Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 342
Текст из файла (страница 342)
пржтически важных в-внх. Примеси, вакансии, диш)окзции, любые напряжения решетки создают на кшшрупольных ядрах разброс ГЭП, размывая линии ЯМР. Вели е29)~1 МГц, то в хороших кристаллах соответствующие переходы можно наблюдать без поля Ва. Это ядерный хиидрупаяьный резонанс. 1029 ЯДЕРНЫЙ 51)) Применение спектроскопии ЯМР. Спектроскопия ЯМР относится к неразрушающим методам анализа Совр, импульсная ЯМР фурье-спектроскопии позволяет вести анализ по 80 маги. ядрам, ЯМР спектроскопия " один из оси.
физ.-хим. методов анаииза, ее данные используют для однозначнои идентификации как промежуг. продуктов хим. Р-ций, так и целевых в-в. Помимо структурных отнесений и количеств. анализа, спекгроскопия ЯМР приносит информицинз о конформационных равновесиях, диффузии атомов и молекул в твердых телах, внутр. движениях, водородных свнзях н ассоциации в жидкостях, кето-енольной таугомерии, металло- и прототропии, упорядоченности и распределении звеньев в полимерных цепях, адсорбции в-в, электронной структуре ионных кристаллов, жидких кристаллов и др. Спектроскопия ЯМР— источник информации о структуре биополимеров, в т. ч, белковых молекул в р-рах, сопоставимой по достоверности с данными рентгеносгрукгурного анализа.
В 80-е п'. началось бурное внедрение методов спектроскопии и томографии ЯМР в медицину для диагностики сложных заболеваний и при диспансеризации населения. Число и положение линий в спектрах ЯМР однозначно характернзунзт все фржции сырой нефти, синтетич. каучуков, пластмасс, сланцев, углей, лекарств, препаратов, продукции хим. и фармацевтич. иром-сти и др.
Интенсивность и ширина линии ЯМР воды нли масла позволяют с высокой точностью измерять влажность и масличность семян, сохранность зерна. При отстройке от сип!алов воды можно репютрировать содержание клейковины в Бах!дом зерне, что так же, как и анализ маслнчности, позволяет вести ускоренную селекцию с.-х.
культур. Применение все более сильных маги. полей (до 14 Тл в серийных приборах н до 19 Тл в жсперим, установках) обеспечивает возможность полного определения структуры белховых молекул в р-рах, экспресс-анализа биол. жидкостей (концентрации андо!енных метаболнтов в крови, моче, лимфа, спинномозпзвой жидкости), контроля качества новых полимерных материалов. При этом применяют многочисленные варианты многоквантовых н многомерных фурье-спектроскопич.
методик. Явление ЯМР открыли Ф. Блох и Э, Перселл (1946), зн что были удостоены Нобелевской премии (1952). Лишз Абрагам А, Ядсриыв ммиегвзм, пер. с англ, М., 1961; Эмс ° лв Ди., Фапси Ди., Сатклнф Л., Сдектроскошы ЯМР высоком разрешение, пер. с англ., т. 1-2, М., 1968-69, Фаррер т., Беккер Э, Импуласиаа и фуры«шсктроскопиа ЯМР, пер. с англ., М., 1978; Бови Ф.А., ЯМР высокого разрешение макромолскул, пер. с анш., М., )977; Лупдпи А Ц, Фенин ЭИ., ЯМР спектроскопии, М., 1986; Эр вез Р, Боден х аул си Дп., Бах луп А., ЯМРв одном и дауа измеревиах,пер. ° анги., М.,1990; Эсер Э.!1, Зобов В.Б., Фалалеев О.В.,Ноаыс!«кросс сии. сухарные») зффсшы л ЯМР по икристаллоа, Невоспи., 1991; Дероум Э., Современные мегодм ЯМРллл зимно соках исследовании, пер.
