26. Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра атома. Цепная ядерная реакция, условия ее осуществления. Термоядерные реакции

### 1. Состав ядра атома. Изотопы Ядро атома состоит из **нуклонов**: протонов ($p$) и нейтронов ($n$). * **Протон ($Z$):** имеет положительный заряд $+1e$ и определяет химический элемент (атомный номер). * **Нейтрон ($N$):** нейтральная частица. * **Массовое число ($A$):** сумма протонов и нейтронов, $A = Z + N$. **Изотопы** — это разновидности одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковое число протонов ($Z$), но разное число нейтронов ($N$). Они обладают одинаковыми химическими свойствами, но разными физическими массами (например, Протий $^1_1H$, Дейтерий $^2_1H$, Тритий $^3_1H$). ### 2. Энергия связи ядра атома Это энергия, которую необходимо затратить, чтобы полностью расщепить ядро на отдельные нуклоны. Она обусловлена сильным взаимодействием. * **Дефект массы ($Δm$):** масса ядра всегда меньше суммы масс свободных нуклонов, из которых оно состоит: $Δm = (Z ∙ m_p + N ∙ m_n) - m_{ядра}$. * **Формула энергии связи:** $E_{св} = Δm ∙ c^2$. * **Удельная энергия связи:** $E_{уд} = E_{св} / A$ (энергия на один нуклон, определяет устойчивость ядра). ### 3. Цепная ядерная реакция Это процесс деления тяжелых ядер (например, Урана-235), при котором нейтроны, выделившиеся при делении одного ядра, вызывают деление последующих ядер. **Условия осуществления:** 1. **Наличие делящегося вещества** (изотопы $^{235}U$ или $^{239}Pu$). 2. **Коэффициент размножения нейтронов $k ≥ 1$:** отношение числа нейтронов в данном поколении к числу нейтронов в предыдущем. 3. **Критическая масса:** минимальная масса вещества, при которой возможна самоподдерживающаяся реакция. 4. **Замедление нейтронов:** (для реакторов на тепловых нейтронах) использование воды или графита. ### 4. Термоядерные реакции Это реакции синтеза (слияния) легких ядер в более тяжелые, происходящие при сверхвысоких температурах (миллионы градусов). * **Пример:** Слияние дейтерия и трития: $^2_1H + ^3_1H → ^4_2He + ^1_0n + 17,6 Дж$. * **Условие:** Необходима огромная кинетическая энергия частиц, чтобы преодолеть силы кулоновского отталкивания положительно заряженных ядер. В природе происходят в недрах звезд.