Деление ядер и ядерный синтез

В последующих разделах мы подробнее ознакомимся с радиоактивным распадом, а также с получением новых ядер при помощи ядерных превращений. В разд. 20.8 и 20.9 будут обсуждаться два других типа ядерных реакций. Одна из них известна под названием ядерного деления, а другая-под названием ядерного синтеза. Ядерное деление включает расщепление большого ядра на два ядра приблизительно одинаковых размеров. Ядерный синтез происходит в результате слияния двух небольших ядер с образованием большого ядра. [c.246]

Ядерный синтез представляется очень привлекательным источником энергии, поскольку легкие изотопы более распространены, а продукты ядерного синтеза, как правило, не радиоактивны. Поэтому такой процесс не должен приводить к столь сильному загрязнению окружающей среды, как ядерное деление. Однако его трудность заключается в том, что для преодоления отталкивания между ядрами необходима очень высокая энергия. Такая энергия достижима при сверхвысоких температурах. В связи с этим реакции ядерного синтеза получили название термоядерных реакций. Минимальная температура, необходимая для осуществления какого-либо ядерного синтеза, определяется условиями слияния ядер Н и Н в реакции [c.273]

Выделение энергии в ядерных реакциях сопровождается измеримой потерей массы, которая соответствует соотношению Эйнштейна ЛЕ = с Ат. Разность между массами ядра и нуклонов, из которых оно состоит, называется дефектом массы. По дефекту массы нуклида можно вычислить его энергию связи, т. е. энергию, требуемую для разделения ядра на индивидуальные нуклоны. Исследование энергий связи ядер в расчете на один нуклон показало, что выделение энергии может происходить при расщеплении тяжелых ядер (ядерное деление) и при слиянии легких ядер (ядерный синтез). [c.274]

Для того чтобы началась реакция ядерного синтеза, необходимо достичь температуры порядка миллиона градусов. Поскольку единственным известным в настоящее время средством достижения таких температур являются реакции ядерного деления, для возбуждения реакции водородного синтеза используется атомная бомба, основанная на реакции деления. Это обстоятельство делает маловероятным проведение самоподдерживающейся цепной реакции ядерного синтеза (термоядерной реакции), управляемой подобно тому, как это осуществляется в ядерном реакторе для реакций деления . Предполагается, что энергия, вьщеляемая звездами и в их числе нашим Солнцем, образуется в результате реакций ядерного синтеза, аналогичных указанным выше реакциям. В зависимости от возраста и температуры звезды в таких реакциях могут принимать участие ядра углерода, кислорода и азота, а также изотопы водорода и гелия. [c.437]

Строение атома. Атомное ядро. Изотопы. Стабильные и нестабильные ядра. Радиоактивные превращения, деление ядер и ядерный синтез. Уравнение радиоактивного распада. Период полураспада. [c.500]

В период перед митозом (размножением) весь хроматин концентрируется в хромосомах. Хромосомы, состоящие из молекул ДНК, являются хранилищем информации о свойствах клетки и синтезе всех белков, необходимых ей в течение жизни, за исключением белков митохондрий. При почковании или делении весь генный аппарат клетки удваивается, каждая клетка получает полный набор хромосом и вместе с ним всю сумму информации, обеспечивающую ее рост и развитие. В период деления ядра ядрышковой субстанции не обнаруживается. У дрожжей при расщеплении хромосом не наблюдается ресорбции ядерных мембран (явление эндомитоза). Количество хромосом в ядрах дрожжей зависит от родовых особенностей. [c.29]

