☢️ Інфографіка • Ядерна фізика

Ядерні реакції

Типи розпаду α/β/γ, поділ ядра, термоядерний синтез, енергія зв'язку, крива Бете

☢️ Типи радіоактивного розпаду
α
Альфа-розпад
ᴬZX → ᴬ⁻⁴Z₋₂Y + ⁴He
Ядро випускає He-4 (2p+2n). Важка, позитивна, мала проникність (~3см повітря, зупиняє папір). Типово для важких ядер (A>200): U, Th, Po.
β⁻
Бета-мінус розпад
n → p + e⁻ + ν̄_e
ᴬZX → ᴬZ₊₁Y + e⁻ + ν̄_e
Нейтрон у ядрі → протон+електрон+антинейтрино. Проникність: ~3мм Al. Надлишок нейтронів: ¹⁴C, ⁹⁰Sr, ¹³¹I.
β⁺
Бета-плюс (позитрон)
p → n + e⁺ + ν_e
ᴬZX → ᴬZ₋₁Y + e⁺ + ν_e
Протон → нейтрон+позитрон+нейтрино. Надлишок протонів. Після анігіляції e⁺+e⁻ → 2γ (511кеВ кожен). Застосовується у ПЕТ-сканерах.
γ
Гамма-розпад
ᴬZX* → ᴬZX + γ
Ядро в збудженому стані → основний стан + фотон γ. Заряд/маса незмінні. Найбільша проникність (кілька см свинцю). Супроводжує α та β.
⚖️ Закони збереження у ядерних реакціях
Закон збереженняα-розпадβ⁻-розпадПоділСинтез
Масове число A (баріонне число)
Зарядове число Z
Енергія (з урахуванням E=mc²)
Імпульс
Лептонне число✓ (ν̄_e←e⁻)
💥 Поділ ядра: ланцюгова реакція
1
n + ²³⁵U → ²³⁶U* → ⁹²Kr + ¹⁴¹Ba + 3n + ~200 МеВ

Один нейтрон поглинається U-235, ядро розривається. Виділяється ~200 МеВ і 3 нові нейтрони!

2
3 нейтрони → 3 · ²³⁵U → 9 нових нейтронів → ...

Якщо критична маса досягнута: ланцюгова реакція (k>1). Ядерна бомба — некерований розряд. Реактор — k≈1 (керований поглиначами нейтронів).

3
1 г ²³⁵U → E = Δm·c² ≈ 8,2×10¹⁰ Дж ≈ 23 МВт·год

1 кг поділеного урану ≈ 2000 тонн вугілля з точки зору енергії. КЕС ~33% ефективності.

☀️ Термоядерний синтез
Основна реакція D-T (токамак)
²H + ³H → ⁴He + n + 17,6 МеВ
Дейтерій+тритій → гелій-4 + нейтрон. Умова: T > 10⁸ К, утримання плазми.
Сонячна реакція pp-ланцюг
4¹H → ⁴He + 2e⁺ + 2ν + 26,7 МеВ
Протон-протонний цикл у зорях. Займає ~10¹⁰ р. для Сонця.
Питома енергія синтезу
~3×10⁸ МДж/кг (DT паливо)
В 4× більше від поділу урану. Без довгоживучих відходів. ITER (Франція) — 2025+.
Крива Бете (питома енергія зв'язку)
Max ≈ 8,8 МеВ/нуклон при ⁵⁶Fe
Поділ: важкі ядра → ядра ближче до Fe (ліворуч). Синтез: легкі → ближче до Fe (праворуч).
⚡ Формула мас-дефекту та енергії зв'язку

Δm = Z·mₚ + N·mₙ − M_ядра (маса вільних нуклонів − маса ядра)

E_зв = Δm·c² — енергія виділяється при утворенні ядра з вільних нуклонів

Приклад: ⁴He: Δm = 2·1,00728 + 2·1,00867 − 4,00260 = 0,03038 а.о.м. → E = 28,3 МеВ → 7,07 МеВ/нуклон

Про цю інфографіку

Ця інфографіка візуалізує ключові концепції теми у зручному форматі. Візуальне сприйняття інформації покращує запам'ятовування та розуміння взаємозв'язків між поняттями.

Хімія — наука про речовину та реакції, що лежить в основі матеріалознавства, фармацевтики та промисловості.

Як читати цю інфографіку

Почніть з центральної концепції та рухайтесь до деталей. Зверніть увагу на кольорове кодування та підписи. Збережіть або роздрукуйте для повторення перед іспитом.

Часті запитання (FAQ)

Що відображає ця інфографіка з ядерні реакції?
Інфографіка наочно показує ключові концепції теми 'Ядерні реакції': взаємозв'язки між поняттями, порівняльні характеристики та ієрархію ідей. Візуальний формат полегшує запам'ятовування складного матеріалу.
Для кого призначена ця інфографіка?
Інфографіка про 'Ядерні реакції' корисна для студентів (підготовка до іспитів), викладачів (ілюстрація матеріалу) та всіх, хто хоче структурувати знання або отримати швидкий огляд теми.
Як ця інфографіка допомагає краще зрозуміти ядерні реакції?
Дослідження показують: одночасна обробка тексту і графіки підвищує засвоєння на 65% порівняно з лише текстом. Ця інфографіка структурує 'Ядерні реакції' так, що ключові ідеї видно одразу і між ними легко простежити зв'язки.
Які концепції з ядерні реакції найважливіші для запам'ятовування?
Відповідно до цієї інфографіки, ядро теми 'Ядерні реакції' складають ключові визначення, базові формули та типові методи. Їх розуміння є необхідним для переходу до складніших аспектів теми.
Де ще можна знайти матеріали з ядерні реакції на calculator.party?
На calculator.party для теми 'Ядерні реакції' доступні: онлайн-калькулятори (миттєві розрахунки), навчальні статті, шпаргалки з формулами, тренажери вправ та розв'язані задачі — увесь комплект для повноцінного вивчення теми.