0
m svinn  ( 2 , 014101 u  3 . 0160493 u )  ( 4 , 002603 u  1, 008664904 u )
m svinn  0 , 018882 u  0 , 018882  1, 66  10
 27
kg  3 ,1344  10
 29
kg
Reaksjonse nergi :
E r  m s  c  3 ,1344  10
2
 29
kg  ( 3 , 00  10 m / s )  2 ,82  10
8
2
 12
J
Fisjon
Prøv å styre et kjernekraftverk
ERGO Fysikk 1
Callin mfl
s. 229
7-12
Fusjon
Termonukleær prosess, reaksjon mellom atomkjerner, utløst
ved den energien kjernene har på grunn av sin termiske
bevegelse og holdt ved like fordi det i reaksjonene frigjøres
så mye energi at den høye temperaturen opprettholdes.
Ukontrollert foregår prosessen i hydrogenbomben, i Solen
og de fleste andre stjernene.
Kald fusjon løsning på
energikrisen løsning på global
oppvarming ?
Nøytronbomben
Hydrogenbombe hvor nøytronene fra 2H + 3H reaksjonen
bare i liten grad inngår i kjedereaksjonen. De forsvinner
isteden ut av bomben med stor hastighet. Som følge av
dette blir varme- og sprengvirkningen i senteret for
eksplosjonen redusert, mens skadevirkningene i
omgivelsene på grunn av nøytronstråling blir større.
Hydrogenbombe, også kalt
fusjonsbombe, termonukleær bombe
eller H-bombe, kjernefysisk bombe hvor
energien utvikles ved at hydrogenkjerner
reagerer med hverandre og danner tyngre
kjerner.