hasadási reakció és láncreakciót hasadási - studopediya
A nukleáris hasadási reakció - hasadási reakciót, amely az a tény, hogy a nagy sejtmag neutronok, de később kiderült, és más részecskék van osztva több könnyebb atommagok (fragmensek), leggyakrabban a két mag, amelyek közel vannak a tömeg.
A jellemzője a maghasadás, hogy kíséri a kibocsátás két vagy három másodlagos neutronok nevezett hasadási neutronok. Mivel az átlagos neutronok száma magok közelítőleg egyenlő a protonok száma (N / Z ≈ 1) és a nehéz magok, a neutronok száma szignifikánsan magasabb, mint a protonok száma (N / Z ≈ 1,6), a képződött hasadási túlterhelt neutronokkal, minélfogva és bocsátanak hasadási neutronok. Azonban a kibocsátás hasadási neutronok nem szünteti meg teljesen a túlterhelés-töredékek atommagok neutronok. Ez vezet az a tény, hogy a fragmensek radioaktív. Részt vehetnek számos # 946; - -prevrascheny kíséretében kibocsátása # 947; sugarak. mert # 946; - bomlás kíséri az átalakulás egy neutron egy proton, miután a lánc # 946; - -prevrascheny közötti arány neutronok és protonok a fragmens eléri a megfelelő értéket a stabil izotóp. Például, a hasadási urán mag U
U + n → Xe + Sr +2 n (265,1)
Xe hasadási fragmens eredményeként három aktusok # 946; - -decay alakítjuk stabil izotóp lantán La:
Xe → Cs → Ba → La.
A hasadási változtatható, úgy, hogy a reakció (265,1) nem az egyetlen, amely vezet a szétválás a U.
A legtöbb hasadási neutronok kibocsátott gyakorlatilag azonnal (T ≤ 10 -14 c) egy része (körülbelül 0,7%) bocsát ki hasadási után egy ideig hasadási (0,05 c ≤ T ≤ 60). Ezek közül az első az úgynevezett instant, a második - retardált. Az átlagos, egyes hasadási neutronok kibocsátott 2,5. Van egy viszonylag széles energia-spektrum tartományban 0-7 MeV, a neutron egy átlagosan, az energia körülbelül 2 MeV.
A számítások azt mutatják, hogy a maghasadás csatolni kell a felszabaduló nagy mennyiségű energiát. Tény, hogy a specifikus kötési energia az átlagos tömege a magok körülbelül 8,7 MeV, míg a nehéz magok ez egyenlő 7,6 MeV. Ezért elosztjuk a nehéz atommag két töredékek fel kell szabadítani az energia egyenlő, mint 1,1 MeV nukleonpáronként Lon.
Az alapja az elmélet a maghasadás (Niels Bohr, Ya. I. Frenkel) Csepegővíz modell a sejtmagban. A mag akkor van, mint egy csepp elektromosan töltött összenyomhatatlan folyadékkal (a sűrűsége a nukleáris és engedelmeskedik a kvantummechanika törvényeinek), a részecskék, amelyek érintkezésbe kerülnek a oszcilláló mozgása a neutron a mag között, miáltal a mag két részből, nagy energiával szórás.
Annak a valószínűsége határozza meg maghasadás neutronenergia. Például, ha a nagy energiájú neutronok okozhat hasadási szinte az összes sejtmagot, a neutronok energiáját néhány mega-elektronvolt - csak nehéz magok (A> 210), neutronok, amelynek aktiválási energia (a minimális energia nukleáris hasadási reakció) körülbelül 1 MeV oka hasadási urán az U, Th tórium protaktínium Pa, Pu Pu. Termikus neutronok vannak osztva mag U, Pu, és U, Th (utolsó két izotóp a természetben nem megtalálható, nyerték mesterséges eszközökkel).
Kibocsátott a hasadási másodlagos neutronok okozhat további hasítási eseményből, lehetővé téve, hogy elbírja a hasadási láncreakció - nukleáris reakció, amelyben a részecskék okozzák a reakciót vannak kialakítva, mint a reakció termékeit. A láncreakciót a hasadási neutronok razmnozheniyak jellemezve együtthatót, amely megegyezik a neutronok száma egy adott generáció számuk az előző generáció. A előfeltétele a fejlesztés a hasadási láncreakció az a követelmény, hogy k ≥ 1.
Úgy tűnik, hogy nem minden az ebből eredő másodlagos neutronok okozzák későbbi hasadás, ami csökkenti a szorzótényező. Először is, mert a véges mérete az aktív zóna (a tér, ahol van egy lánc reakció) és a nagy áthatoló képessége neutronok néhány közülük elhagyja az aktív zóna előtt kerül rögzítésre kerül egy mag. Másodszor, néhány neutronok által rögzített hasadó magok mindig jelen lévő szennyeződések a mag továbbá együtt a szétválás történhet versengő folyamatok sugárzásos leválasztás és rugalmatlan.
szorzótényező jellegétől függ a hasadóanyag, valamint az izotóp - annak mennyisége, valamint a mérete és alakja a mag. Minimális méretek a mag, amelyben a lehetséges végrehajtásának egy láncreakció, az úgynevezett kritikus méreteket. A minimális tömege hasadó anyag rendszer kritikus méretet, egy láncreakciót az úgynevezett critical mass.
A fejlődési üteme láncreakciók különböző. Legyen T - átlagos idő
egy nemzedék, és N - a neutronok száma egy adott generáció. A következő generációs számuk egyenlő kN, t. . HU A neutronok száma egyetlen nemzedék növekmény dN = kN - N = N (k - 1). Megnövelni a neutronok száma egységnyi idő alatt, t. E. A meredekség láncreakció
Integrálása (266,1), megkapjuk
,
ahol N0 - a neutronok száma a kezdeti időben, és N - számot a t idő. N határozza meg a megjelölés (k - 1). K> 1 egy fejlődő reakció, a felosztások számát folyamatosan növekszik, és a reakciót válhat robbanásveszélyes. Amikor k = 1 önfenntartó reakció, amelyben a neutronok száma idővel nem változik. k <1 идет затухающая реакция,
Láncreakció, dpyatsya be felügyelt és felügyelet. A robbanás az atombomba, például egy nem kontrollálható reakciókhoz. Ahhoz, hogy az atombomba a tárolás során nem robban, akkor U (vagy Pu) van osztva két, egymástól távol részletben tömegekkel az alábbi kritikus. Ezután, ezeknek a tömegeknek a hagyományos robbanás konvergálnak, a teljes tömege hasadóanyag nagyobb lesz, mint a kritikus, és van egy robbanásveszélyes lánc újra akció kíséretében a pillanatnyi megjelenése hatalmas mennyiségű energiát és nagy romlás. Robbanásveszélyes reakció kezdődik a meglévő spontán hasadási neutronok vagy kozmikus sugárzás. Ellenőrzött láncreakció fordulnak elő nukleáris reaktorok.
A természetben, három izotóp, amely szolgálhat nukleáris üzemanyag (U: a természetes urán tartalmaz körülbelül 0,7%), vagy alapanyag előállítására ez (Th és U: tartalmaz körülbelül 99,3% -ban természetes urán). Th a kiindulási anyag előállításához mesterséges U nukleáris tüzelőanyag (lásd. A reakcióelegyet (265,2)) és U, elnyeli a neutronokat két egymást követő # 946; - bomlik - át kell alakítani a Pu mag.
U + n → U → Np → Pu. (266,2)
Reakciók (266,2) és (265,2), így nyitva a lehetőségét a szaporodás az igazi nukleáris tüzelőanyag során hasadási láncreakció.