Поиск задач

Задачи на тему - Ядерные реакции - с решениями


22.1 Найти число протонов и нейтронов, входящих в состав ядер трех изотопов магния: а) 2412Mg; б) 2512Mg; в) 2612Mg.

22.2 Найти энергию связи W ядра изотопа лития 73Li.

22.3 Найти энергию связи W ядра атома гелия 42He.

22.4 Найти энергию связи W ядра атома алюминия 2713Al.

22.5 Найти энергию связи W ядер: а) 31H; б) 32He. Какое из этих ядер более устойчиво?

22.6 Найти энергию связи W0, приходящуюся на один нуклон в ядре атома кислорода 168O.

22.7 Найти энергию связи W ядра дейтерия 21H.

22.8 Найти энергию связи W0, приходящуюся на один нуклон в ядрах: а) 73Li; б) 147N; в) 2713Al; г) 4020Ca; д) 6329Cu; е) 11348Cd; ж) 20080Hg ; з) 23892U. Построить зависимость W0=f (A), где A-массовое число.

22.9 Найти энергию Q, выделяющуюся при реакции 73Li+11H → 42He+22He.

22.10 Найти энергию Q, поглощенную при реакции 147N + 42He → 11H + 178O.

22.11 Найти энергию Q, выделяющуюся при реакциях: а) 21H + 21H → 11H + 31H ; б)21H + 21H → 11H +10n.

22.12 Найти энергию Q, выделяющуюся при реакциях: а) 21H + 31He → 11H + 42He ; б) 63Li + 21H → 42He + 42He ; в) 63Li + 11H → 32He + 42He.

22.13 Какую массу M воды можно нагреть от 0° С до кипения, если использовать все тепло, выделяющееся при реакции 73Li(p,α), при полном разложении массы m=1 г лития?

22.14 Написать недостающие обозначения в реакциях: а) 2713Al(n,α)x; 6) 199F(p,x)168O; в) 5525Mn(x,n)5526Fe; г) 2713Al(α,p)x; д) 147N(n,x)146C; е) x(p,α)2211Na.

22.15 Найти энергию Q, выделяющуюся при реакции 73Li + 21H → 84Be + 10n.

22.16 Найти энергию Q, выделяющуюся при реакции 94Be + 21H → 105Be + 10n.

22.17 При бомбардировке изотопа азота 147N нейтронами получается изотоп углерода 146C, который оказывается β-активным. Написать уравнения обеих реакций.

22.18 При бомбардировке изотопа алюминия 2713Al α-частицами получается радиоактивный изотоп фосфора 3015P, который затем распадается с выделением позитрона. Написать уравнения обеих реакций. Найти удельную активность am изотопа 3015P, если его период полураспада T1/2=130 c.

22.19 При бомбардировке изотопа 2311Na дейтонами образуется β-радиоактивный изотоп 2411Na. Счетчик β-частиц установлен вблизи препарата, содержащего радиоактивный 2411Na. При первом измерении счетчик дал 170 отбросов за 1 мин, а через сутки-56 отбросов за 1 мин. Написать уравнения обеих реакций. Найти период полураспада T1/2 изотопа 2411Na.

22.20 Какая энергия Q1 выделится, если при реакции 2713Al + 42He → 3014Si + 11H подвергаются превращению все ядра, находящиеся в массе m=1 г алюминия? Какую энергию Q2 надо затратить, чтобы осуществить это превращение, если известно, что при бомбардировке ядра алюминия α-частицами с энергией W=8 МэВ только одна α-частица из n=2·106 частиц вызывает превращение?

22.21 При бомбардировке изотопа лития 63Li дейтонами (ядрами дейтерия 21H) образуются две α-частицы. При этом выделяется энергия Q=22,3 МэВ. Зная массы дейтона d и α-частицы, найти массу m изотопа лития 63Li.

22.22 Источником энергии солнечного излучения является энергия образования гелия из водорода по следующей циклической реакции: 126C + 11H → 137N → 136C + 0-1e, 136C + 11H → 147N, 147N + 11H → 158O → 157N + 0-1e, 137N + 11H → 126C + 42He. Какая масса m1 водорода в единицу времени должна превращаться в гелий? Солнечная постоянная K=1,37 кВт/м2. Принимая, что масса водорода составляет 35% массы Солнца, подсчитать, на какое время t хватит запаса водорода, если излучение Солнца считать постоянным.

22.23 Реакция разложения дейтона γ-лучами: 21H + hν → 11H + 10n. Найти массу m нейтрона, если известно, что энергия γ-квантов W1=2,66 МэВ, а энергия вылетающих протонов, измеренная по производимой ими ионизации, оказалась равной W2=0,22 МэВ. Энергию нейтрона считать равной энергии протона. Массы дейтона и протона считать известными.

22.24 Написать недостающие обозначения в реакциях: а) 2713Al(γ,x) 2612Mg ; б) 2713Al(γ,n)x ; в) 6329Cu(γ,x) 6229Cu ; г) x(γ,n) 18174W.

