Budowa jądra atomowego
mp =� 1.672623��10-�27 kg
mn =� 1.674929 ��10-�27 kg
me =� 0.10939 ��10-�31kg
Terminologia
Nuklidy
Jądra składają się z neutronów i protonów
nukleon
A
1
H,238U
X
1 92
Z
Liczba protonów w jądrze- liczba atomowa-Z
Liczba neutronów - N
A=Z+N
A
ączna liczba protonów i neutronów w jądrze  liczba masowa A
Izotopy
Izotopy to takie pierwiastki których jądra
mają takie same liczby protonów (Z),
lecz różne liczby neutronów (A-Z)
Izotopy uranu: U-234, U-235, U-238  (liczba protonów - 92)
Energia wiązania jądra
Masa M jądra jest mniejsza niż suma mas Sm tworzących
je protonów i neutronów. Energia spoczynkowa jądra Mc2
jest mniejsza niż suma energii spoczynkowych
poszczególnych protonów i neutronów S(mc2).
Różnica pomiędzy obydwiema energiami jest nazywana
energią wiązania:
2
D�EW =�
��(mc ) -� Mc2
Energia wiązania nukleonu
D�Ew
D�Ewn =�
A
Energia wiązania nukleonu
10
238
U
92
Żelazo (Fe) oraz nikiel (Ni) mają najwyższą wartość energii
wiązania na jeden nukleon (około8.8 MeV/nukleon)
Energia wi
ą
zania [ MeV/nucleon]
UKA
AD OKRESOWY PIERWIASTKÓW
Pierwiastki transuranowe
symb. Liczba
Rok
nazwa Z A
izotopów
wykrycia
neptun Np. 93 231-241 11 1940
pluton Pu 94 232-246 15 1940
ameryk Am 95 237-246 10 1944
kiur Cm 96 238-250 13 1944
berkel Bk 97 243-250 8 1949
kaliforn Cf 98 244-254 11 1950
einstein Es 99 246-256 11 1953
ferm Fm 100 250-256 7 1953
mendelew Md 101 255-256 2 1957
nobel No 102 255-256 2 1958
lorens Lw 103 257 1 1961
Promieniotwórczość
" Odkrycie naturalnej promieniotwórczości
przez Bequerela (1896) i małżonków Curie
" Promieniotwórczość to zdolność do
emitowania promieniowania
" Trzy rodzaje promieniowania:

