REACTII NUCLEARE In fizica nucleara si chimia nucleara, o reactie nucleara este procesul in care doua nuclee, sau altfel un nucleu de un atom si o particula subatomica (cum ar fi un proton, sau electroni de mare energie) din afara atom, se ciocnesc pentru a produce produse diferite de particula initiala. In principiu, o reactie poate implica mai mult de trei particule care se ciocnesc, un astfel de eveniment este extrem de rar, deoarece probabilitatea ca trei sau mai multe nuclee sa se intalneasca in acelasi timp in acelasi loc este mult mai mica decat pentru doua nuclee. In timp ce transformarea este spontana in cazul dezintegrarii radioactive, este initiata de o particula in cazul unei reactii nucleare. In cazul in care particulele se ciocnesc si se separate fara a se schimba, procesul este numit o ciocnire elastica, mai degraba decat o reactie nucleara. Reactii nucleare naturale apar in interactiunea dintre razele cosmice si materie. Pe Pamant,reactiile nucleare initiate de catre dezintegrarea radioactiva produc izotopi nucleogenici, mai degraba decat izotopii radiogenici fiica ai dezintegrarilor simple. Spre deosebire de dezintegrarea radioactiva, reactiile nucleare pot fi utilizate in mod artificial pentru a obtine energia nucleara, la o rata ajustabila, la cerere. Poate cele mai notabile reactii nucleare sunt reactie nucleare in lant care produc fisiunea nucleara, precum si reactiile de fuziune nucleara care alimenteaza productia de energia a soarelui ai a stelelor. mbele tipuri de reactii sunt folosite la reactiile nucleare din armele nucleare.
Reacţia nucleară se scrie simbolic sub forma: a + X → Y + b
sau
X(ab!Y
a! particula sau nucleul nucleul proiectil proiectil care este de obicei obicei accelerat pentru pentru produce reactia reactia "! nucleul tinta #! nucleul residual $!particula sau nucleul mai usor rezultat din reactive
Le"i #e conser$are in in%eracţiunile nucleare: a!Le"ea #e conser$are a ener"iei
%!mc&!moc& ' c %a ' %x!% ' % b mac& ' ca ' mxc& ' cx!mc& ' c ' m bc& ' c b *iferen+a dintre energia de repaus a particulelor n stare ini+iala -i finala o vom nota cu -i se nume-te energie de reactie. !( ma ' mx / m b / m )c&
ca ' cx ' !c b ' c sau !c b ' c / ca / c
*aca 012 reac+ia este exoenergetica 312reac+ia este endoenergetica
b!Le"ea conser$arii im&ulsului
4onservarea impulsului in reactia nucleara
a ' " 5 #' b •
p&!p b& / &pa p bcos6 (7)
•
c!p&8&m
•
ca!pa&8&ma 9
•
c b!p b&8&m b (&) *in (7) -i (&) &mc!&maca ' &m bc b / : mam bcac bcos 6
c) Le"ea conser$ării sarcinii elec%rice
;a ' ;x ! ; ' ; b 2Suma sarcinilor electrice ale particulelor inainte de reac+ie este egal< cu suma sarcinilor electrice ale particulelor dupa reac+ie
#!Le"ea conser$arii numarului #e nucleoni
a ' x ! ' b 2num
e! Le"ea #e'in%e"rarii ra#ioac%i$e •
=(t) 2 numarul de sisteme in stare excitata la momentul t
•
=1 2 numarul de sisteme in stare excitata la momentul initial t!1
•
•
>iata medie a sistemului t ! 78P 29 inversul probabilitatii de tranzitie in unitatea de timp ?impul de injumatatire ?78& 2 timpul dupa care se dezintegreaza jumatate din numarul =1 de nuclee in stare metastabila
isiunea nucleara ,
cunoscuta si sub denumirea de fisiune atomica, este un proces n care nucleul unui atom se scindeaza n doua sau mai multe nuclee mai mici, numite produsi de fisiune si, n mod uzual, un numar oarecare de particule individuale. sadar, fisiunea este o forma de transmutatie elementara. •
•
•
•
Particulele individuale pot fi neutroni, fotoni (uzual sub forma de raze gamma) si alte fragmente nucleare cum ar fi particulele beta si alfa. @isiunea elementelor grele este o reactie exotermica si poate sa elibereze cantitati substantiale de energie sub forma de radiatii gamma si energie cinetica a fragmentelor (ncalzind volumul de material n care fisiunea are loc). @isiunea nucleara este folosita pentru a produce energie n 4entralele =uclearo2lectrice si pentru fabricarea armelor nucleare. @isiunea este utila ca sursa de energie (putere) deoarece unele materiale, numite combustibili nucleari, pe de o parte genereaza neutroni liberi ca AjucatoriA ai
•
•
•
procesului de fisiune si, pe de alta parte, li se initiaza fisiunea la impactul cu (exact acesti) neutroni liberi. Prin urmare, combustibilii nucleari pot fi utilizati n reactii de fisiune nucleara în lant autontretinute, care elibereaza energie n cantitati controlate ntr2un reactor nuclear, sau necontrolate ntr2o arma nucleara. 4antitatea de energie utilizabila continuta ntr2un combustibil nuclear este de milioane de ori mai mare decBt energia utilizabila continuta ntr2o masa similara de combustibil chimic (benzina, de exemplu), acest lucru facBnd fisiunea nucleara o sursa foarte tentanta de energie9 totusi produsii secundari ai fisiunii nucleare sunt puternic radioactivi, putBnd ramBne asa chiar si pentru mii de ani, avBnd de a face cu importanta problema a deseurilor nucleare. Preocuparile privind acumularea deseurilor si imensul potential distructiv al armelor nucleare contrabalanseaza calitatile dezirabile ale fisiunii ca sursa de energie, fapt ce da nastere la intense dezbateri politice asupra problemei puterii nucleare.