Рис. 13-1. Четыре последовательные фазы клеточного цикла типичной эукариотической клетки. После фазы М, которая состоит в делении ядра (митоз) и цитоплазмы (цитокинез) дочерние клетки вступают в интерфазу нового цикла. Интерфаза начинается с фазы С1, в которой возобновляются интенсивные биосинтетические процессы, резко замедленные во время митоза. Фаза 8-это период синтеза ДНК она заканчивается, когда содержание ДНК в ядре удвоится и хромосомы полностью реплицируются (теперь каждая хромосома состоит из двух идентичных сестринских хроматид ). Затем клетка вступает в фазу Сг, которая продолжается до начала митоза, т.е. фазы М. В фазе М удвоившиеся хромосомы конденсируются и становятся хорошо видимыми в световой микроскоп. Ядерная оболочка разрушается (исключение составляют одноклеточные эукариоты, например дрожжи, - у них она остается интактной) сестринские хроматиды расходятся и формируют два новых ядра, а цитоплазма делится с образованием двух дочерних клеток, имеющих по одному ядру. Процесс цитокинеза завершает фазу М, и начинается интерфаза следующего клеточного цикла. На рисунке представлен типичный 24-часовой цикл, однако длительность клеточного цикла у высших эукариот сильно варьирует она может быть короче 8 часов, а у взрослых животных - больше года, причем различия в основном зависят от

В ядерных топливах энергия выделяется в результате деления ядер тяжелых элементов, процесса воспроизводства ядер-ного топлива и управляемого термоядерного синтеза между ядрами легких элементов. [c.107]

Как известно, энергия выделяется не только при делении ядер, но и при их синтезе, т. е. при слиянии более легких ядер в более тяжелые. Задача в этом случае состоит в том, чтобы, преодолев электрическое отталкивание, сблизить легкие ядра на достаточно малые расстояния, где между ними начинают действовать ядерные силы притяжения. Так, например, если бы можно было заставить два протона и два нейтрона объединиться в ядро атома гелия, то при этом выделилась бы огромная энергия. С помощью нагрева до высоких температур в результате обычных столкновений ядра могут сблизиться на столь малые расстояния, что ядерные силы вступят в действие и произойдет синтез. Начавшись, процесс синтеза, как показывают расчеты, может дать такое количество теплоты, которое нужно для поддержания высокой температуры, необходимой для дальнейших слияний ядер, т. е. процесс будет идти непрерывно. При этом получается такой мощный источник тепловой энергии, что ее количество можно контролировать только количеством необходимого материала. В этом и состоит сущность проведения управляемой термоядерной реакции синтеза. [c.13]

Изучение ядерных реакций открыло путь к практическому использованию внутриядерной энергии. Оказалось, что наибольшая энергия связи нуклонов в ядре (в расчете на один нуклон) отвечает элементам средней части периодической системы. Это означает, что как при распаде ядер тяжелых элементов на более легкие (реакции деления), так и при соединении ядер легких элементов в более тяжелые ядра (реакции термоядерного синтеза) должно выделяться большое количество энергии. [c.95]

По мере увеличения возможностей для осуществления ядерных реакций посредством бомбардировки ядер атомов другими ядрами расширились и перспективы синтеза атомов тяжелых трансурановых элементов. В 1940 г. первый из них появился на свет — это был нептуний, полученный в виде изотопа-239 (р-активен) при бомбардировке урана-238 потоком нейтронов. Из нептуния получается изотоп плутония-239, способный к делению. Цикл превращения плутония ведет к америцию [c.208]

Из графика на рис. 1.18 видно, что наиболее устойчивы элементы с массовыми числами 60. Элементы с более тяжелыми ядрами должны быть способными к делению с образованием более легких и более устойчивых ядер и с выделением энергии. Элементы, ядра которых легче 60 тат ед, должны быть способными к слиянию (если бы удалось преодолеть силы отталкивания между ядрами) с образованием более тяжелых ядер и выделением энергии. Эти процессы называют, соответственно, ядерными делением и синтезом. [c.28]

