Закон сохранения электрического заряда

«Сумма электрических зарядов ядер и частиц, вступающих в реакцию, равна сумме зарядов ядер и частиц, получающихся в результате реакции». При записи ядерной реакции в развернутой форме, суммы нижних индексов до и после реакции одинаковы.

Например:

 

N + б → O + p

 

Закон сохранения числа нуклонов.

«Общее количество нуклонов в ядрах и частицах, вступающих в реакцию, равно количеству нуклонов в ядрах и частицах, получающихся при реакции, т.е. сумма верхних индексов до и после реакции одинакова». Закон сохранения числа нуклонов позволяет установить массовое число конечного ядра и в совокупности с предыдущим законом полностью определить характеристику нуклида, получающегося при ядерной реакции. Например:

 

C + р → N +g

 

Закон сохранения энергии.

Применительно к ядерным реакциям закон сохранения энергии можно сформулировать следующим образом:

«Полная энергия всех ядер и частиц, вступающих в реакцию, равна полной энергии всех ядер и частиц,получающихся при реакции».

Тепловой эффект ядерной реакции соответствует выраженной в энергетических единицах разности масс покоя продуктов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции

 

ДЕ = с² (∑m₁ – ∑m₂) МэВ, (6.1)

 

где ∑m₁ и ∑m₂ - суммы масс покоя исходных и образующихся ядер и частиц соответственно.

Выделившуюся или поглощенную энергию в ядерных реакциях выражают в электрон-вольтах, чаще в мегаэлектронвольтах (1 МэВ=10⁶).

Например:

 

Ni+ a→ Zn + 2 n

ДЕ = c²(63,9536+4,003870) - (61,9536+2·1,00) = -0,112·931МэВ

 

Ядерные реакции записываются так же, как и химические реакции: в левой части уравнения ставят символы реагирующих частиц, в правой - символы образующихся продуктов. Около каждого символа указывается массовое число, а иногда и заряд. Например:

 

Al + a → P + n

 

В общем виде ядерную реакцию записывают:

 

А + а → В + в,

 

где А – мишень (исходное ядро),

а - бомбардирующая частица,

в - вылетающая в результате реакции частица,

В - образующееся новое ядро (конечное ядро).

Часто употребляют сокращенную запись ядерных реакций, при которой между символами исходного и конечного ядер ставят в круглых скобках символы бомбардирующей и вылетающей частицы:

 

А (а, в) В, или ¹⁴N (a, p) ¹⁷O

 

В то же время между ядерными и химическими реакциями имеются существенные отличия:

В химических реакциях рассматриваются превращения весовых количеств вещества, в ядерных - отдельных атомов. Поэтому ядерные реакции всегда относят к 1 атому, а химические к 1 молю вещества. В соответствии с этим выделившуюся или поглощенную энергию в ядерных реакциях выражают в электронвольтах, чаще всего в мегаэлектронвольтах (1 МэВ= 1∙10⁶ эВ), в то время как в химических реакциях ее указывают в Джоулях на моль(96 кДж/моль соответствует 1 эВ/атом).

В химических реакциях не происходит превращения элементов. Химические реакции сопровождаются изменением связи между атомами. В ядерных реакциях образуются новые нуклиды, которые могут принадлежать различным элементам;

В химических реакциях, как правило, выделяется значительно меньше энергии, чем в ядерных реакциях, которые сопровождаются превращением значительной части материи в энергию. Например, при делении 1 г ³²⁵U выделяется 8,4·10⁷ кДж по сравнению с 33,9 кДж, которые выделяются при сгорании 1 г угля.