Энергия связи ядра

Атомное ядро — система связанных нуклонов. Чтобы разделить его на составляющие протоны и нейтроны, нужно затратить некоторую минимальную энергию ЩЛ9 Z), называемую энергией связи ядра. В соответствии с релятивистским законом (2.7) взаимосвязи массы покоящейся частицы и энергии покоя, энергия связи ядра определяется следующим образом:

где М (А, Z) — масса ядра. Выражение в квадратных скобках, т. е.

называется дефектом массы ядра. Согласно (2.12) устанавливается следующая связь между дефектом массы в а.е.м. и энергией связи в МэВ:

Стоящий в (2.14) коэффициент 931,5 МэВ/а.е.м. называется энергетическим эквивалентом атомной единицы массы.'

Энергия связи ядра тем больше, чем больше число нуклонов А. В связи с этим удобно иметь дело с удельной энергией связи — энергией связи на один нуклон,.

Рис. 2.2. Зависимость удельной энергии связи от массового числа нуклида.

График этой величины^[1] представлен на рис. 2.2. При А > 11 удельная энергия связи лежит в пределах от 7,4 до 8,8 МэВ. Наибольшее значение («железный максимум») приходится на область массовых чисел А ~ 60 (железо, кобальт, никель). Среди наиболее легких ядер наблюдаются нерегулярные изменения удельной энергии связи. В частности, энергии связи ⁴Не, ^|2С и ^|60 аномально высоки, a ⁶Li, °В ^l4N — аномально низки. В дейтроне (ядре дейтерия: D, или ^{[2][3]Н) удельная энергия связи наименьшая (1,112 МэВ).}

Энергия любой химической связи составляет единицы эВ. В связи с этим с точки зрения запасов энергии 1 г ядерного топлива эквивалентен примерно 1 т топлива химического. Получить ядерную энергию можно двумя способами: синтезом легких ядер и делением тяжелых ядер. В обоих процессах (показаны стрелками на рис. 2.2) совершается переход к ядрам с большей энергией связи, поэтому часть ее высвобождается в виде кинетической энергии продуктов.

• [1] 2 Для стабильных и долгоживущих ядер (см. и. 2.5)
• [2] Так, в атоме водорода между протоном и электроном действует лишь сила притяжения, однако кол
• [3] лапсу (слиянию электрона с протоном) противодействует орбитальное движение электрона.