Вопрос школьника
При облучении изотопа азота 157N протонами образуется углерод и α-частица. Найти полезный энергетический выход ядерной реакции, если для ее осуществления энергия протона должна быть 1,2 МэВ
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии и массы в ядерных реакциях.
Изотоп азота 157N имеет массу 157 единиц ядерной массы (у.е.я.м.), а углерод и α-частица имеют массы 12 и 4 у.е.я.м. соответственно.
Таким образом, масса реагентов (157N и протон) равна 157 + 1 = 158 у.е.я.м.
Масса продуктов (углерод и α-частица) равна 12 + 4 = 16 у.е.я.м.
Следовательно, при реакции происходит потеря массы в размере 158 — 16 = 142 у.е.я.м.
Эта потеря массы соответствует энергии, выделяющейся при реакции, согласно формуле Э = Δmc^2, где Δm — потеря массы, c — скорость света.
Подставляя значения, получаем:
Э = 142 * (3 * 10^8)^2 = 1,278 * 10^17 эВ
Для перевода в МэВ необходимо разделить на коэффициент перевода 1,6 * 10^-13:
Э = 1,278 * 10^17 / (1,6 * 10^-13) = 799,5 МэВ
Таким образом, полезный энергетический выход ядерной реакции составляет 799,5 МэВ.
Ответ: 799,5 МэВ.
