Теоретический материал для самостоятельного изучения. При делении ядра урана освобождаются два-три нейтрона




 

При делении ядра урана освобождаются два-три нейтрона. Это позволяет осуществлять цепную реакцию де­ления урана.

Любой из нейтронов, вылетающих из ядра в процессе деления, может, в свою очередь, вызвать деление сосед­него ядра, которое также испускает нейтроны, способные вызвать дальнейшее деление. В результате число делящихся ядер очень быстро увеличивается. Возникает цепная реакция.

Ядерной цепной реакцией называется реак­ция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны), образуются как продукты этой реакции.

Цепная реакция сопровождается выделением энергии. При делении каждого ядра выдел и 200 МэВ. При полном же делении всех ядер в 1 г урана, выделяется энергия эквивалентная энергии, получаемой при сгорании 3т угля или 2,5 т нефти.

Но для осуществления цепной реакции нельзя использовать любые ядра, делящиеся под влиянием нейтронов. В силу ряда причин из ядер, встречающихся в природе пригодны лишь ядра изотопа урана с массовым числом 235, т. е.

Изото́пы — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.

Изотопы урана. Естественный уран состоит в основном

из двух изотопов: и . Но изотоп составляет всего 1/140 долю от более распространенного изотопа .

Ядра делятся под влиянием как быстрых, так и медленных нейтронов. Ядра могут делится под влиянием нейтронов с энергией более 1 МэВ. Такую энергию имеют примерно 60% нейтронов, появляющихся при делении. Однако примерно лишь один нейтрон из пяти производит деление Остальные нейтроны захватываются этим изотопом, не производя деления. В результате цепная реакция с использованием чистого изотопа невозможна. \

Коэффициент размножения нейтронов.

Для течения цепной реакции нет необходимости, чтобы каждый нейтрон обязательно вызывал деление ядра. Необходимо лишь, чтобы среднее число освобожденных нейтроном в| данной массе урана не уменьшалось с течением времени

Это условие будет выполнено, если коэффициент размножения нейтронов k больше или равен единице.

Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов в каком-либо «поколении» к числу нейтронов предшествующего «поколения». Под сменой «поколений» понимают деление ядер, при котором погло­щаются нейтроны старого «поколения» и рождаются но­вые нейтроны.

Если k≥1, то число нейтронов увеличивается с течени­ем времени или остается постоянным и цепная реакция идет. При k<1 число нейтронов убывает и цепная реак­ция невозможна.

Коэффициент размножения определяется четырьмя фактами:

1) захватом медленных нейтронов ядрами после­дующим делением и захватом быстрых нейтронов ядра­ми и также с последующим делением;

2) захватом нейтронов ядрами урана без деления;

3) захватом нейтронов продуктами деления, замедли­телем (о нем сказано дальше) и конструктивными эле­ментами установки;

4) вылетом нейтронов из делящегося вещества наружу.

Лишь первый процесс сопровождается увеличением

числа нейтронов (в основном за счет деления ). Все

остальные приводят к их убыли. Цепная реакция в чистом изотопе невозможна, так как в этом случае k<1

(число нейтронов, поглощаемых ядрами без деления, больше числа

числа нейтронов, вновь образующихся за счет деления ядер).

Для стационарного течения цепной реакции коэффициент размножения нейтронов должен быть равен единице.

Это равенство необходимо поддерживать с большой точностью. Уже при к = 1,01 почти мгновенно произойдет взрыв.

Образование плутония.

Важное значение имеет не вы­зывающий деления захват нейтронов ядрами изотопа . После захвата образуется радиоактивный изотоп с периодом полураспада 23 мин. Распад происходит с испусканием электрона и возникновением первого трансуранового элемента — нептуния:

Нептуний 5 -радиоактивен с периодом полураспада около двух дней. В процессе распада нептуния образует­ся следующий трансурановый элемент — плутоний:

Плутоний относительно стабилен, так как его период полураспада велик — порядка 24 000 лет. Важнейшее свойство плутония состоит в том, что он делится под вли­янием медленных нейтронов, так же как и изотоп . Поэтому с помощью плутония также может быть осуще­ствлена цепная реакция, которая сопровождается выде­лением громадной энергии.

При цепных ядерных реакциях выделяется огромная энергия. Эта реакция возможна благодаря тому, что при делении ядер испускается два-три нейтрона. Большая часть выделяемой энергии приходится на кинетическую энергию осколков делящихся ядер.

 

 

Основная литература по теме урока:

1) Учебник «Физика 11» Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, М. «Просвещение»

2) интернет ресурсы

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: