Физические основы получения атомной энергии | страница 35

Ядра атомов какого-либо элемента при строго определенном числе протонов, равном атомному номеру элемента, могут иметь различное число нейтронов и, следовательно, различный вес. Атомы данного элемента, имеющие разный вес вследствие различия в числе нейтронов, называются изотопами этого элемента. Само слово «изотоп» происходит от греческого: «изос» — равный и «топос» — место. Следовательно, буквально изотопы — это атомы, занимающие в периодической системе Менделеева одинаковое место.

В настоящее время известны изотопы у всех химических элементов. Многие элементы имеют по нескольку изотопов.

Так, например, у водорода известны три изотопа. Обычный легкий водород — протий — _>1Н^>1, ядра его — протоны. В 1932 г. был обнаружен второй изотоп водорода — тяжелый водород (дейтерий — _>1D^>2), который присутствует в природном водороде в количестве около 0,02%. Ядро тяжелого водорода, называемое дейтероном, имеет один протон и один нейтрон. Вода, молекулы которой построены по известной формуле химии из атомов тяжелого водорода и обычного кислорода, называется тяжелой водой. Тяжелая вода присутствует в природной воде в малом количестве. По своим физическим свойствам она несколько отлична от обыкновенной воды: замерзает тяжелая вода при +3,8° Ц, кипит при +101,4°.

Третий изотоп водорода — сверхтяжелый водород, или тритий (_>1Т^>3). Ядра его — тритоны — построены из одного протона и двух нейтронов. Тритоны радиоактивны и распадаются, испуская бета-частицу (электрон). Строение атомов изотопов водорода показано на рис. 18.

Большое значение в ядерной физике имеют изотопы урана, различающиеся тремя нейтронами: уран 235, в ядрах которого по 92 протона и 143 нейтрона, и уран 238, в ядрах которого по 92 протона и 146 нейтронов. Физические свойства этих изотопов урана несколько различны в силу различия в числе нейтронов.

Большинство известных в настоящее время изотопов получается искусственным путем по методу «ядерной» артиллерии.

Все протоны и нейтроны в атомном ядре удерживаются друг около друга особыми ядерными силами притяжения. Эти силы имеют сложную природу, которая к настоящему времени изучена еще недостаточно. Ясно только, что ядерные силы не похожи на силы всемирного тяготения и на электрические силы и уменьшаются с увеличением расстояния между взаимодействующими нуклонами значительно быстрее и тех и других. Ядерные силы действуют лишь в самом ядре, имея там огромную величину, и в непосредственной близости от него. С увеличением расстояния между частицами ядра (нуклонами) ядерные силы настолько быстро уменьшаются до нуля, что радиус их действия не превосходит 7∙10