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ (атомная энергия), выделяется при превращениях атомных ядер. Источник Я. э.— внутр. энергия атомного ядра, обусловленная сильным взаимод. между протонами и нейтронами, а также их движением внутри ядра. Я. э. в миллионы раз превосходит энергию хим. превращений. Изменение массы покоя ядер при их превращениях может достигать по порядку величины 0,1%, тогда как перестройка внеш. электронных оболочек при хим. превращениях сопровождается изменением массы покоя атомов и молекул не более чем на 10 %. Особенно энергетически выгоден синтез легких ядер и деление тяжелых. Так, при синтезе гелия из ядер дейтерия и трития выделяется энергия 17,6 МэВ (3,5 МэВ на нуклон), при делении урана — ок. 200 МэВ ( 1 МэВ на нуклон). Радиоакт. распад также сопровождается выделением Я. э., однако его малая скорость обусловливает ничтожно малую полезную мощность. [c.724]

Ранее бьшо показано, что нейтроны, образующиеся в ядерном реакторе за счет деления ядер урана, дают возможность осуществлять последовательный синтез всех трансурановых элементов от нептуния до фермия. Об этом свидетельствует цепочка ядерных реакций, приведенная на рис. 30. Такие реакции в принципе могут быть осуществлены во всех областях ядер и с нейтронами любых энергий, ибо в процессе присоединения нейтронов кулоновский барьер ядра ке играет никакой роли. [c.123]

Энергия деления тяжёлых ядер. Наибольшей устойчивостью обладают стабильные ядра средних масс. Для изотопа железа с числом нуклонов Л = 56 ( Ре) на 1 нуклон приходится энергия связи, равная а8,6 МэВ. Значительно меньше удельная энергия связи нуклонов у лёгких ядер. Нанример, для дейтерия ( Н) она равна 1,09 МэВ/нуклон. Энергия связи нуклонов тяжёлых ядер тоже меньше, чем у средних — для урана-235 она составляет величину 7,5 МэВ/нуклон. Следовательно, выделение энергии возможно в двух типах ядерных превраш ений — при синтезе ядер средних масс из лёгких и при делении тяжёлых ядер на осколки средних масс. [c.113]

Одно из важнейших практических приложений физики изотопов лёгких элементов связано с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Речь идёт о разработке и создании промышленного термоядерного реактора — экономичного и относительно безопасного в сравнении с реакторами деления источника энергии. Немалая роль в этих работах отводится поиску оптимального состава ядерного топлива. Рассматриваются как одно-, так и многокомпонентные смеси лёгких элементов, однако окончательный выбор в пользу только одного топливного цикла ещё не сделан. Изучение свойств лёгких изотопов и возможности их наработки, понимание механизмов ядерных реакций между лёгкими ядрами и знание точных величин сечений этих процессов имеет при этом существенное значение. [c.233]

Наилучшим образом эти реакции реализуются в ядерных реакторах-раз-множителях на быстрых нейтронах (бридерах), либо же в бланкетах ядерных реакторов синтеза, основанных на реакции (16.1.2а). В реакторах-бридерах каждый нейтрон деления не только воспроизводит сгоревшее ядро урана, но и производит дополнительно = 0,3 0,5 ядер -р 0 два три [c.252]

Вопрос о завершении этого периода связан с вопросом о верхней границе синтеза элементов (естественная граница обрывается на уране). Здесь следует учитывать ряд обстоятельств необходимо, чтобы время жизни новых элементов было больше времени ядерных превращений (последнее оценивается величиной порядка 10- сек) с ростом порядкового номера сокращаются размеры электронных оболочек, и при 2 137 радиус первой оболочки долже стать столь незначительным, что электрон с нее мгновенно поглотится ядром расчеты показывают, что ядра элементов с порядковым номером, большим 114—116, должны подвергаться мгновенному самопроизвольному распаду (спонтанное деление). Правда, в последнее время высказывают предположение о существовании областей стабильности для очень тяжелых нейтроноизбыточных ядер. [c.76]

Тот же эффект используется и в случае, когда источником ядерной энергии служат ядра наиболее легких атомных ядер, соединяющихся 1в более тяжелое ядро. При таких ядерных реакциях выделяется особенно много энергии потому, что дефект масс тут наибольший (энергия связи для атомных ядер с 2>5 составляет 7,4—8,8 МэВ). Действительно, кривая дефектов масс показывает, что хотя атомные ядра всех элементов образуются с выделением энергии, больше всего энергии выделяется ири образовании элементов средней части периодической системы. Поэтому можно использовать атомную энергию, выделяющуюся при образавании более тяжелых атомных ядер из самых легких, а также при распаде атомных ядер тяжелых элементов. В первом случае происходит ядерный синтез, во втором — процесс деления тяжелых атомных ядер. [c.211]

Деление атомных ядер и ядерный синтез. Ядерная энергетика. За рубежом в 1939 г. было показано, что уран, облученный нейтронами, испытывает необычное превращение делится на два осколка с атомной массой, примерно вдвое меньней, чем у урана. Одновременно наблюдается образование нескольких нейтронов. Этот новый тип ядерных превращений получил название деления. В этом же году советские ученые Петржак и Флеров доказали, что деление урана осуществляется не только при облучении нейтронами, но и самопроизвольно. Таким образом, для урана распад может идти одновременно по двум схемам, по типу а-распада и по типу деления. Последний процесс характеризуется большим периодом полураспада (10 лет) и поэтому в природном уране он осуществляется очень редко. Положение здесь аналогично химическим экзотермическим реакциям, которые могут протекать самопроизвольно, но с измеримой скоростью протекают лишь тогда, когда система получает необходимую энергию активации, позволяющую реагирующим частицам преодолеть потенциальный барьер. Для осуществления деления требуется также активация, например, за счет поглощения тяжелым ядром нейтрона. [c.419]

Ядерный синтез — это процесс, в котором два ядра обьединяются, или сплавляются с образованием одного большего ядра. В качестве примера можно привести соединение ядер дейтерия и трития в ядро гелия, сопровождающееся испусканием нейтрона. Ядро гелия гораздо стабильнее исходных ядер изотопов водорода, хотя и не вполне ясно, почему. Этот ядерный синтез мог бы дать громадное количество энергии — более 100 млн. ккал на грамм образующегося гелия. Таким образом, ядерный синтез конкурирует с ядерным делением как возможный источник энергии будущего, тем более что он не дает такого великого множества радиоактивных продуктов, которое порождает столь трудную проблему хранения радиоактивных отходов. Мы знаем, что этот источник энергии может работать, поскольку тот же принцип положен в основу водородной бомбы. [c.74]

Хан, открывший вместе с Штрасманом деление атомного ядра, считал, что наилучшим выходом как для энергетики, так и для политики является ядерный синтез гелия из легких элементов. В таком термоядерном реакторе не образуется ни твердых радиоактивных продуктов распада, ни взрывчатого вещества плутония. В своем докладе К истории деления урана и последствиям этого достижения , сделанном в 1958 году, Хан высказался следующим образом В настоящее время у нас есть водородная бомба — грозный призрак взрывчатого превращения водорода в гелий. Однако на нашем Солнце идет совсем другой процесс саморегулирующийся синтез гелия из водорода, протекающий уже миллиарды лет, которому мы обязаны тем, что наша Земля еще обитаема и не охладилась до мертвой груды камней... Наши дети и внуки, должно быть, овладеют этим процессом они принесут Солнце на Землю — если им разрешат до этого дожить . [c.211]

В качестве возможного выхода из создавшегося положения автор на одном из секционных заседаний Юбилейного менделеевского съезда в Ленинграде (сентябрь 1969 г.) внес два предложения первое касалось названий уже синтезированных четырех трансуранов (№ 102— 105) и двух следующих за ними (№ 106—107). При этом автор исходил из той мысли, что если элемент № 101 (менделевий) назван так в честь ученого, изучавшего элементы, то следующий за ними элемент (№ 102) надо назвать в честь того, кто изучил электронную оболочку атома, и назвать его нильсборий (N8), элемент № 103 — в честь того, кто открыл атомное ядро, — резерфордий (В ), следующий (№ 104) — в честь ученого, открывшего явление ядерной изомерии, — курчатовий (Ки), наконец, № 105—в честь ученого, открывшего искусственную радиоактивность, — жолиотий (31). Ближайшие за ними еще не синтезированные элементы автор предлагал назвать № 106 — в честь создателя циклотрона лоуренсий (Ьг) и № 107 — в честь ученого, открывшего деление ядра, — ганий (На). Тем самым был бы ликвидирован печальный момент противопоставления имен великих физиков. Кроме того, получают представительство все наиболее крупные страны, ученые которых принимали участие в подготовке и разработке методов синтеза новых элементов СССР (Ки), Великобритания (К ), Германия (На), Дания (Мз), Франция (Л), США (Ьг). [c.65]

