Tuumafüüsika kordamisküsimused (0)

FÜÜSIKA KORDAMISKÜSIMUSED
(1) Selgita mõisted:
Isotoop – keemiline element mille prootonite arv on sama, aga neutronite arv on erinev.
Looduslik radioaktiivsus – tuumade iseeneslik seesmine ümberkorraldumine, mille tagajärjel tuum paiskab välja α – osakesi (heeliumi tuum), β – osakesi ( elektron ) või γ - osakesi (suure energiaga valgus kvant), muutudes α - ja β – kiirguse puhul teiste keemiliste elementide tuumadeks.
Tuumajõud – aatomituuma koos hoidvad lühikese mõjuraadiusega, tunduval tugevama elektrijõude või elektrilaenguvahelistest jõududest.
Tuumareaktsioon – reaktsioon kus tuumad ühinevad, ümber korralduvad või lagunevad.
Seoseenergia – liitosakese seosenergia on võrdne minimaalse tööga, mis kulub selle liitosakese lahutamiseks koostisosadeks.
Ahelreaktsioon – tuumale mõjuv neutron poolitab tuuma, põrkudes tagasi ja poolitades uuesti omakorda tuumad jne. Ahelreaktsioon on protsess, mille käigus protsessi lõpptulemus (või kõrvaltulemus) käivitab uue samatüübilise protsessi. Ahelreaktsioon on iseennast võimendav sündmuste ahel. Ahelreaktsioonid on näiteks tuumalõhustumine, mõningad keemilised reaktsioonid ja elektronlaviin. Mitmeastmelised reaktsioonid, milles moodustub vaba radikaal (paadumata elektroniga osake), mis initsieerib reaktsiooni, ning milles seda radikaali taastoodetakse Ahelreaktsioonid, eriti hargneva ahelaga, võivad viia plahvatusteni kui eralduvat soojust ei juhita piisavalt efektiivselt süsteemist välja.
(2) Tohmsoni aatomimudel kujutas endast rosinakuklit, kus positiivsed osakesed on ühtlaselt jaotunud massiks ja negatiivsed osakesed on selle sees väikeste gruppidena. Planetaarses aatomimudelis liiguvad elektronid kindlatel orbiitidel , tuum on koondunud keskele. Kogu mass on tuumas. (Rutherford)
(3) a – elektron liigub aatomis ainult kindlatel orbiitidel, ei kiirga energiat.
b – elektroni üleminekul ühelt orbiidilt teisele, kiirgab valgus kvandi .
(4) Aatom kiirgab kvandi, kui elektron liigub kõrgemalt orbiidilt madalamale. Aatom neelab kvandi, kui elektron liigub madalamalt orbiidilt kõrgemale.
(5) Elektronide orbiite on võimalik kokku lugeda (1,2,3 ..), vastav number n on aatomi oleku peakvantarvuks, mis määrab ära elektroni ja aatomi energia ning orbiidi raadiuse. Peakvantarvule vastab n=1, aatomi tuumale lähim orbiit ja aatomi tuuma põhiolek, kus aatomi energia on minimaalne. Aatomi kõiki teisi olekuid elektroni ’’kõrgemate’’ orbiitidega nimetatakse ergastunud olekuks peakvant arvu vää. Aatom neelab kvandi, kui elektron liigub madalamalt orbiidilt kõrgemale.
(6) α – lagunemine , aatomituumast eraldub heeliumi tuum, keemilise elemendi aatommass väheneb 4-võrra ja tuuma laeng 2-võrra.
β – lagunemine, üks neutron muutub prootoniks ja aatomituumast eraldub elektron, aatomimass ei muutu, tuuma laeng suureneb 1-võrra.
γ – lagunemine, aatomituumas paigutuvad ümber prootonid ja neutronid mille tulemusena eraldub väga suure läbitungimis võimega energia, tuumalaeng ja aatommass jäävad samaks.
(7) Keemiline reaktsioon on protsess, mille käigus ühest või mitmest keemilisest ainest tekib keemiliste sidemete katkemise ja/või moodustumise tulemusena üks või mitu uute omadustega keemilist elementi. Erinevalt tuumareaktsioonidest, ei toimu keemilises reaktsioonis aatomituumades muutusi. Tuumareaktsioon on kahe aatomi tuuma või elementaarosakesed ja aatomituuma kokkupõrge, mille tulemusena tekivad uued aatomituumad ja/või elementaarosakesed.
(8) Kahe kerge tuuma ühinemisel muutub prootonite arv ja keemiline element. Näiteks kahe vesiniku aatomi ühinemisel tekib uus keemiline element ( heelium ), millel on ühe prootoni asemel kaks prootonit, aga neutronite arv sama. Eraldub väga suur energia.
(9) Tuumareaktoris toimub juhitav ahelreaktsioon, mille reguleerimiseks kasutatakse neutroneid neelavast materialist ( kaadmium , broom) juhtvardaid, mida vastavalt ahelreaktsiooni kiirenemisele või aeglustumisele reaktori tööpiirkonnast, aktiivtsoonist, välja tõstetakse või uuesti sisse lastakse.
(10) Tuumareaktoreid on kasutatud energia tootmiseks alates 1950. aastatest . 2003.aasta alguseks oli 30 riigis 441 töötavat tuumareaktorit, planeeritud koguvõimsusega 359 GW. Radioaktiivses keskkonnas on väga tähtsad ohutusnõuded. Kiirgusallikad varjestatakse, kasutatakse eririietust ja –seadmeid (kaugjuhitavusega manipulaatoreid, roboteid jne.) Ohtlikus piirkonnas jälgitakse dosimeetriga pidevalt kiirgusdoosi.