a) Jądra atomowe zbudowane są z protonów i neutronów które to następnie składają sie z kwarków, liczba protonów to Z a liczba neutronów to N. Połączenie protonu i neutronu nazywamy nukleonem.

Nuklidy o tej samej liczbie atomowej z różniącą się liczbą neutronów to izotopy.

Rozmiary, odległości:1fm = 10-15m (1 fermi)

DEFEKT MASY::::

Kiedy dodajemy do siebie pięć jabłek, każde o masie 200 g, otrzymujemy razem 1 kg jabłek. Jednak, jeśli połączymy w jedno jądro atomowe 80 protonów i 120 neutronów - razem 200 nukleonów o masach ponad 1 u (jednostka masy atomowej) każdy (razem 80m_p+120m_n=201,622 u), otrzymamy izotop ²⁰⁰Hg. Jego zmierzona masa wynosi jednak 199,924 u, czyli o 1,698 u mniej niż byśmy się spodziewali!

To jest tak zwany defekt masy: łączna masa jądra atomowego jest mniejsza od sumy mas tych 200 nukleonów. Brakująca część masy, ∆m, jest równoważna energii, którą układ zyskał po utworzeniu stru­ktury powiązanej siłami jądrowymi. Energia ta, zwana energią wiązania, obliczana jest zgodnie ze słynnym równaniem Einsteina, E = (∆m)c², gdzie c oznacza prędkość światła.

W przypadku jabłek nie ma energii wiązania, więc nie ma również defektu masy; jabłek, nawet umieszczonych w jednej torbie nie wiążą żadne siły "międzyjabłkowe".

Energię wiązania atomu podajemy w MeV/nukleon. Jeżeli więc energia wiązania w jądrze atomu izotopu rtęci ²⁰⁰Hg jest równoważna masie ok. 1,7 u, to wynosi 1581,2 MeV. Dzieląc tę liczbę przez 200 - liczbę wszystkich nukleonów jądra ²⁰⁰Hg - otrzymujemy energię wiązania: 7,906 MeV/nukleon.

Energię wiązania można wyzwolić w procesie rozszczepienia jądra atomowego. Tę energię wykorzystujemy w ener­getyce jądrowej.

b)

Rodzaje promieniowania

Wszystkie rodzaje promieniowania: α, β, γ mają zdolność jonizacji materii. Zjawisko to polega na tworzeniu się jonów z elektrycznie obojętnych atomów w wyniku wybijania elektronów. Atom, który utracił elektron staje się kationem, a który przyłączył - anionem. Zjonizowane cząstki posiadają inne własności: przede wszystkim przewodzą prąd elektryczny.

Promieniowanie α (alfa)
Promieniowanie α jest to strumień dodatnio naładowanych jąder helu, cechujący się małą przenikalnością alfa, zatrzymuje je nawet kartka papieru.
Stosunkowo duże cząstki α szybko tracą energię podczas oddziaływania z cząsteczkami powietrza czy ośrodka.

Promieniowanie β (beta)
Promieniowanie β jest to wiązka elektronów o ładunku ujemnym, pochodząca z rozpadu jądra atomowego. Ma ono mniejszą jonizację od promieniowania α. Elektrony poruszają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła! Promieniowanie to jest zatrzymywane przez aluminiową blachę.

Promieniowanie γ (gamma)
Ten rodzaj promieniowania jest słabo zjonizowany oraz charakteryzuje się bardzo dużą przenikalnością zasięgiem i energią. Jest to strumień kwantów promieniowania powodujący bardzo silną jonizację materii.
Promieniowanie γ jest najniebezpieczniejsze dla żywych organizmów; przechodzi przez blachę aluminiową ale zatrzymuje je kilku centymetrowa osłona z ołowiu.

C)

• Jądra uranu ²³⁵U po wychwycie neutronu termicznego

  • część jąder (około 85 %) ulega przemianie na silnie wzbudzone jądro ²³⁶U, które dzieli się natychmiast:

  • część jąder (około 15%) przekształca się w jądra ²³⁶U, które są emiterami cząstek a:

Neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia jądra ²³⁵U:

• 2-3, wylatuje z dużą prędkością,

• pozostałe przyłączają się do jąder powstałych lekkich jąder-fragmentów

• Powstałe lekkie jądra pierwiastków mają nadmiar neutronów

  • ulegają samorzutnie przemianie b^-

  • powstają szeregi izobarów.

d) Cykl rozpoczyna się od zderzenia 1H + 1H, które tworzą deuter ^2H z jednoczesną kreacją pozytonu i neutrina. Pozyton w krótkim czasie spotyka swobodny elektron i cząsteczki anihilują i ich energia spoczynkowa zostaje uwolniona w postaci fotonów. Powstały deuter musi się z protonem i łączyć się z nim aby powstało jądro helu ^3He. I wreszcie na koniec dwa jądra heli ^3He mogą spotkać się ze soba tworząc w końcu cząstke alfa ^4He i dwa protony. Wszystkie te zajścia zachdza niezwylke rzadko i tylko dzięki ogromnej masie słońca ciągle zachodzą, z drugiej strony gdyby zachodziły częściej to słońcy by wybuchło.