Fizika” fani bo’yicha

3. Radioaktivlik

Radioaktivlikni birinchi bo’lib 1896 yili Fransuz olimi Bekkerel kuzatgan. Uran va uning boshqa elimentlar bilan birikmalari shunday nurlar va zarrachalar chiqaradiki, bu nurlar va zarrachalar shaffofmas jismlardan o’tadi, fotoplastinkaga ta’sir qiladi, havoni ionlashtiradi. Keyinchalik, radioaktivlik hodisasini o’rganishga bir qator olimlar, ayniqsa, Pyer Kyuri va Mariya Skladovskaya-Kyuri katta hissa qo’shdilar.

Umuman, radioaktivlik hodisasida kimyoviy elementning beqaror izotoplari elementar zarralar yohud yadrolar chiqarib boshqa element izotoplariga aylanadi. Tabiiy sharoitlarda mavjud bo’lgan izotoplarda kuzatilgan radioaktivlikni, sun’iy ravishda hosil qilinadigan izotoplarda kuzatiladigani esa sun’iy radioaktivlik deb ataladi. Radioaktivlik hodisasi tufayli radioaktiv yadrolar yemirilib, borgan sari kamayib boradi. Radioaktiv yemirilish

qonun bo’yicha sodir bo’ladi. Bu ifodadagi boshlang’ich vaqtda radioaktiv moddada mavjud bo’lgan yadrolar soni, N biror t vaqtdan so’ng, yemirilmay qolgan yadrolar soni, esa yemirilish doimiysi deb ataluvchi kattalik. Ko’pincha o’rniga yemirilish davri (T) deb ataladigan kattalikdan foydaliniladi. va T lar orasida quyidagi bog’lanish mavjud:

Radioaktiv izotopning yarim yemirilish davri T shunday vaqt intervaliki bu vaqt ichida mavjud radioaktiv yadrolarning yarmi yemiriladi.

Alfa – yemirilish: Mazkur yemirilishda radioaktiv yadro - zarra chiqarib zaryadi ikki birlikka, massa soni esa to’rt birlikka kichik bo’lgan yadroga aylanadi. –yemirilish sxematik tarzda quyidagicha yozilishi mumkin:

bunda X-yemirilayotgan yadroning kimyoviy simvoli, Y-yemirishi tufayli vujudga kelgan yadroning kimyoviy simvoli, yadroni -zarra va yadrodan tashkil topgan deb hisoblash mumkin. Bu ikki tashkil etuvchiga nisbatan yadroning bog’lanish energiyasining qiymati quyidagicha bo’ladi.

Betta – yemirilish: Betta yemirilishning uch turi mavjud: - yemirilish ; + yemirilish; elektron yutish . Ularning sxemasi quyidagicha yoziladi

-yemirilishdagi yadrodagi bitta neytron

sxema bo’yicha protonga aylanadi. + yemirilishda esa aksincha bitta proton niytronga aylanadi.

- yemirilishning uchinchi turida, ya’ni elektron yutish jarayonida yadro elektron qobiqdagi elektronni yutadi. Bu elektron yadrodagi biror proton bilan qo’shilib quyidagi sxema bo’yicha niytronga aylanadi.

Ikki zarra bir-biri bilan lar chakasigacha yaqinlashganda yadroviy kuchlarning ta’siri tufayli o’zaro intensiv ta’sirlashadi, natijada yadroviy o’zgarishlar vujudga keladi. Bu jarayonni yadroviy reaksiyalar deb ataladi. Yadroviy reaksiyani quyidagicha yozish odat bo’lgan:

yoki A(a,v)V

bunda A-boshlang’ich yadro, a- reaksiyaga kirishuvchi zarra, v- yadroviy reaksiyada ajralib chiquvchi zarra, V-yadroviy reaksiyada vujudga kelgan yadro a va v, yengil yadrolar yoki boshqa elementar zarralar bo’lishi mumkin.

Birinchi yadroviy reaksiyani 1919 –yilda Rezerford amalga oshirgan. Bunda azotni α-zarralar bilan bombardimon qilish natijasida kislorod va proton hosil bo’lgan.

Yuqorida bayon etilgan yadroviy reaksiyalarni yozish usuliga asoslanib mazkur reaksiyani

yoki ko’rinishlarda ifodalash mumkin.

Reaksiyalarning turlari ko’p. Lekin reaksiyaga kirishuvchi zarralarning tabiatiga asoslanib uch sinfga: 1) zaryadli zarralar; 2) neytronlar; 3) γ - kvantlar ta’sirida amalga oshadigan reaksiyalarga ajratish mumkin.

