| Что же происходит в процессе разделения ядра на отдельные нуклоны? Для того, чтобы разделить нуклоны, или, наоборот, их соединить, необходима энергия.
|
| И минимальная энергия, которая необходима, например, для расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра.
|
| Закон, благодаря которому можно вычислить величину этой энергии, был открыт немецким ученым Альбертом Эйнштейном. Этот закон связывает массу и энергию.
|
| Суть этого закона заключается в следующем: между массой системы частиц и энергией системы (назовем ее энергией покоя), существует прямая зависимость.
Эта зависимость выражается формулой:
E0=mc2,
(е нулевое равно эм цэ в квадрате)
где E0 – это энергия покоя, m - масса, а c – это скорость света.
|
Если в результате каких-то взаимодействий энергия изменится, изменение энергии обозначим  (дельта е нулевое) - это приведет к изменению массы частиц, обозначим изменение массы ∆m ( дельта эм).
|
Тогда первая формула примет вид:
∆ E0=∆mc2,
(дельта е нулевое равно дельта эм цэ в квадрате или изменение массы частиц, дельта эм, равно дельта е нулевое разделить на цэ в квадрате).
|
| Согласно этой формуле, если соединить нуклоны в ядро, то в результате выделения энергии, так же уменьшится и масса нуклонов. Иными словами, масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, из которых оно состоит.
|
| Недостаток массы ядра, так же можно записать через число и массу нуклонов.
∆m = (Zmp + Nmn) - Mя
|
| Числа Z и N показывают, соответственно, число протонов и нейтронов в ядре. Умножаем число протонов на их массу, прибавляем произведение массы нейтронов на их количество. Вычтем из полученной суммы массу ядра и полученная разница, есть изменение массы. Величина ∆m так же называется дефектом массы.
|
| Познакомимся с процессом, который получил название деление ядер урана.
|
| Впервые этот процесс был открыт в 1939 году. Его провели немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штра'ссман.
|
| Ядро не распадается на части, так как в нем действуют ядерные силы, которые крайне сильны, но проявляются только на очень малых расстояниях. В состав ядра так же входят протоны, которые заряжены положительно, следовательно, в ядре так же действуют электростатические силы отталкивания. Равновесие этих сил позволяет ядру быть стабильным.
|
Если ядро атома урана  поглотит один нейтрон, то ядро возбуждается. Форма ядра изменяется, и теперь она не похожа на шар, она становится более вытянутой. В вытянутом ядре короткодействующие ядерные силы уже не способны удерживать его. Силы отталкивания разрывают ядро на две части, одновременно с этим, ядро излучает два или три нейтрона.
|
| Осколки ядра разлетаются в разные стороны с большой скоростью, значит, их энергия велика. Быстро теряя свою скорость, они отдают энергию окружающей среде.
|
| Для того, чтобы лучше понять величину этой энергии, приведем пример: при делении всех ядер одного грамма урана выделится такое же количество энергии, как при сгорании двух с половиной тонн нефти.
|
| Для того, чтобы можно было преобразовывать энергию ядра в электрическую энергию, используют реакцию, которая получила название цепная реакция деления ядер.
|
| Один нейтрон вызвал деление одного ядра урана. Ядро раскололось на два осколка, одновременно с этим произошло излучение уже двух нейтронов. Эти два нейтрона так же поглотились уже двумя ядрами. И, в результате деления этих двух ядер, излучается четыре нейтрона, при следующем делении выделится восемь нейтронов и так далее.
|
| Число свободных нейтронов возрастает, как в лавине. Процесс носит цепной характер и мгновенно распространяется по всей массе вещества, способного к делению. Происходит атомный взрыв.
|
| Главное условие возникновения взрыва состоит в том, чтобы количество, используемого материала, имело определенную критическую массу.
|
| Например, для урана-235, имеющего форму шара диаметром восемнадцать сантиметров, критическая масса, примерно равна пятидесяти килограммам.
|
| Если масса урана мала, то нейтроны вылетят за пределы вещества, не успев встретиться с ядрами. Реакция затухнет.
|
| Для того, чтобы контролировать цепную реакцию, необходимо управлять количеством нейтронов, участвующих в процессе.
|