Nuklearna fizikastruktura atomske jezgreradioaktivni raspadizakon radioaktivnog raspadanuklearane reakcije: fisija i fuzija

Graa atomske jezgreNuklearna fizika prouava atomsku jezgru (NUKLEUS)

Graa jezgre- NUKLEONI:protoni (pozitivno nabijene estice) i neutroni (neutralne estice)

Neutron kasno otkriven jer ga u prirodi nema slobodnog

Broj protona Z ATOMSKI BROJ broj protona = broju elektrona Broj neutrona N

Ukupni broj nukleona A NUKLEONSKI ili MASENI BROJ ( A = Z + N)

IZOTOPI jednak Z razliit N (npr. O 16, O -17, O -18 ili H-1 vodik, H-2 deuterij, H3 tricij

Nukleone na okupu dri JAKA NUKLEARNA SILA

Osnovne sile u prirodi

MEUDJELOVANJE (INTERAKCIJA)NABOJRELATIVNA JAINAjako nuklearnoboja1elektromagnetskoelektrini naboj10 -2slabo nuklearnoslabi naboj10 -5gravitacijskomasa10 -39

Henri BecqureleMarie Sklodowska-CurieMaria i Pierre Curie

RadioaktivnostRadioaktivni raspad proces spontanog mjenjanja atomske jezgre bez vanjskog utjecajaVrste radioaktivnosti alfa zraenje, beta zraenje i gama radioaktivnost

Alfa zraenjeSpontano emitiranje dva p i dva n (jezgra helija)Poetna jezgra pretvara se u drugu jezgru s 2p i 2n manje

Beta zraenjeBeta minus zraenje: sponatano pretvaranje jednog neutrona u protonPoetna jezgra se pretvara u drugu

Beta plus zraenje: spontano pretvaranje jednog protona u neutron

Gama raspadElektromagnetsko zraenje (fotoni) koje emitiraju atomske jezgreFotoni vrlo visoke energije MeV

Radioaktivno zraenje - zraenje vrlo velike energijeRazlika prodiranja pojedinog zraenja kroz materijale

Zakona radioaktivnog raspadaBroj jezgri nekog elementa koji se raspada

Zakon radioaktivnog raspada statistiki opis vanjske manifestacije

Vrijeme poluraspada izraeno preko konstante raspada

Aktivnost Zakon radioaktivnog raspada

Primjer: Radioizotop stroncija ima vrijeme poluraspada 29 godina. Za koje se vrijeme poetna koliina radioaktivnog stroncija smanji na jednu desetinu poetne koliine?

Rjeenje: t = 96.3 godine

drugi naint =96.3 godine

Nuklearne reakcijemasa se pretvara u energiju E = mc2 - nuklearna energijaatomska jedinica mase u (1/12 mase atoma ugljika-12)u = 1.6610-27 kg

E = 1uc2E = 1.6610-27 kg (2.99 108 m/s)2E = 1.49 10-10 JE = 931,5 MeV energija koja se dobije pri pretvorbi 1u

Defekt maseukupna masa jezgre mj uvijek je manja od zbroja masa nukleona koji ine jezgrurazliku nazivamo defekt mase

pri nastanku atomske jezgre dio mase prijee u energiju energija vezanja Ev

Energija vezanja po nukleonu

Fisijateka jezgra raspada se na dvije lake uz oslobaanje energije

Lanana reakcijalanana reakcija - pri procesu se oslobode neutroni koji mogu dovesti do inducirane fisijetermalni neutroni energija odgovara energiji termikog gibanja T = 300 K, E = 0,025 eV - 0,04 eVmoderatori (obina voda, teka voda, grafit) usporavaju neutrone kritina masa odgovarajua koliina materijala da bi se odvijala lanana reakcija

Atomska bombaNAGASAKI 9. 8. 1945.FAT MANHIROSHIMA 6. 8. 1945.LITTLE BOYHiroshima:140 000 rtava (jo vie od radijacije)temepratura blizu sredita eksplozije 5000Cudarni val vjetra 800 km/hvreli gljivasti oblak visok 15 250 metara

Nuklearna elektranakontrolirana fisijaregulacijski tapovi od kadmija, broma elementi koji apsprbiraju neutronenuk. energija grije vodu, para pokree turbinu, turbina pokree generator

Princip rada

ernobilnajvea ekoloka katastrofa novijeg doba 26. 4. 1986. u 1 sat 23 minute eksplozija na 4. reaktorunona smjena radila pokus i jedan operater opteretio reaktorod 25 kontrolnih ipki u reaktoru ostalo 6drugi operater iskljuio dovod vode koja hladi i nastala je eksplozija

radioaktivni oblak noen vjetrom iao prema Skandinaviji te sredinjoj i jugoistonoj Europi5.-ti dan oblak nad Hrvatskom

od posljedica radijacije preminulo 200 000 do 400 000 (neslubeni izvori, vlasti taje podatke)dan i po nakon eksplozije u oblinjem gradu Pripjata radijacija 300 000 puta vea od normalnedanas radijacija 100 metara od reaktora 50 000 puta vea od normalnepodruje ernobila neseljivo tek za oko 600 godina

Na slici se vidi sarkofag oko 4. reaktora

Fuzijaproces u kojem se spaja vie lakih atomskih jezgri u teu jezgru pri emu se oslobaa energija

Izvor energije na Suncuenergija Sunca je fuzionog porijeklatemperatura Sunca: - povrina 6000 K - unutranjost 1.5 107 Kspajanje 4 protona u esticu uz oslobaanje energijeE = mc2

Nastajanje helija u Suncu

Mini zvijezda na ZemljiDobivena energija fuzijom vea nego fisijom: pri pretvorbi 1g vodika pri procesu fuzije oslobodi se 7.6 puta vie energije nego pri pretvorbi 1 g ugljika pri procesu fisijePREDNOSTI:produkti nisu radioaktivninije potrebna kritina masaPROBLEMI:potrebna visoka temperatura da bi se postigle visoke kinetike potrebno odrati stanje plazme

Magnetna boca magnetno polje u obliku boce, estice se gibaju spiralno i ne mogu pobjeiTokamak magnetsko polje oblika torusa, sastoji se od dva magnetna polja koja daju rezultantno polje u kojem se giba plazma

H bomba (termonuklearna bomba)tisuu puta jaa od atomske (fisijske) bombe

zemlje koje posjeduju H bombu: SAD, Rusija, Francuska, Ujedinjeno Kraljevstvo, Kina i Indija

atomska bomba kao upalja H - bombe

***********************************