333

Prof. dr hab. Franciszek

Rogowski

ZMN AMB

33399

W odróżnieniu od przemiany

jądrowej (zachodzącej w jądrze
atomu izotopu, prom. bez żadnego
zewnętrznego bodźca)

reakcją

jądrową

nazywamy zjawisko

polegające na zmianie struktury lub
stanu energii jądra wywołane przez
cząstkę lub foton trafiający w jądro.

Równanie ogólne reakcji jądrowej

dla uproszczenia X(x,y)Y

y

Y

X

x

A

Z

A

Z







2

2

1

1

cząstka

bombardująca

tarcza

powstające

nowe jądro

cząstka

emitowana

Prawo zachowania ładunków i liczb

masowych

2

2

1

1

2

2

1

1

a

A

A

a

z

Z

Z

z













Reakcje jądrowe

1919 Rutheford, pierwsza reakcja

jądrowa

p

O

N

1

1

17

8

4

2

14

7









Prawo zachowania

liczb masowych i
liczb atomowych

Reakcja ta stała się dowodem możliwości

przetworzenia jąder uznawanych za trwałe

O

p

N

17

8

14

7

)

,

(



(14+4)=(17+1)

i

(7+2)=(8+1)

lu

b

Reakcja ważna dla fizyki, tzn. bombardowanie

berylu cząstkami  polonu → beryl emituje

promieniowanie, które nie ma ładunku
elektrycznego, a więc

promieniowanie 

.

W 1932 r. Chadwiek postawił hipotezę, że

może to być promieniowanie cząstkowe
elektrycznie obojętne

n

C

Be

1

0

12

6

4

2

9

4













C

n

Be

12

6

9

4

,



Pierwsze reakcje jądrowe

przeprowadzano z użyciem cząstek 

polonu, następnie w miarę rozwoju
różnych urządzeń przyspieszających
(akceleratory, reaktory), zaczęto
używać neutronów, protonów

i deuteronów.

deuteron

n

Be

Li

H

1

0

8

4

7

3

2

1







proton

neutron

TL

Hg

n

Hg

203

81

,

203

80

1

0

202

80



 













He

He

Be

p

Li

4

2

4

2

8

4

1

1

7

3









Fryderyk Joliot Curie i Irena

1934

umieścili w naczyniu aluminiowym

silne źródło promieniowania  polonu,

Początkowo glin emitował neutrony

Oprócz tego stwierdzono promieniowanie

pozytonowe, odkryte w prom.
kosmicznym (1933 Andersen)

n

P

Al

1

0

30

15

4

2

27

13









Po usunięciu polonu z naczynia ustało

promieniowanie neutronowe, promieniowanie
pozytonowe występowało nadal – wniosek:
promieniowanie te pochodzi od świeżo
powstałego pierwiastka, który stał się sztucznie
promieniotwórczy

Produkcja pierwiastków promieniotwórczych w

reaktorach- napromnieniowanie neutronami

Si

P

30

14

30

15









.

min

55

,

2

30

2

1



P

T

gdzie 

+

inaczej

e

0

1



1. Rozproszenie sprężyste
cząstka emitowana jest identyczna z

bombardującą

2. Rozpraszanie niesprężyste
energia cząstki bombardującej ulega

zmniejszeniu, jądro-tarcza zostaje
wzbudzone

3. Reakcja fotojądrowa

4. Wychwyt radiacyjny

x

X

X

x







x

X

X

x









Y

X



















Y

X

x

Y

y

foton

X

)

,

(

Y

x

X

)

,

(



Teoria Bohra

dwa etapy przebiegu reakcji jądrowej

I.

Pochłonięcie cząstki przez jądro-tarczę = twór
pośredni

II.

Emisja cząstki przez jądro złożone















Co

Co

Co

n

60

27

60

27

59

27

1

0

Proces prowadzący do

powstania izotopów
promieniotwórczych
nazywamy aktywacją

1.

wychwyt radiacyjny

2.

fotoreakcja

3.

inne typy

 

P

n

P

30

15

31

15

,







Na

n

Al

24

11

27

13

,







P

p

d

P

32

15

31

15

,

Rodziny promieniotwórcze

m

Nazwa

Najtrwalszy izotop i

jego okres

połowicznego

rozpadu

Końcowy

produkt

rozpadów

0
1
2
3

Torowa

Neptunow

a

Uranowa

Aktynowa

10

19

s(1,4*10

10

lat)

10

14

s(2,2*10

6

lat)

10

17

s(4,5*10

9

lat)

10

16

s(7,1*10

8

lat)

Pb

207

82

Pb

206

82

U

235

92

U

238

92

Bi

209

83

Pb

208

82

Np

237

93

Th

232

90

Najważniejsze reakcje jądrowe

Pierwsza sztuczna

przemiana jądrowa

Reakcja, która doprowadziła

do wykrycia neutronu

Reakcja prowadząca do

otrzymania fosforu

Reakcja prowadząca do

wykrycia „sztucznej”
promieniotwórczości

Reakcje prowadzące do

otrzymania molibdenu

p

O

N

1

1

17

8

4

2

14

7









n

C

Be

1

0

12

6

4

2

9

4









H

P

n

S

1

1

32

15

1

0

32

16







n

P

Al

1

0

30

15

4

2

27

13

















e

Si

0

1

30

14

Mo

Nb

Zr

jadra

enie

rozszczepi

n

U

s

99

min

3

99

30

99

235

)

_

,

(



 









 

Mo

n

Mo

99

98

,



Akcelerator Van de Graaffa

Skonstruowany został w 1931 roku. Działa na

zasadach maszyny elektrostatycznej o dużych

wymiarach.

Używany jest do przyspieszania cząstek

elementarnych z ładunkiem elektrycznym

.

Akcelerator liniowy cząstek o

ładunku dodatnim.

Uproszczony schemat

cyklotronu z dwoma duantami.

do tarczy

Budowa generatora Mo-99/Tc-

99m

Kolumna zawiera Al

2

O

3

z

zaadsorbowanym Mo-99, z

którym w równowadze jest

Tc-99m.

Pojemnik ołowiany ma tak

dobraną grubość warstwy

ołowiu, by maksymalnie

ograniczyć dawkę

ekspozycyjną (szczególnie

od promieniowania 

radioizotopu Mo-99).