2. Sasniedzamie rezultāti
• Skaidro radioaktīvo izotopu sabrukšanu, lietojot pussabrukšanas
perioda jēdzienu.
• Izmantojot funkcionālās sakarības, aprēķina sabrukušo un
nesabrukušo kodolu skaitu vai vielas masu, raksta kodolreakcijas.
• Skaidro norises apstākļus un procesus, novērojot datorsimulāciju par
atoma kodolu radioaktīvo sabrukšanu un kodolreakcijām.
• Zina kodolreaktora uzbūvi un izskaidro tā darbības principu.
• Analizē nepieciešamību izmantot kodoldegvielu un ar to saistītos
riskus apkārtējai videi un cilvēka veselībai.
• Izprot, ka kodolieroču izstrādāšana un lietošanas draudi ir
nepieņemama metode politisko jautājumu risināšanā.
3. Radioaktīvo vielu sabrukšanas likums
• Nesabrukušo kodolu skaitu var aprēķināt pēc
sakarības
• N – nesabrukušo kodolu skaits
• N0 – radioaktīvās vielas kodoli sākumā
• T – pussabrukšanas periods
• t - laiks
4. Radioaktīvā parauga masa ir 30 g. Tā pussabrukšanas
periods T ir 12 stundas.
A.Nosaki, cik liela parauga masa vēl nav sabrukusi pēc
vienas diennakts!
B. Nosaki, cik liela parauga masa ir sabrukusi pēc vienas
diennakts!
m0 = 30 g
T = 12 h
m = ?
m = 30 ∙ 2
24
12
-
t = 24 h
=
= 30 ∙ 2
2-
= 30 ∙
1
22
=
= 30 : 4 = 7,5 g
m = 30 – 7,5 = 22,5 g
5. Kodolreakcijas
• Inducētās kodolreakcijas: tiek izraisītas, apšaudot
kodolus ar paātrinātām daļiņām (protoniem,
elektroniem, α daļiņām u.c.).
• Ierīces – daļiņu paātrinātāji (ciklotroni, betatroni
utt.)
• Pirmā inducētā kodolreakcija 1920. gadā:
Apstarojot slāpekli ar α daļiņām, ieguva skābekli un protonu
N + He O + H
14
7
4
2
17
8
1
1
6. Urāna kodola dalīšanās
• Ja urāna U kodolā ielido neitrons, urāna kodols
sadalās divās daļās.
• Dalīšanās procesā rodas 2-3 brīvi neitroni, kas var
sadalīt citus urāna U kodolus.
• Katrā dalīšanās procesā atbrīvojas ~ 200 MeV
enerģijas (80% kodola šķembu Wk, 20% brīvo
neitronu enerģija)
235
92
235
92
https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/nuclear-fission - animācija
7. Urāna kodola dalīšanās
• Ja urāna kodolu ir daudz,
veidojas ķēdes reakcija:
viena kodola dalīšanās
izraisa citu kodolu
dalīšanos, atbrīvojas tik
liela enerģija, ka rodas
sprādziens.
U + n Ba + Kr + 3 n
235
92
1
0
141
56
92
36
1
0
http://makeagif.com/i/yAlHmp
8. Nevadāma ķēdes reakcija
• Atombumbas
• Kodoldegvielas masa pārsniedz kritisko masu
http://giphy.com/gifs/explosion-jiF9Z2VZS584g
10. Kodoltermiskās reakcijas
• Kodolu sintēzes reakcijās no vieglākiem kodoliem
veidojas smagāki kodoli:
• Reakcijās izdalās liels enerģijas daudzums.
• Dabiski notiek zvaigznēs (ļoti augsta temperatūra un
spiediens)
• Kodolsintēzes iekārtās vielu pārvērš plazmā un
saspiež ar magnētisko lauku, lai nesaskaras ar
sienām.
H + H He
2
1
2
1
4
2
11. Sasniedzamie rezultāti
• Skaidro radioaktīvo izotopu sabrukšanu, lietojot pussabrukšanas
perioda jēdzienu.
• Izmantojot funkcionālās sakarības, aprēķina sabrukušo un
nesabrukušo kodolu skaitu vai vielas masu, raksta kodolreakcijas.
• Skaidro norises apstākļus un procesus, novērojot datorsimulāciju par
atoma kodolu radioaktīvo sabrukšanu un kodolreakcijām.
• Zina kodolreaktora uzbūvi un izskaidro tā darbības principu.
• Analizē nepieciešamību izmantot kodoldegvielu un ar to saistītos
riskus apkārtējai videi un cilvēka veselībai.
• Izprot, ka kodolieroču izstrādāšana un lietošanas draudi ir
nepieņemama metode politisko jautājumu risināšanā.
12. Papildus informācijas avoti:
• http://www.dzm.lu.lv/fiz/IT/F_12/default.aspx@tabid=3&id=460.html
• https://www.fizmix.lv/fiztemas/atoms-un-atoma-kodols-10/kodolreakcijas
• https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/nuclear-fission
• http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/12-klase/atoms-un-atoma-kodols-kodolreakcijas-8045
• Ядерные реакции. Выделение и поглощение энергии при ядерных реакциях.
Термоядерные реакции синтеза лёгких ядер https://interneturok.ru/physics/11-
klass/fizika-atomnogo-jadra/yadernye-reaktsii-vydelenie-i-pogloschenie-energii-pri-
yadernyh-reaktsiyah-termoyadernye-reaktsii-sinteza-lyogkih-yader?
seconds=0&chapter_id=875
• Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор. Перспективы
развития ядерной энергетики https://interneturok.ru/physics/11-klass/fizika-atomnogo-
jadra/delenie-yader-urana-tsepnye-yadernye-reaktsii-yadernyy-reaktor-perspektivy-
razvitiya-yadernoy-energetiki
Materiāli krievu valodā:
Tādu pašu sakarību var uzrakstīt masai (N vietā m-nesabrukusī masa, No vietā mo – masa sākumā)
Atombumbā ar parastu sprādzienu savieno divus urāna vai plutonija gabalus, kuriem katram masa ir mazāka par kritisko, bet pēc savienošanās – lielāka par kritisko. Hirosima – 15 kg urāna, Nagasaki – 21 kg plutonija.
Ķēdes reakcija notiek reaktora aktīvajā zonā. Tajā ievieto dalāmo materiālu, kas bagātināts līdz 3% U-235. Brīvie neitroni jāpalēnina, tad palielinās varbūtība, ka U-235 kodols absorbēs sev tuvumā esošu neitronu (H, grafīts). Ar kontroles mehānismu regulē brīvo neitronu skaitu (koeficients =1), absorbētājs – kadmijs. Vajadzīgi aizsargslāņi, dzesēšana, automatizēšana ar papildus drošības mehānismiem. Avārijas izslēgšana – ar avārijas stieņiem, kas absorbē brīvos neitronus un pārtrauc ķēdes reakciju. Sabrukšanu galarezultātā rodas plutonijs (T=24000 g.) – izmanto kā kodoldegvielu.
Kodolreakcijas notiek vairākus desmitus vai pat simtus grādu lielā T, lielā spiedienā, jo kodoliem jātuvojas ar ļoti lielu ātrumu, lai pārvarētu Kulona atgrūšanās spēkus.
Kodolsintēzes iekārtas ir eksperimentālas, veido daudzas valstis kopā, tas ir nākotnes enerģijas iegūšanas veids. Izmanto deitēriju un tritiju, radot hēliju. Nevadāma kodolsintēzes reakcija – ūdeņraža bumba (litija deiterīds LiD).
