Fission аз nuclei уран. Вокуниши занҷираи. Тавсифи раванди

Агар мавxудияти аслӣ - як тақсимшавӣ заррае вазнин ба ду порае аз вазни тақрибан баробар, ки пас аз озод кардани миқдори зиёди нерӯи барқ.

Дар кашфи оғози fission ҳастаӣ як даврони нав - "Дар синни атом». Дар нерўи истифодаи эҳтимолии он ва тавозуни хатар аз истифодаи он манфиат, на танҳо боиси бисёр дастовардҳои сотсиологӣ, сиёсӣ, иқтисодӣ ва илмӣ, балки як мушкили ҷиддӣ дод. Ҳатто аз як нуқтаи сирф илмӣ назари, раванди fission ҳастаӣ офарид шумораи зиёди муаммои ва ањвол ва баёни назариявии комил барои ин як кори оянда аст.

Дастрасии муштарак - фоиданок

ҳатмӣ энергетика (дар як nucleon) дар nuclei гуногун фарқ мекунанд. Вазнинтар доранд, энергетика ҳатмӣ камтар аст аз он ки воқеъ дар мобайни миз даврии.

Ин маънои онро дорад, ки nuclei вазнин, ки дар он ҳастаӣ шумораи бузургтар аз 100, advantageously ба ду пораҳои хурд ҷудо шавад, ин васила озод энергетикӣ аст, ки ба энергияи кинетикии пораҳои мубодила мешавад. Ин раванд аст, тақсимшавӣ номида ядрои атом.

Тибқи каљ субот, ки нишон медиҳад, ки вобастагии шумораи protons аз nuclides устувор барои раекторе ядрои вазнинтар бартарӣ шумораи калони neutrons (дар муқоиса бо шумораи protons) аз сабуктар. Ин нишон медиҳад, ки дар баробари раванди тақсимшавӣ хоҳад шуд муомилот баъзе neutrons "эњтиётї». Илова бар ин, онҳо низ бар баъзе аз энергияи озод мегирад. fission омӯзиши атоми уран нишон дод, ки дар ин тавлид раекторе 3-4: U → ^{238 145 90} La +
Википедиа + 3n.

Шумораи атом (ва массаи атом) аз қитъае аст, ки ба нисфи баробар нестанд массаи атом аз волидайн. Фарқи байни оммаи аз атоми ташкил, ки дар натиҷаи Шустан аст, одатан дар бораи 50. Бо вуҷуди ин, сабаби ин дар он аст, вале комилан равшан нест.

Потенциалии ҳатмӣ аз ²³⁸ U ¹⁴⁵ La
Википедиа ва ⁹⁰ мебошанд 1803, 1198 ва 763 MeV мутаносибан. Ин маънои онро дорад, ки энергияи озод аст fission уран баробар 1198 + 158 = 763-1803 MeV, ки дар натиҷаи реаксияи.

fission стихиявї

равандҳои тақсимшавӣ стихиявї дар табиат маълум, вале онҳо хеле кам аст. Дар умри миёнаи ин раванд аст, дар бораи 10 ^17, ва, барои мисол, умри миёнаи алфа-фаноро ба radionuclide аст, дар бораи 10 ^11.

Сабаби ин дар он аст, ки ба хотири ҷудо ба ду қисм, аслӣ аввал бояд гузаранд деформатсияи (дароз) дар шакли ellipsoidal, ва он гоҳ, ки қаблан ба Шустан ниҳоӣ ба ду пораҳои ташаккули «гардани» дар миёна.

монеаи потенсиалӣ

Дар давлати нуқсондор ва дар асосии ду нерӯҳои. Яке аз онҳо - энергияи зиёд рӯи (шиддати сатҳи маҳини моеъ шакли spherical он мефаҳмонад) ва дигар - дар repulsion Coulomb байни оҳанпора fission аст. Якҷоя онҳо истеҳсоли нерўи монеаи.

Тавре ки дар сурати фаноро алфа ба рӯй fission стихиявї уран атом nuclei, пораҳои бояд ин монеаи воситаи tunneling квантї тан пирӯз мешаванд. Монеаи 6 MeV аст, тавре, ки дар сурати аз алфа-фаноро, вале эҳтимолияти tunneling аз α-зарраҳо аст, хеле бузургтар аз заррае тақсимшавӣ маҳсулот хеле вазнинтар.

таназзули маҷбурӣ

Хеле эҳтимоли зиёд аст, fission аз nuclei уран њамли. Дар ин ҳолат, ядрои волидайн аст, ки бо neutrons irradiated. Агар падару модар ба он бирӯяд, пас онҳо, бешубҳа, ба озод кардани энергияи ҳатмӣ дар шакли энергияи vibrational, ки 6 MeV зарурӣ барои бартараф кардани монеаи нерўи зиёд.

Дар куҷо энергетика раекторе иловагӣ аст, кофӣ барои бартараф кардани монеаи эҳтимолӣ нест, заминаи раекторе бунёд ҳодиса бояд, энергияи кинетикии ҳадди ақал ба хотири дошта бошад, қодир ба тела тақсим намудани заррае. Дар сурати ²³⁸ U раекторе иловагӣ энергияи ҳатмӣ аст, бедарак тақрибан 1 MeV. Ин маънои онро дорад, ки fission аз nuclei уран танҳо neutrons бо энергияи кинетикӣ бузургтар аз 1 MeV њамли. Аз тарафи дигар, дар ²³⁵ U isotope яке раекторе unpaired. Вақте ки ядрои иловагӣ бирӯяд, бо он ба шакли як ҷуфти ва энергетика ҳатмӣ иловагӣ натиҷаи ин пайваст аст. Ин ба озод кардани маблағи барқ лозим барои бартараф кардани монеаи эҳтимолии ядрои ва таќсимоти isotopes рух дар як бархӯрд бо ягон заминаи раекторе бунёд кифоя аст.

