Uran yadrosi bo'linish. Zanjir reaktsiya. jarayonining ta'rifi

taxminan teng og'irligi ikki bo'lak-bo'lak og'ir atom bo'linishini, energiya katta miqdorda ozod ortidan - yadro bulish.

Yangi davrning yadroviy bo'linish boshlanishidan kashfiyoti - "atom asri». uning iloji foydalanish va xavf balansi salohiyati foydalanish foyda emas, balki faqat, sotsiologik, siyosiy, iqtisodiy va ilmiy yutuqlari, bir poda sabab, balki jiddiy muammo berdi. Hatto nuqtai sof ilmiy nuqtai nazaridan, yadroviy bo'linish jarayoni jumboq va asoratlarni bir qator yaratgan, va buning uchun to'liq nazariy tushuntirish kelajakda bir narsa bo'ladi.

Shaxarning - foydali

(Nuklon boshiga) energiya majburiy turli yadrolari bilan farq qiladi. Og'irroq davriy jadvalda o'rtasida joylashgan ko'ra ancha past energiya majburiy bor.

Bu og'ir yadrolari bo'lgan atom, degan ma'noni anglatadi soni dan katta, 100, va'damiz ustidan bo'lib, shunday qilib, parchalar kinetik energiyaga aylanadi energiya ozod, ikki kichik parchalarga bo'lingan. Bu jarayon kuchli deb ataladi atom yadrolari.

og'irroq yadro neytronlarning katta qator afzal neytronlari uchun barqaror nuklidlar dan protonlar soniga bog'liqligini ko'rsatadi barqarorlik egri, muvofiq engil dan (protonlar soni bilan solishtirganda). Bu qattiq jarayonida qo'shimcha ravishda ayrim "ehtiyot" neytron chiqadigan bo'ladi, deb taklif qiladi. Bundan tashqari, ular ham ozod energiya ba'zi ustidan o'tadi. U → ^{238 145 90} La + Br + 3N: uran atomlari Study bo'linish bu neytron 3-4 hosil ekanligini ko'rsatdi.

Qismi atom raqami (va atom massasi) yarim teng emas atom massasi ota-ona. bo'linish natijasida hosil bo'lgan atomlarning massalari orasidagi farq haqida 50. Ammo, bu uchun sabab hali to'liq aniq emas, odatda.

²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br va ⁹⁰ majburiy energiyalari mos ravishda 1803, 1198 va 763 MeV bo'lgan. Bu energiya 1198 + 158 = 763-1803 MeV reaktsiya natijasida teng uranning parchalanishi ozod etiladi, degan ma'noni anglatadi.

o'z-o'zidan bo'linish

o'z-o'zidan kuchli jarayonlar tabiatda ma'lum, lekin ular juda kam uchraydi. Bu jarayonda o'rtacha muddati masalan, radionuklidli alfa-parchalanish o'rtacha muddati ^{haqida, 10, 11} sek, taxminan 10 ^17, va.

Buning sababi, ikki qismga ajratish uchun, asosiy birinchi ellipssimon shaklda deformatsiyalari (kengaytirish) duchor kerak, keyin, ikki bo'lak-bo'lak final bo'linish oldin o'rtasida "bo'ynini" hosil bo'ladi.

salohiyati to'siq

ikki kuchlarning yadrosidagi Quyon davlat. Ulardan biri - oshdi yuzasi energiya (suyuqlik tomchilar sirt tarangligi uning sharsimon shaklga bayon), va boshqa - bo'linish parchalari orasidagi Coulomb yoqtirmaslik. Ular birgalikda salohiyati to'siq ishlab chiqarish.

uran atom yadrosi o'z-o'zidan fizyon sodir alfa parchalanishi taqdirda kabi, bo'laklari kvant tunnel orqali bu to'siqni yengib kerak. to'siq alfa-parchalanish holda bo'lib, taxminan 6 MeV, lekin α-zarrachalar tunnel ehtimoli ko'p og'irroq mahsulot qattiq atomi ancha katta.

majbur degradatsiyasi

Juda ham ehtimol uran yadrosi fizyon paydo bo'ladi. Bu holda, ota-markaz neytronlari bilan nurlangan bo'ladi. Agar ota-ona uni yutadi bo'lsa, keyin ular bo'lajak to'siqni yengib uchun zarur bo'lgan 6 MeV oshmasligi mumkin tebranish energiyasi shaklida majburiy energiya ozod bog'liq.

Qo'shimcha neytron energiya salohiyati to'siqni yengib uchun etarli emas qaerda, voqea neytron atomining bo'linishini ogohlantirish uchun ega bo'lish uchun minimal kinetik energiya bo'lishi kerak. ²³⁸ U qo'shimcha neytron ulash energiya holda taxminan 1 MeV etishmayotgan. Bu uran yadrosi bo'linish 1 MeV quvvatli kvazimonoxromatik kattaroq bir kinetik energiyasi bilan faqat neytronlarni ogohlantirgandan, degan ma'noni anglatadi. Boshqa tomondan, ²³⁵ U izotopi bir eşleştirilmemiş neytronga bor. bir markaz qo'shimcha yutadi bo'lsa, u bilan bir necha hosil va qo'shimcha ulash energiya, bu tenglashtirish natijasidir. Bu yadro salohiyati to'siq va har qanday neytronlari bilan to'qnashuvi sodir izotoplar bo'linishi bartaraf qilish uchun zarur bo'lgan energiya miqdori ozod qilish uchun etarli bo'ladi.

Beta yemirilish

bo'linish reaktsiyasi uch yoki to'rt neytron chiqadigan bo'lishiga qaramay, bo'laklari hali ularning barqaror Shamol & ko'proq neytronlarni o'z ichiga oladi. Bu masofa bo'laklari beta parchalanish nisbatan odatda beqaror ekanligini anglatadi.

Misol uchun, qachon uran ²³⁸ U yadrosida bir bo'limi bor, A = 145 bilan barqaror Shamol & ¹⁴⁵ qism lantan La uch bosqichda, barqaror nuklid qadar elektronni va neutrino radiatsion tomonidan har vaqt ichiga ¹⁴⁵ satrga hosil bo'ladi, degan ma'noni anglatadi neodimiyum Nd, deb. A = 90 ⁹⁰ bilan barqaror Shamol & sirkoniy Zr, besh bosqichlari zanjir β parchalanish kirib shunday masofa qism bromo Br ⁹⁰ satrdan satrga bo'lib.

Bu zanjir β-parchalanish deyarli yuz elektronlar va neytrino barcha oshiriladi qo'shimcha energiya chiqaradi.

Yadro reaktsiyalar: uran bo'linish

Ulardan juda katta soni bilan neytron nurlanish to'g'ridan-to'g'ri nuklidlar yadrosining barqarorlik dargumon ta'minlash. Bu yerda nuqta u erda hech qanday Coulomb yoqtirmaslik, va shuning uchun yuzasi energiya ota-ona tufayli neytronga saqlab qolish uchun keladi, deb hisoblanadi. Shunday bo'lsa-da, u ba'zida sodir bo'ladi. Misol uchun, birinchi beta-parchalanish ham bo'linish qism Br ⁹⁰ yuzasi energiya engish uchun etarli energiyaga ega xursand davlat joylashgan bo'lishi mumkin kripton-90, ishlab chiqaradi. Bu holda neytron nurlanish bir kripton-89 shakllantirish bevosita sodir bo'lishi mumkin. kripton-89 uch bosqichda bo'linadi, shunday qilib, bu Shamol &, hali barqaror itriyum-89 kirib yo'q beta parchalanish nisbatan hali ham beqaror.

Uran bo'linish: zanjirli reaktsiya

masofa reaktsiya tarqalgan neytron keyin o'zini-ogohlantirgandan fizyon qoladi, boshqa ota-yadro tomonidan so'riladi mumkin. kam 1 MeV quvvatli kvazimonoxromatik (- 158 MeV - uran yadrosi parchalanishini nazarda tutadi yilda chiqarilgan energiya asosan kinetik energiya masofa bo'lak aylantiriladi) dan energiyalari bilan amalga paydo uran-238, uch neytronlar, taqdirda, shuning uchun ular bu nuklid yanada buzadigan mumkin emas. nodir izotopning U ²³⁵ bu bepul neytronlar bir muhim konsentratsiyasi ²³⁵ U yadrosi tomonidan qo'lga mumkin bo'lsa, bu holda bo'linish nima bo'lmadi, qaysi quyida hech energiya, o'zlari esa yo'q, chunki Biroq, aslida, bo'linish olib kelishi mumkin.

Bu tamoyil zanjir reaktsiya hisoblanadi.

Atom reaktsiyalari turlari

K bo'lsin - Bu raqam qadam n ishlab chiqarilgan neytronlarning soniga bog'liq bo'ladi 1. - - n bosqichida ishlab chiqarilgan neytron soniga bo'linadi zanjirning qadam n parchalanadigan materiallar namunasini ishlab chiqarilgan neytronlarning soni: 1, yadro tomonidan so'riladi qaysi indükte fizyon duchor bo'lishi mumkin.

• k <1 bo'lsa, zanjir reaktsiya shunchaki bug 'chiqib va jarayon juda tez to'xtaydi. Bu tabiiy sodir nima uran rudasi, ²³⁵ U ^{konsentratsiyasi} neytron bu izotopning singishi ehtimoli juda arzimas ekanligini, shuning uchun kichik bo'lgan.

• k> 1, zanjir reaktsiya parchalanadigan materiallar barcha kabi uzoq o'sishda davom etadi bo'lsa ishlatiladi bo'lmaydi (atom bombasi). Bu uran-235 etarlicha yuqori kontsentratsiyasi olish tabiiy javhar boyitish orqali erishiladi. soha radiusi bog'liq neytron singishi ehtimoli bilan sferik namunasi qiymati k ortadi uchun. Shuning uchun U vazn ro'y berishi mumkin edi uran (zanjir reaktsiyasi) ning parchalanishini nazarda tutadi uchun ma'lum bir muhim massa ortishi kerak.

• k = 1, keyin bir nazorat reaktsiya bo'lsa. Bu ishlatiladi yadro reaktorlarini. jarayoni (bu elementlar neytronlarni qo'lga qodir bo'lgan) neytronlarning eng shimib kadmiy yoki boron uran majmuasi, taqsimlash nazorat qilinadi. u avtomatik ravishda k qiymati biriga teng bo'lib qoladi, shunday qilib, tayog'ini harakat tomonidan nazorat qilinadi uran yadrolari bulish.