� a -jądra helu

� b - elektrony

� g- fale elektromagnetyczne
U-238 Rozpad
238
U ��a
���234Th
92 90
234
Th��b
���234Pa
90 91
234
Pa ��b
���234U
91 92
234
U ��a
���230Th
92 90
230
Th��a
���226Ra
90 88
226
Ra ��a
���222Rn
88 84
222
Rn��a
���218Po
84 80
Mapa nuklidów
3000 znanych izotopów ale jedynie 266 stabilnych!
jądra o Z > 83 nie są stabilne!
Wyjątkowa stabilność dla  liczb magicznych
Z, N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126,
Prawa rozpadu nuklidów.
N =� N0e-�lt
D�N =� -�l ND�t
ln 2
dN
=�-�l N
t1/ 2 =� =� t ln 2
dt
l
Nt
dN
=�-�l
����dt
Aktywność materiału  jedn.bekerel Bq
N
No 0
N
��
ln =�-�lt
����
No
Ł�ł�
" l = stała rozpadu
t = 1/l = czas życia ,
" t1/2 = czas połowicznego rozpadu
(Jednostka-czas połowicznego zaniku)
Jądra promienio-
Nowe produkty rozpadu
twórcze początkowe
które nie uległy rozpadowi
Procentowa zawartość jąder promieniotwórczych,
Naturalnie występujące radioizotopy.
Czas połowicznego Typ
nazwa radioizotop
rozpadu promieniowania
14
węgiel C 5730 lat
b
40
1.3��109lat
potas K
b,g
226
rad Ra 1600 lat
a,g
238
4.5��109lat
uran U
a,g
Datowanie
14
b- rozpad C
14 14
C �� N + e + ne
Promienie kosmiczne generują 14C w
górnych warstwach atmosfery . W
gazowym CO2 stosunek 14C/12C jest
stały
14
C / 12C = 1.2�10 12
14
W organizmach nieżywych C
nie jest dalej absorbowane i
14
stosunek C/12C maleje z czasem.
14
Czas połowicznego zaniku C
t1/2 = 5730 lat.
Niektóre radioizotopy używane w medycynie
Czas połowicznego Typ
nazwa radioizotop
rozpadu promieniowania
131
jod I 8 dni
b,g
125
jod I 60 dni
g
42
potas K 12 godzin
b,g
24
sód Na 15 godzin
a,g
99
technet Tc 6 godzin
a,g
Medycyna - diagnostyka
Pomiar prędkości krążenia krwi
Określenie położenia nowotworu
Kamera scyntylacyjna
Inne zastosowania
Otto Hahn Lise Meitner
Fritz Strassman
Stwierdzili, że jądro uranu absorbując neutrony rozpada się na dwie
w przybliżeniu równe części emitując przy tym kilka neutronów
i dużą ilość energii.
1 235 142 91
n + U Ba + Kr + 3 10n
0 92 56 36
Rozszczepieni jąder uranu
91
n+�235U��142Ba+�36Kr +� 3n +� Q
92 56
Rozszczepieni jąder uranu
91
n+�235U��142Ba+�36Kr +� 3n +� Q
92 56
94
n+�235U��140Xe+�38Sr +� 2n +� Q
92 54
Q �200MeV
URAN
Leo Szilard
i
Albert
Einstein
" Szilard napisał list do do prezydenta
Stanów Zjednoczonych Franklina Roosvelta.
Einstein podpisał list 2 września 1939.
" Manhattan Projekt 1942.
Manhattan Projekt 1942
J. Robert Oppenheimer, Glenn Seaborg, Enrico
Niels Bohr
Enrico Fermi
Fermi, Richards P. Feynman, Niels Bohr,
Hans Bethe,......
Glenn Seaborg J. Robert Oppenheimer Gen Leslie Groves
Produkcja
plutonu
Hanford
238 1 239
U + n U
92 0 92
239 239 0
U Np + �
92 93 -1
239 239 0
Np Pu + �
93 94 -1
Najczęściej spotykane procesy
wzbogacania uranu.
U-235
U-238
Reaktor atomowy
" paliwo 
235
wzbogacony U.
" Moderator 
materiał
spowalniający
neutrony zwykle
grafit,
pręty sterujące i pręty bezpieczeństwa
" Pręty kontrolne
absorbent
paliwowo
neutronów: bor,
kadm.
moderator
Pierwszy stos atomowy
University of Chicago
Enrico Fermi
2 grudnia 1942
Little Boy  bomba uranowa
Ilustrowany Leksykon Lotniczy-
Uzbrojenie
Fat Man  bomba
plutonowa
240
" Wykorzystano materiał Pu
Początek ery
nuklearnej
" Pierwsza nuklearna
eksplozja
" 16 lipiec 1945r.
" the Jornado del Muerto
Valley koło Alamogordo
New Mexico
" Trinity
Hiroshima
" 6 sierpnia 1945, bomba Little Boy została zrzucona z
samolotu Enola Gay przez pilota Paula Tibbets a.
" odpowiednik 12-15 kiloton TNT.
" 70,000 osób zginęło, 140,000 zmarło do końca roku.
Nagasaki
" 9 sierpnia 1945, bomba Fat Man została zrzucona z
samolotu Bocks Car przez pilota Charlesa Sweeney a.
" odpowiednik 21 kiloton TNT.
" 40.000 osób zginęło, 70.000 zmarło do końca roku.
Główne czynniki rażące w bombie atomowej:
" Fala uderzeniowa,
" Promieniowanie cieplne,
" Promieniowanie,
" Skażenie radioaktywne
Dawki promieniowania a skutki biologiczne
Miarą ilości pochłanianego promieniowania jest dawka
promieniowania, która definiujemy jako stosunek energii
pochłoniętej przez daną masę ciała do wartości tej masy.
�� ł�
J
E
1Gy =� 1ę� ś� Jeden grej
D =�
��kg��
m
(1rad=0,01J/kg)
Dawka pochłonięta  jest to energia przekazywana przez
promieniowanie jonizujące jednostce masy dowolnej materii
" Ssaki - dawka 10Gy jest dla nich śmiertelna.
" Owady  dawka śmiertelna 100Gy
" Bakterie  dawka śmiertelna 10000Gy