с англ., М, 1992. я аида)! !., Ро!ушег ссзнеосс бсыпшвавол: Смьоп )3 ИМЯ Мешоб, и у, )977. Э и. Федин ЯДВРИЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ (ядерный реакторный цикл), совокупность технол. процессов, связанных с получением энергии на ядерных установках (в ядерных режторах). В зависимости от ядерного горючего возможно осуществление трех типов Я.т,цд 1) урановый топливный цикл, в к-ром делящимся материалом служит зз!(1, а фгртивьным материалом (воспроизводящим) — тзх(). Урановое горючее изготавливают из прир, урана (0,72% гз)С), низкообогащенного урана (1 — 5% 21!Из) или высокообогащенного урана (до 93% 21 ()), первые два вида горючего используют в реакторах на тепловых нейтронах, третий — в реакторах на быстрых нейтронах, работающих в конвертерном режиме.
2) Уран-плутониевый топливный цикл. Горючее для этого цикла состоит из прир. или обедненного (0,2-0,3% 211).г) урана с добавкой гзерн в кол-ве, эквивалентном соответств)лошему обогащению по 21!О. Это горючее м. б. использовано кнк в реакторах на тепловых нейтронах, так и в реакторах на быстрых нейтронах. Фертильным материалом здесьтакжеслужит Ч).3) Уран-ториевый топливный цикл. Делящийся материал — 2' Н или гзз(), фертиль- 1030 520 ЯДРО ный — тззТЬ. В иром. масштабе используется в основном урановое горючее. Первый этап Я.т. ц.— получение ядерного горючего. Он вюпачает добычу урановой руды, ее обогащение, извлечение () и его глубокую очистку, изогопнае обогащение по лзт() (см. Изоиииити Рзздглеииг), получение из абошщенного урана митеривю, припящого для зырузки в реактор, изштовпение тепловыделюощих эпементсе (тнллов) и тепловыделяиицих сборок из них.
Второй этап Я.т. ц.— получение тепловой энерпти в ядерных энерштич. установках при сжигании ядерного горю юго. На следующих этапах Я, т, ц. проводят ридиохим. переработку отреботавцюга горючего. Завершается Я, т. ц. подотовкой к окончит, захоронению радиолииюиимл отигодои. Я.т.ц. может быть организован таким обрезом, что из обчученного горючего извлекают невыгоревший уран и нжопившийсэ плутоний, к-рме направляют затем для изготовления новых твэлов и сборок.
Тжой цикл наз. чюкнутьш Я.т. ц. Если отработавшее топливо не перерабатывается и делящиеся материалы не возвращаются в топливный цикл, то Я.т.ц. оказывается рззоыкнугым (открытым). Я. т. ц. обьединяет мнопте предприятия: 1) шахты по добыче урановой руды; 2) обогатит. фабрики и предприятие по кой очистке извлеченного урана; 3) предприятия, ще Е. п водят обогащение тзл(); 4) предприятия по переработке гищенного урана в форму, используемую в реекторих (чище всего это керамики ни основе ()Оз)т 5) заводы по изгачовлению твэлов и сборок из них; 6) атомные электростанции и станции теплоснабжения, ще выгорание горючего даст тепловую и электрич, энергию; здесь же проводится дезжтиюция тепдоносителей (обычно воды); 7) заводы по переработке отриботзвшего горючего и переводу ридиожтивных отходов в форму, удобн)чо длэ дшп, хранения; 8) полигоны захоронения отходов.
Одной из нэиб. серьезных и У уднорешвемых проблем является изоляция от биосферы ольшого кол-ва ридионукшщов, образующихся в результате деления ядер урвне. Лил.: Яд«риля лллвлюпи, М„1979; Ригюлииюииаа и«э«э«6«итл лялвюлл ллилию Аяа, 2 юа, М., т939. Ц 4 К«галла ЯДРб тчТОМНОЕ« центрэльнля мвссивнив часть атома, состсэтшэя из протонов и нейтронов. Мисси Я. а. примерно в 4.10з раз больше массы всех входящих в состав атома электронов. Размеры Я. и. состевляют - 10 тл-10 'з см.
Электрич. лерид положителен и по эбс. величине равен сумме зарядов элетпронов нейтрального атома Общие характеристики Я.и. Протон (р) и нейтрон (и) в тщре абьединяются общим названием «нуклонэ. Число нук- лоноввЯ.а.низ. массовым числом А.Посколькузвряд цдра Е в единицах або. зарина электрона е равен числу протонов, число нейтронов в Я.а.
равно: У=А — г. Ядраиз от о пы имеют одно и то же Е, но разные Ф, а яд рани з о б а р ы — одно и то же А, но резные Е и )тт. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, наз. тщерными. Они определаотся самым интенсивным из всех известных в финике взиимод. (сильное взаимод.); для двух протонов в тщре, напр., ядерные силы примерно в 100 раз превышают элеатросгатич. отталкивание. Важным св вом ядерных сял является их незэвисимосп, от заряда нуклони; втиимад. двух протонов, двух нейтронов или протона и нейтрона одинжовы, если одинжовы состояния относит. движения этих пэр частиц, а также спнновые состояния (см.
ниже), Ядерные силы характеоизутатгя определенным рядиусом действия. Нэиб. радиус деиствия составляет примерно 1,41 10 'з см; в то же время зависимость ядерных сил от расстояния между нуююнами пахи не установлена. Размеры Я. а. зависят ат их миссового числа. Ср. платность распределения нуклонов дпя всех ядер с А э 10 пржтичесхи одинжови„тж что обьем ядра пропорционален А, а его линейный размер пропорционален А'". Эффективный рэпиус Е ядри определяется равенстволс Е= аА', где постоянная а сосгаюиет величину (1,1-1,4) 10 " см в зависимости от того, в кжом физ. эксперименте измеряется Е.
Это равенство показывает, что Е меняется ст 10 'з до 10 'т см. Плотность ядерного в-ии чрезвычайно велики по сравнению с плотностью 1031 обычных в-в и состевпяет ок. 10'г гтсмз. Плотность распреде- ления нухлонов в ядре почти шлстоянни в центральной его чисти и экспоненциильно убывает на периферии. Дпя расщепления Я. а. на отдельные нуглоны необходимо затратить энерпгю, наз. энергией связи ядри Е, орределяемую соотношением: Е„-- (Уо +Глез -ЬГ)сг, где т ит„и М вЂ” массы протона, нейтрона и ядра соотвп с— скорость своик Величина ЬМ= Ъир+ Фтил — М= Е~сз, поквзывающэя на- схолько масса ядра отличается от мтюсы составляющих его чистим, низ. дефектом массы.
На пржтнке дефект массы часта определяют кж разницу мнкду массой атоме в а. е. м, и массовым числом А. Знание дефекта масс позволяет определить величину энергии, х-рия может вьщелиться в ядерных реаюдакт (см. также Ядерная энергия). Отношение Е,~А слабо меняетсв при изменении А, состав- ляя дпя большинства ядер приблизительно 78 МэВ. Эту особенность соотносят с насыщением ядерных сил, т.
е. с тем, что киждый нуклон связывается в Я. а. лишь с ограниченным числом др. нуялонов. Более детапьнае рассмотрение покизы- вает, что Е зввисит от соотношения А и 2; Существует т. низ. полоса счтюильности для этого соотношения, при выходе зи пределы к-рой у ядер пргаюиется нестабильность, т. е. воз- можен радиоактивный распад (см. Радиошопивиосюь). Это соотношение вюкно и при установлении предельно возмож- ного знэчення Е, выше к-рого тяжелме ядри окизыаиатся нестебютьными в отношении спонтанною деления.
Теоретич. оценки вергатности спонтвнного деления ктюр не искляиюют существоввния «островов стэбильности» сверхтяжелых япер вблизи Е, резных 114 и 126. Нек-рые ядра существуют в метистэбильньпг возбужденных энергетич. состояниях, что обнвруживиипж по различиям характеристик радиоактивного распада в основном и возбуяг- денном состояниях (см. тэк:ке йзаиерии аюамиах ядер). Квитновые состояния ядер определяются дискретными уровнями энергии и рядом других сохраняющихся в них соспааах фа. величин. Важнейшие хэриктернспгкн квин-- тового состояния Я.
и,— его спин 1 и четность Р. Спиновае квинтовое число 1 аллое у ядер а четным А и полуцелое у ядер с нечетным А посхапьку соопютствующие числа длв протона и нейтрона равны '/2, и спин составной чистицы равен сумме спинов слагающих ее чэспщ либо отличвется от нее на целое число. Четность состояния Р= х! укшывэет на изменение знжи волновой ф-ции ядри при инверсии про- стрюктаа. Основные пктояния ядер с четными Е и А обычно четные (Р = я 1) и спин 1= 0. Легкие ядри (Е< 20) хирвкте- 6 изуются дополнит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
