22. JADERNÁ FYZIKA

Jaderná fyzika Charakteristika – zabývá se atomovým jádrem Složení atomového jádra – nukleony = protony + neutrony Z – protonové číslo, A – nukleonové číslo, Vazebná energie – práce, kterou je potřeba vykonat k rozložení soustavy na jednotlivé části, E > 0 stabilní soustava, E < 0 nestabilní soustava Hmotnostní úbytek, Einsteinův vztah mezi energií a hmotností Izotopy – nuklidy téhož prvku, které patří na stejné místo per. soustavy prvků Vazebná energie na 1 nukleon – definice, vzorec, graf závislosti vazebné energie na 1 nukleon na počtu nukleonů rozdělení na jádra prvků, která se slučují (syntéza jader) a která se rozpadají (štěpení)

Vlastnosti jaderných sil – přitažlivé síly malého dosahu – působí mezi protony i mezi neutrony – projevují vlastnost nasycení , působí na malý počet okolních nukleonů

Radioaktivita Charakteristika – schopnost atomových jader se rozpadat v jiná a přitom vysílat záření. Struktura jádra se proměňuje, izotop jednoho prvku se mění v izotop druhého. Stabilní nuklidy, radionuklidy – projevují přirozenou radioaktivitu Druhy radioaktivních záření: – vyjmenovat a záření – zdroj, pohlcování, vychylování, rovnice b Záření – zdroj, pohlcování, vychylování, rovnice g záření – zdroj, pohlcování, vychylování, rovnice neutronové záření – zdroj, pohlcování, vychylování, rovnice

Zákon radioaktivní přeměny Aktivita zářiče – počet rad. přeměn za sekundu, – jednotka becquerel Bq     Přeměnová konstanta – l, jednotka s–1 Poločas přeměny T – doba, po kterou aktivita vzorku radionuklidu klesá na polovinu Zákon radioaktivní přeměny – slovně, matematicky, grafem   Přeměnové řady – U238, U235, Th232 – končí u olova Pb206 Transurany – uměle připravené radionuklidy Z > 92

Jaderná syntéza Zákony zachování – energie, hybnosti, el. náboje, počtu nukleonů Slučování jader (syntéza) – definice (jádra lehkých prvků …) – příklady reakcí na Slunci – příklady využitelných reakcí na Zemi Termojaderné reakce Tokamak – získávání energie Vodíková bomba – složení, princip, účinky

Jaderné štěpení Štěpení jader (syntéza) – definice (jádra těžkých prvků…) Řetězová štěpná reakce – zpomalený neutron rozštěpí jádro U (náčrt) na 2 části a uvolní se 3 další neutrony a energie – moderátor – zpomaluje neutrony – štěpné materiály (U233, U235, Pu 239, Pu241) – kritické množství Jaderná elektrárna – popis činnosti primárního, sekundárního a chladícího okruhu, moderátor, palivo, chladivo, význam, klady a zápory Atomová (jaderná) bomba – princip, složení – 5 druhů účinků

Využití radionuklidů Principy – při průchodu látkou se rad. záření zeslabuje (defektoskopie, měření tloušťky, hladiny), – mění se vlastnosti materiálů (polymerace, vulkanizace, změna barvy) – uvolňuje se teplo (termočlánky) Využití radioaktivity – v medicíně – v průmyslu – v zemědělství – v archeologii – v geologii

Ochrana před radioaktivním zářením Dávka – účinek jaderného záření, které bylo absorbováno organismem, Gray (Gy) Dávkový ekvivalent – rozdílné biologické účinky, sievert (Sv) Dozimetrie – zkoumá účinky jaderné záření a měření dávek Způsoby ochrany – vzdálenost – stínění – omezení doby ozařování

Detektory částic a urychlovače Geiger-Müllerův počítač – založen na ionizaci plynu, které způsobuje radioaktivní záření - popis složení a činnosti Wilsonova mlžná komora – zviditelnění dráhy částic, pára v přesyceném stavu (průchodem částice vniknou kondenzační jádra) Bublinová komora – přehřátá kapalina začne průchodem částice vřít Lineární urychlovač – princip, význam Kruhový urychlovač (cyklotron) – princip, význam Systém částic – bosony, fermiony, leptony a hadrony (mezony a baryony)