Рис. И-1. Четыре последовательные фазы клеточного цикла. После фазы М, которая состоит в делении ядра (митоз) и цитоплазмы (цитокинез), дочерние клетки вступают в интерфазу нового 1Ц1кла. Интерфаза начинается с фазы Gj, во время которой возобновляются интенсивные биосинтетические процессы, резко замедленные во время митоза. Фаза S-это период синтеза ДНК она заканчивается, когда содержание ДНК в ядре удвоится и хромосомы полностью реплицируются (теперь каждая хромосома состоит из двух идентичных сестринских хроматид). Затем клетки вступают в фазу G , которая кончается с началом митоза. Фаза М начинается с митоза (отсюда ее название) и заканчивается цитокинезом. В начале фазы М удвоенные хромосомы, находившиеся ранее в диспергированном интерфазном состоянии, конденсируются и становятся хорошо видимыми в световой микроскоп. Ядерная оболочка разрушается, и происходят координированные перемещения хромосом, приводящие к разделению пар сестринских хроматид. После окончания деления ядра образуются две новые ядерные оболочки, а затем делится цитоплазма, в результате чего получаются две дочерние клетки, имеющие по одному ядру. Процесс цитокинеза завершает фазу М, и начинается интерфаза следующего клеточного цикла. Хотя на рисунке представлен типичный 24-часовой цикл, длительность клеточного цикла у высших эукариот сильно варьирует, причем большая часть различий обусловлена разной продолжительностью фазы Gj (см. текст).

Ядро клетки является носителем генетического материала и местом, где осуществляется его воспроизведение и функционирование. Оно имеет сложное строение, изменяющееся в процессе клеточного деления. Ядро состоит из кариоплазмы, нескольких ядрышек и ядерной оболочки. В кариоплазме содержатся обязательные элементы ядра — хромосомы. ДНК хромосом в ядре обычно находятся в комплексе с белками. Такие ДНК-белковые комплексы называются хроматином (от греч. hromatos — цвет, краска) по их способности хорошо окрашиваться красителями. В интерфазных клетках хроматин распределен по всему ядру или располагается в виде отдельных глыбок. Это обусловлено тем, что во время интерфазы хромосомы деконденсированы (раскручены) и представлены очень длинными нитями, которые служат матрицами для последующего синтеза белков. Они и составляют нити хроматина, максимальная конденсация которых происходит во время митотического деления клеток с образованием хромосом. [c.17]

В заключение кажется уместным привести слова Г. Н. Флерова, сказанные им в связи со столетним юбилеем Периодической системы Д. И. Менделеева Главные препятствия (для синтеза и опознания элементов с атомными номерами больше 104) — слишком быстрый распад ядер, исчезающе малое время их жизни и все уменьшающийся выход новых ядер в ядерных реакциях... Есть идея, на первый взгляд царадоксальная использовать для синтеза новых элементов явление, мешающее синтезу новых элементов,— радиоактивный распад. Если обстрелять мишень, сделанную из какого-либо тяжелого элемента, очень тяжелыми ионами, нанример, урана, то на неуловимо короткое время образуются нуклонные формы (даже еще не ядра) с зарядом порядка 200. Среди осколков деления могут быть относительно стабильные изотоны 114-го или 126-го элементов . [c.228]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология