Fission ուրանի միջուկների. Շղթայական ռեակցիա. Նկարագրությունը գործընթացի

Բաժանելով առանցքը մի ծանր ատոմի բաժանումը մեջ երկու դրվագներ մոտավորապես հավասար քաշի, որին հաջորդում է ազատագրման մեծ քանակությամբ էներգիա:

Հայտնաբերելու միջուկային fission մեկնարկից մի նոր դարաշրջան, - «ատոմային տարիքը». Ներուժն իր հնարավոր օգտագործման եւ հավասարակշռության ռիսկի օգուտ իր օգտագործման, ոչ միայն ծնունդ տվեց բազմաթիվ սոցիոլոգիական, քաղաքական, տնտեսական եւ գիտական ձեռքբերումների, այլեւ լուրջ խնդիր: Նույնիսկ զուտ գիտական տեսանկյունից, որ միջուկային fission գործընթացը ստեղծել է մի մեծ շարք հանելուկներ եւ բարդությունների, եւ ամբողջական տեսական բացատրությունը այն է, որ մի բան է, որ ապագայում.

Sharing - ձեռնտու

պարտավորեցնող էներգիա (մեկ նուկլոնի) տարբերվում է տարբեր միջուկների. Ավելի ծանր է ունենալ ցածր պարտադիր էներգիա, քան այն, որը գտնվում է կեսին պարբերական աղյուսակի.

Սա նշանակում է, որ ծանր միջուկների, որի ատոմային թիվն ավելի մեծ է, քան 100 շահեկանորեն բաժանվում են երկու փոքր դրվագներ, այդպիսով ազատելու էներգիան, որը վերածվում կինետիկ էներգիայի բեկորները. Այս գործընթացը կոչվում է պառակտող ատոմային կորիզ.

Համաձայն, կայունության կորի, որը ցույց է տալիս կախվածությունը թվի պրոտոնների կայունից իզոտոպների համար նեյտրոնային ծանր կորիզ նախընտրում են ավելի մեծ թվով նեյտրոններ (համեմատ թվի պրոտոնների), քան վառիչ. Սա ենթադրում է, որ ի լրումն պառակտում արդյունքում պետք է արտանետվել որոշ «պահեստային» նեյտրոնների. Ի լրումն, նրանք պետք է նաեւ ստանձնել որոշ էներգիայի ազատ է արձակվել: Ուսումնասիրություն fission ուրանի ատոմների ցույց տվեցին, որ այս առաջացնում է նեյտրոնային 3-4 U → ^{238 145 90} Լա + ՀԴ + 3N:

Ատոմային համարը (եւ ատոմային զանգվածը) է հատված հավասար չէ կես ատոմային զանգվածի ծնողի: Տարբերությունը զանգվածների ատոմների ձեւավորվում են որպես արդյունքում հերձում սովորաբար 50. Այնուամենայնիվ, պատճառն այն է, դեռեւս չի լիովին հասկանալի:

The պարտադիր էներգիաների ²³⁸ U, ¹⁴⁵ Լա Br եւ ⁹⁰ են 1803, 1198 եւ 763 ՄէՎ համապատասխանաբար: Սա նշանակում է, որ էներգետիկ ազատ է արձակվել ուրանի fission հավասար 1198 + 158 = 763-1803 ՄէՎ բխող ռեակցիայի.

ինքնաբուխ fission

ինքնաբուխ պառակտող գործընթացները հայտնի են բնության մեջ, բայց նրանք շատ հազվադեպ: Որ միջին կյանքի այս գործընթացի մասին 10 ^17, եւ, օրինակ, միջին կյանքի տեւողությունը ալֆա-քայքայման ռադիոակտիվ իզոտոպի է մոտ 10 ^11:

Դրա պատճառն այն է, որ որպեսզի առանձնացնենք է երկու մասի, որի կորիզը պետք է նախ անցնեն ձեւախախատման (Ձգվող) տված էլիփսակերպ ձեւով, եւ ապա, մինչեւ վերջնական հերձում մեջ երկու դրվագներ ձեւավորել «վիզը" - ի կեսին:

ներուժը խոչընդոտ

Ի դեֆորմացված վիճակում հիմքում երկու ուժերի. Նրանցից մեկը, - իսկ ավելացել մակերեսային էներգիայի (մակերեւութային լարվածությունը հեղուկ կաթիլներից բացատրում է իր գնդաձեւ ձեւավորել), իսկ մյուսը, Կուլոնի հակակրանք միջեւ fission բեկորները. Նրանք միասին արտադրում են պոտենցիալ արգելքը.