фаноро Beta

Сарфи назар аз он, ки вокуниши fission шудаанд, аз ҷониби се ё чор neutrons муомилот, пораҳои ҳанӯз дорои neutrons беш аз isobars устувор кунанд. Ин маънои онро дорад, ки оҳанпора Шустан ба таври умум нисбат ба пӯсиш бета ноустувор аст.

Барои мисол, вақте ки як воҳиди ядрои уран ²³⁸ U нест, isobars мӯътадил бо A = 145 ¹⁴⁵ neodymium-юми, ки маънои онро дорад, ки lanthanum қитъае аз La ¹⁴⁵ Ҷудоӣ ба се марҳила, ҳар вақт аз тариқи радиатсионӣ электрон ва neutrino то nuclide устувор ташкил карда мешавад. isobars устувор бо A = 90 ⁹⁰ Zr zirconium, то Шустан bromo қитъае
Википедиа ⁹⁰ Ҷудоӣ ба панҷ марҳила занҷираи β-фаноро аст.

Ин β-фаноро занҷираи энергетикӣ иловагӣ аст, ки дур қариб гузаронида ҳамаи электрон ва neutrino мерезед.

аксуламалҳои ҳастаии: fission уран

nuclide бевосита аз радиатсияи раекторе бо теъдоди хеле зиёди онҳо ба таъмини устувории ядрои аз эҳтимол дур аст. Дар ин ҷо нуқтаи аст, ки ҳеҷ repulsion Coulomb нест, ва ба ҳамин энергетика рӯи рў ба нигоҳ раекторе сабаби ба падару модар. Бо вуҷуди ин, он баъзан рӯй медиҳад. Барои мисол, fission қитъае
Википедиа ⁹⁰ дар аввал бета-фаноро истеҳсол krypton-90, ки он метавонад дар ҳолати ҳаяҷон бо энергияи кофӣ барои ғолиб энергетика сатњи ҷойгир шудааст. Дар ин ҳолат радиатсионӣ раекторе метавонад бевосита рӯй ба ташкили krypton-89. Ин isobars аст, ҳанӯз ҳам дар робита бо бета-фаноро ҳанӯз ба yttrium-89 устувор рафта не ноустувор, ба тавре ки krypton-89 ба се марҳила тақсим кард.

Уран fission: Вокуниш занҷираи

Neutrons муомилот дар вокуниши Шустан, ки мумкин аст аз ҷониби дигар волидон ва ядрои, ки пас аз undergoes fission-худидоракунии њамли ҷаббида. Дар сурати уран-238 се neutrons, ки бархез бо energies камтар аз 1 MeV (энергия дар fission асосии уран озод - 158 MeV - асосан ба оҳанпора Шустан, энергияи кинетикии табдил), то ки онҳо метавонанд як воҳиди минбаъдаи ин nuclide сабабгор нест. Вале, агар дар як консентратсияи зиёди isotope нодир U ²³⁵ ин neutrons озод метавонад бо nuclei аз ²³⁵ U гирифташуда, он метавонад дар асл боиси Шустан, зеро дар ин сурат аст, ҳадди энергия дар поён, ки ҳангоми тақсим њамли нест.

Ин вокуниши занҷири принсипи аст.

Намудҳои аксуламалҳои ҳастаӣ

Бигзор К - шумораи neutrons истеҳсол дар як намунаи маводи fissile дар қадами н занҷираи, ҷудо аз рӯи шумораи neutrons истеҳсол дар марҳилаи н - 1. Ин рақам хоҳад оид ба шумораи neutrons истеҳсол дар қадами о вобаста аст - 1, аз тарафи аслӣ, ғарқи, ки метавонад fission барангехта гузаранд.

• Агар К <1, вокуниши занҷире ба аст, танҳо берун аз буѓї ва раванди хеле зуд қатъ хоҳад кард. Ин аст он чизе ки дар табиӣ рӯй маъдани уран, ки дар он ^{консентратсияи 235} U то хурд аст, ки эҳтимолияти азхудкунии як раекторе ин isotope хеле ночиз аст.

• Агар К> 1, вокуниши занҷире ба идома хоҳад дод, то ба воя он даме, ки тамоми маводи fissile хоҳад истифода бурда шавад (бомбаи атомӣ). Ин аст ғанисозии маъдан табиӣ ба даст овардани як консентратсияи кофӣ баланди уран-235 ба даст. Зеро spherical арзиши намуна К, бо эњтимолияти азхудкунии раекторе, вобаста ба радиусаш соҳа аст, ки меафзояд. Аз ин рӯ вазни U бояд омма муҳим ба баъзе fission уран (аксуламали занҷираи) зиёд метавонад сурат мегиранд.

• Агар К = 1 бошад, пас реаксияи назорат нест. Ин аст, ки истифода бурда реактори ҳастаии. Раванди аст, тақсимоти байни чубҳои уран аз ътадилкунанда ё бор, ки бисёре аз neutrons бирӯяд назорати (аз ин унсурҳои қодир Доштани neutrons мебошанд). Агар мавxудияти cores уран аз он аст, ба таври худкор бо ҷунбондани асои, то ки арзиши К ба яке баробар боқӣ мемонад назорат.