22.25 Выход реакции образования радиоактивных изотопов можно охарактеризовать либо числом k1-отношением числа происшедших актов ядерного превращения к числу бомбардирующих частиц, либо числом k2 [Бк]-отношением активности полученного продукта к числу единиц, бомбардирующих мишень. Как связаны между собой величины k1 и k2 ?

22.26 При бомбардировке 73Li протонами образуется радиоактивный изотоп бериллия 74Be с периодом полураспада T1/2=4,67·106 c. Найти выход реакции k1 (см. задачу 22.25), если известно, что бомбардирующие протоны общим зарядом q=1 мкА·ч вызывают активность полученного препарата a=6,51·106 Бк.

22.27 В результате ядерной реакции 5626Fe(p,n) образуется радиоактивный изотоп кобальта 5627Co с периодом полураспада T1/2=80 сут. Найти выход реакции k1 (см. задачу 22.25), если известно, что бомбардирующие протоны общим зарядом q=20 мкА·ч вызывают активность полученного препарата a=5,2·107 Бк.

22.28 Источником нейтронов является трубка, содержащая порошок бериллия 94Be и газообразный радон. При реакции α-частиц радона с бериллием возникают нейтроны. Написать реакцию получения нейтронов. Найти массу m радона, введенного в источник при его изготовлении, если известно, что этот источник дает через время t=5 сут после его изготовления число нейтронов в единицу времени a2=1,2·106 с-1. Выход реакции k1=1/4000, т.е. только одна α-частица из n=4000 вызывает реакцию.

22.29 Источником нейтронов является трубка, описанная в задаче 22.28. Какое число нейтронов a2 в единицу времени создают α-частицы, излучаемые радоном с активностью a1=3,7·1010 Бк, попадая на порошок бериллия? Выход реакции k1=1/4000.

22.30 Реакция образования радиоактивного изотопа углерода 116C имеет вид 105B(d,n), где d-дейтон (ядро дейтерия 21H). Период полураспада изотопа 116C T1/2=20 мин. Какая энергия Q выделится при этой реакции? Найти выход реакции k2, если k1=10-8 (см. задачу 22.25).

22.31 В реакции 147N(a,p) кинетическая энергия α-частицы W1=7,7 МэВ. Под каким утлом φ к направлению движения α-частицы вылетает протон, если известно, что его кинетическая энергия W2=8,5 МэВ?

22.32 При бомбардировке изотопа лития 63Li дейтонами образуются две α-частицы, разлетающиеся симметрично под углом φ к направлению скорости бомбардирующих дейтонов. Какую кинетическую энергию W2 имеют образующиеся α-частицы, если известно, что энергия бомбардирующих дейтонов W1=0,2 МэВ? Найти угол φ.

22.33 Изотоп гелия 32He получается бомбардировкой ядер трития 31H протонами. Написать уравнение реакции. Какая энергия Q выделяется при этой реакции? Найти порог реакции, т. е. минимальную кинетическую энергию бомбардирующей частицы, при которой происходит эта реакция. Указание: учесть, что при пороговом значении кинетической энергии бомбардирующей частицы относительная скорость частиц, возникающих в реакции, равна нулю.

22.34 Найти порог W ядерной реакции 147N(α,p).

22.35 Найти порог W ядерной реакции 73Li(p,n).

22.36 Искусственный изотоп азота 137N получается бомбардировкой ядер углерода 126C дейтонами. Написать уравнение реакции. Найти количество теплоты Q, поглощенное при этой реакции, и ее порог W. Какова суммарная кинетическая энергия W\' продуктов реакции при пороговом значении кинетической энергии дейтонов? Ядра углерода считать неподвижными.

22.37 Реакция 105B(n,α) идет при бомбардировке бора нейтронами, скорость которых очень мала (тепловые нейтроны). Какая энергия Q выделяется при этой реакции? Пренебрегая скоростями нейтронов, найти скорость v и кинетическую энергию W α-частицы. Ядра бора считать неподвижными.

22.38 При бомбардировке изотопа лития 73Li протонами образуются две α-частицы. Энергия каждой α-частицы в момент их образования W2=9,15 МэВ. Какова энергия W1 бомбардирующих протонов?

22.39 Найти наименьшую энергию γ-кванта, достаточную для осуществления реакции разложения дейтона γ-лучами 21H + hν → 11H + 10n.

22.40 Найти наименьшую энергию γ-кванта, достаточную для осуществления реакции 2412Mg(γ,n).

22.41 Какую энергию W (в киловатт-часах) можно получить от деления массы m=1 г урана 23592U, если при каждом акте распада выделяется энергия Q=200 МэВ?

22.42 Какая масса урана 23592U расходуется за время t=1 сут на атомной электростанции мощностью P=5000 кВт? Кпд принять равным 17%. Считать, что при каждом акте распада выделяется энергия Q=200 МэВ.

22.43 При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования гелия из дейтерия и трития. Написать уравнение реакции. Найти энергию Q, выделяющуюся при этой реакции. Какую энергию W можно получить при образовании массы m=1 г гелия?