Քանի որ այն դեպքում, alpha քայքայման պետք է տեղի ունենա ինքնաբուխ fission ուրանի ատոմային միջուկների, բեկորները պետք է հաղթահարի այդ արգելքը միջոցով քվանտային թունելներ: Այդ արգելքը է մոտ 6 ՄէՎ, քանի որ այն դեպքում, ալֆա-քայքայման, բայց հավանականությունը թունելներ ալֆա-մասնիկների զգալիորեն ավելի մեծ է, քան շատ ծանր արտադրանքը պառակտել Ատոմ.

ստիպված դեգրադացիայի

Շատ ավելի հավանական է, որ induced fission ուրանի միջուկների. Այս դեպքում է, որ ծնողը կորիզ irradiated նեյտրոնների. Եթե ծնողը այն իր մեջ ներծծում, ապա նրանք պարտավոր են ազատ արձակել պարտադիր էներգիա ձեւով տատանողական էներգիան, որը կարող է գերազանցել 6 ՄէՎ, որոնք անհրաժեշտ է հաղթահարել հնարավոր արգելքը.

Որտեղ լրացուցիչ նեյտրոնային էներգիան բավարար չէ, որպեսզի հաղթահարել հնարավոր պատնեշը, միջադեպը նեյտրոնային պետք է ունենա նվազագույն կինետիկ էներգիան, որպեսզի կարողանա դրդել պառակտող Ատոմ. Այն դեպքում, ²³⁸ U լրացուցիչ նեյտրոնային պարտադիր էներգիայի բացակայում է մոտ 1 ՄէՎ: Սա նշանակում է, որ fission ուրանի միջուկների induced միայն նեյտրոնների մի կինետիկ էներգիայով ավելի քան 1 ՄէՎ: Իսկ մյուս կողմից, ²³⁵ U իզոտոպների ունի մեկ unpaired նեյտրոնային: Երբ մի կորիզ կլանում է լրացուցիչ, այն կազմում դրա հետ մի քանի եւ լրացուցիչ կապի էներգիայի արդյունք է այս pairing. Սա բավարար է ազատ արձակել գումարը էներգիայի համար անհրաժեշտ է հաղթահարել հնարավոր արգելքը կորիզ եւ բաժանումը իզոտոպների տեղի ունեցած բախման հետ որեւէ նեյտրոնային:

Beta քայքայվել

Չնայած այն հանգամանքին, որ fission արձագանքը են արտանետվել են երեք կամ չորս նեյտրոնների, բեկորները դեռ պարունակում է ավելի շատ նեյտրոններ, քան իրենց կայուն Առաջարկվող Reading Isobars: Սա նշանակում է, որ հերձում բեկորները ընդհանուր առմամբ անկայուն նկատմամբ բետա քայքայման:

Օրինակ, երբ կա մի բաժանումը կորիզ ուրանի ²³⁸ U, կայուն Isobars հետ = 145 ¹⁴⁵ neodymium րդ, ինչը նշանակում է, որ Հատված lanthanum La ¹⁴⁵ բաժանվում է երեք փուլով, յուրաքանչյուր անգամ, ըստ ճառագում էլեկտրոն եւ նեյտրինո մինչեւ կայուն իզոտոպը ձեւավորվում: Կայուն Isobars հետ = 90 ⁹⁰ Ցիրկոնիում ZR, այնպես հերձում Հատված bromo Br ⁹⁰ ճեղքվում է հինգ փուլով շղթայի բետա-քայքայման:

Այս շղթայի β-քայքայումից արտադրել լրացուցիչ էներգիա է, որը իրականացվում է հեռու գրեթե բոլոր էլեկտրոն եւ նեյտրինո:

Միջուկային ռեակցիաներ: fission ուրանի

Ուղղակի իզոտոպը է նեյտրոնային ճառագայթման հետ չափազանց մեծ թվով նրանց ապահովել կայունությունը կորիզ քիչ հավանական է: Այստեղ Բանն այն է, որ չկա Կուլոնի հակակրանք, եւ այլն, իսկ մակերեւույթը էներգիա ձգտում է պահպանել նեյտրոնային շնորհիվ ծնողի: Այնուամենայնիվ, երբեմն պատահում: Օրինակ, fission Հատված Br ^90-ի առաջին բետա-քայքայման արտադրում է krypton-90, որը կարող է գտնվում է հուզված վիճակում բավարար էներգիա է հաղթահարել մակերեսի էներգիան: Այս դեպքում նեյտրոնային ճառագայթումը կարող է առաջանալ է ուղղակիորեն ձեւավորել krypton-89: Այս Isobars դեռեւս անկայուն նկատմամբ բետա-քայքայման դեռ չի գնալ դեպի կայուն yttrium-89, այնպես որ Krypton-89 բաժանված է երեք փուլով:

Ուրանի fission: Chain Reaction

Նեյտրոնները արտանետվել է հերձում ռեակցիայի կարող է կլանել է այլ ծնող-կորիզ, որն այնուհետեւ ենթարկվում ինքնակառավարման induced fission: Այն դեպքում, ուրանի-238 երեք նեյտրոններ, որոնք առաջանում դուրս էներգիաների պակաս, քան 1 ՄէՎ (Էներգետիկ արձակվել է fission ուրանի միջուկի - 158 ՄէՎ հիմնականում փոխակերպվել կինետիկ էներգիայի հերձում դրվագներ), որպեսզի նրանք չեն կարող հանգեցնել հետագա բաժանումը այս իզոտոպներին. Սակայն, եթե էական կոնցենտրացիան հազվագյուտ իզոտոպի U ²³⁵ այդ ազատ նեյտրոնների կարող գրավել է միջուկների ²³⁵ U, դա կարող է հանգեցնել փաստացի հերձում, քանի որ այս դեպքում չկա էներգետիկ շեմ, որից բաժանումը չի induced:

Սա է սկզբունքը շղթայական ռեակցիա.

Տեսակները Միջուկային ռեակցիաների

Թող k - թիվն նեյտրոնների արտադրված մի նմուշ միջուկային վառելիքը նյութի քայլ N շղթայի, բաժանված է մի շարք նեյտրոնների արտադրված փուլում n - 1. Սույն թիվը կախված կլինի մի շարք նեյտրոնների արտադրված քայլ n - 1, կլանվում են հիմքում, որը կարող է անցնել induced fission:

• Եթե k <1-ին, ապա շղթայական ռեակցիա է, պարզապես դուրս գոլորշու եւ այդ գործընթացը կդադարի, շատ արագ. Սա ինչ տեղի է ունենում բնական ուրանի հանքաքարի, որի մեջ ^{կոնցենտրացիան 235} U այնքան փոքր է, որ հավանականությունը կլանումը Նեյտրոնային սա իզոտոպների չափազանց չնչին է:

• Եթե k> 1, ապա շղթայական ռեակցիա կշարունակի աճել, քանի դեռ բոլոր միջուկային վառելիքը նյութական չի օգտագործվել (ատոմային ռումբ): Սա հասնել հարստացնելով բնական հանքանյութը ձեռք բերել բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիան ուրանի 235. Համար գնդաձեւ նմուշ արժեքի k ավելանում հետ հավանականության նեյտրոնային կլանման, որը կախված է շառավղով ոլորտի: Հետեւաբար U քաշը պետք է գերազանցի որոշակի կրիտիկական զանգված է fission ուրանի (շղթայական ռեակցիայի) կարող է առաջանալ:

• Եթե k = 1, ապա կա մի վերահսկվող ռեակցիա. Այն օգտագործվում է միջուկային ռեակտորների. Գործընթացը վերահսկվում բաշխումը ուրանի ձողերով կադմիում կամ բորի, որը կլանել մեծ մասը նեյտրոնների (այդ տարրերը, որոնք ընդունակ են capturing նեյտրոնների): Բաժանարար ուրանի cores դա ավտոմատ կերպով վերահսկվում են տեղափոխելու գաւազանը, որպեսզի k արժեքը մնում հավասար է մեկի: