Контрольная работа по "Физике"

Задача 1. Определить пороговые энергии E1 и E2 нейтронов для реакции (n, 2n) при их взаимодействии с (_8^16)O и (_8^15)O.

Дано:

(_8^16)Oα

(_8^15)O

(_0^1)n

(n, 2n)

E_1 –?

E_2 –?

Решение:

Пороговая энергия определяется по формуле:

T_пор=(M_A+m_a)/M_A |Q| (1)

где Q -энергия реакции,

ma - масса налетающей частицы,

MA - масса ядра мишени.

Энергетический выход реакции составляет

Q = ΔMc2 (2)

где ΔM= M1 – M2 – дефект масс,

c – скорость света.

Запишем реакцию реакции (n, 2n) при их взаимодействии с (_8^16)O:

(_8^16)O+(_0^1)n → (_8^15)O+(_0^1)n+(_0^1)n

Массы нейтральных атомов равны:

m((_8^16)O )= 15,994915 а. е. м.

m((_0^1)n )= 1,00867 а. е. м.

m((_8^15)O )= 15,003066 а. е. м.

Найдем дефект масс. Масса M1 продуктов до реакции:

M1 =m((_8^16)O )+m((_0^1)n )

M1 = 15,99491 а. е. м.+ 1,00867 а. е. м. = 17,00358 а. е. м.

Масса M2 конечных продуктов реакции равна

M2 = m((_8^15)O )+2m((_0^1)n )

M2 = 15,003066 а. е. м.+ 2∙1,00728 а. е. м.=17,017626 а. е. м.

Дефект массы составляет

ΔM = M1 – M2 = -0,014046 а. е. м.

Подставим полученные значения в (2) и найдем энергетический выход реакции. Принимая во внимание, что 1 а. е. м. = 1,660·10–27 кг и 1 эВ = 1,602·10–19 Дж, получим числовой ответ:

|Q|=|-0,014046⋅1,66·〖10〗^(-27) ⋅9·〖10〗^16 |=0,21·〖10〗^(-11) Дж=

=0,13·〖10〗^8 эВ=13,1 МэВ

Подставим полученное значение энергии в (1) и найдем пороговую энергию E1:

E_1=(17,00358 а.е.м.)/(15,003066 а.е.м.) 13,1 МэВ=14,85 МэВ

Запишем реакцию реакции (n, 2n) при их взаимодействии с (_8^15)O:

(_8^15)O+(_0^1)n → (_8^14)O+(_0^1)n+(_0^1)n

Массы нейтральных атомов равны:

m((_0^1)n )= 1,00867 а. е. м.

m((_8^15)O )= 15,003066 а. е. м.

m((_8^14)O )= 14,008596 а. е. м.

Найдем дефект масс. Масса M1 продуктов до реакции:

M1 =m((_8^15)O )+m((_0^1)n )

M1 = 15,003066 а. е. м.+ 1,00867 а. е. м. = 16,011736 а. е. м.

Масса M2 конечных продуктов реакции равна:

M2 = m((_8^14)O )+2m((_0^1)n )

M2 = 14,008596 а. е. м.+ 2∙1,00728 а. е. м.=16,023156 а. е. м.

Дефект массы составляет

ΔM = M1 – M2 = -0,01142 а. е. м.

Подставим полученные значения в (2) и найдем энергетический выход реакции. Принимая во внимание, что 1 а. е. м. = 1,660·10–27 кг и 1 эВ = 1,602·10–19 Дж, получим числовой ответ:

|Q|=|-0,01142⋅1,66·〖10〗^(-27) ⋅9·〖10〗^16 |=0,17·〖10〗^(-11) Дж=

=0,11·〖10〗^8 эВ=11 МэВ

Подставим полученное значение энергии в (1) и найдем пороговую энергию E2:

E_2=(16,011736 а.е.м.)/(15,003066 а.е.м.) 11 МэВ=11,7 МэВ

Ответ: E_1=14,85 МэВ

E_2=11,7 МэВ

Задача 2. При облучении алюминиевой мишени (_13^27)Al нейтронами возможны реакции с вылетом β, α и γ частицы. Написать уравнения этих реакций и установить, какие из них являются эндотермическими, а какие экзотермическими. Для экзотермических реакций найти выделившуюся энергию. Для эндотермических реакций найти пороговые значения энергии.

Дано:

(_13^27)Al

β, α, γ

E–?