Yadro bog’lanish energiyasining bir nuklonga mos keluvchi qiymatining massa son A ga bog’liqligini xarakterlovchi grafikka nazar tashlasak, faqat yadrolarning bo’linishi tufayligina emas, balki juda yengil yadrolarni biriktirish usuli bilan yadroviy energiyadan foydalanish mumkin, degan fikrga kelamiz. Masalan: deyterey va tritiyning sintizida zarra va neytron hosil bo’ladi yani

Demak, reaksiya ekzotermik va unda qatnashayotgan har bir nuklonga to’g’ri keluvchi energiya E= 3.5 MeV ga teng . ning bo’linishida ajraladigan energiyaning bitta nuklonga mos keluvchi ulushi E = 0.85 MeB ligini eslaylik.

Yadrolar sintezi amalga oshishi uchun ular bir –biri bilan yadroviy kuchlarning ta’siri siziladigan masofagacha yaqinlashishi kerak. Lekin yadrolar bu darajada yaqinlashishga kulon itarishish kuchlari tufayli ular orasida vujudga keladigan potensial to’siq qarshilik ko’rsatadi. Bu to’siqni yengish uchun va ning sintez reaksiyasida yadrolar

energiyaga ega bo’lishi kerak. Demak, to’qnashayotgan yadrolar har birining kenetik energiyasi

MeB bo’lsa, yadroviy sintez reaksiyasi amalga oshadi.Mazkur temperaturani amalda hosil qilib bo’lmaydi. Lekin bunchalik yuqori temperaturaga hojat ham bo’lmasa kerak. Bu fikr quyidagi ikki sababga asoslanadi.

1) Ixtiyoriy T temperaturadagi gaz molekulalari tezligining qiymati Maksvell taqsimotiga bo’ysunadi.

2) Tunnel effekti tufayli yadrolar birikishi uchun lozim bo’ladigan kinetik energiyaning qiymati kulon to’sig’i balandligidan kichik bo’lishi mumkin.

Yadro fizikasining yutuqlaridan tinchlik maqsadlarida foydalanish

Yadro fizikasi o’zining navqironligiga qaramay talaygina yutuqlarga erishdiki, ular fan-texnika va sanoatning ko’pgina sohalarida qullanilmoqda. Shuning bazilari haqida so’z yuritamiz.

1) Yadroviy energetika. Yadroviy energetika Xirosima va Nagasaki fojialaridan so’ng kerng jamoatchilikka ayon bo’ldi. Yadroviy energeyadan tinchlik maqsadlarida foydalanish atom elektro – stansiyasini ishga tushirish bilan boshlanadi.

Hozirda dunyoning ko’plab mamlakatlarida 100 dan ortiq AES lari ishlab turibdi. Bundan buyon energetic balansda yadroviy energitikaning ulushi ortib bormoqda. Buning sababi dunyoda ishlatilayotgan energiyaning taxminan 70% i neft va gazni yonishi hisobiga olinmoqda.

Borgan sari oshib borayotgan energiya ehtiyojlarini hisobga olsak, neft va tabiiy gaz zapaslari uzog’I bilan 50 kyilga yetadi. Ko’mirni yoqish hisobiga esa energiya ehtiyojlarini uzog’i bilan 500 yil davomida qondirib turish mumkin. Bu raqamlar insoniyatning energiya ta’minotida vujudga kelgan muammoni xarakterlaydi. Bu muammoni hal qilishda yadroviy energitkaga muhim rol ajratilgan. Hozirgi vaqtda AES larning reaktorlarida, asosan dan foydalanilmoqda .Lekin dan tez neytronlar ta’sirida hosil qilish mumkin. Bu prosess kuchaytirgich reaktorlarida amalga oshadi. Natijada bunday reaktorlarda ikki jarayon, yani yadroviy bo’linonsh va yangi “yonilg’i “ – plutoniy hosil bo’ladi. Ko’paytirgich reaktorlaridan foydalanib yana bir “yonilg’i” ni hosil qilish mumkin .

va larda huddi o’xshash, issiqlik neytronlar ta’sirida bo’linish reaksiyasining hisobiga ajraladi. Mutaxassislarning fikricha, boshqariladigan zanjir bo’linish uchun kerak bo’ladigan “yoqilg’i” lardan shu tarzda foydalanilsa, u insoniyatning energiyaviy ehtiyojlarini bir necha yuz yil davomida qondira oladi.