Uranioa nukleoen fisio. Kate-erreakzio. prozesuaren deskribapena

heavy atomo splitting bi pisu gutxi gorabehera berdina zatiak sartu, energia kopuru handi baten askapen jarraian - core zatitu.

Fisio nuklearra aro berri baten hasiera aurkikuntza - "adin atomikoa". bere erabilera ahalik eta arrisku oreka potentziala bere erabilera etekina, ez bakarrik eman lorpenak soziologiko, politiko, ekonomiko eta zientifiko asko eragin, baina baita arazo larri bat. Nahiz eta ikuspegi zientifiko hutsa batetik, nuklearra fisio-prozesuaren puzzleak eta konplikazioak ugari sortu, eta azalpen teoriko osoa egiten etorkizuneko gauza bat da.

Sharing - onuragarri

Energia loteslea (nukleoi bakoitzeko) nukleo desberdinetan datoz. Astunagoak energia lotesle txikiagoa duten taula periodikoaren erdian kokatuta baino.

Horrek esan nahi du nukleo heavy bertan atomikoa kopurua baino handiagoa 100, abantailaz bi zatiak txikiagoak banatuta, horrela energia hori zatien energia zinetiko bihurtzen askatuz. Prozesu hau deitzen da splitting nukleo atomikoa.

egonkortasun kurba, eta horrek nuklido egonkor neutroi for astunagoak nukleo nahiago neutroi kopuru handiago bat protoi kopuruaren menpekotasuna erakusten jarraiki (aldean protoi kopurua) arinagoak baino. Horrek iradokitzen splitting prozesuaren gain igorritako egingo batzuek "ordezko" neutroi. Horrez gain, ere izango dute hartu baino kaleratu energia batzuk. Study uranio atomo fisio erakutsi hori neutroi bat 3-4 sortzen: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

Zenbaki atomikoa (eta masa atomikoak) zatiarekin bat ez da erdia berdina masa atomikoa gurasoaren. bikoiztea ondorioz eratutako atomo masa arteko aldea da, normalean 50 inguru Hala ere, horren arrazoia ez da oraindik oso argi.

loteslea ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br eta ⁹⁰ energiak 1803 1198 eta 763 MeV hurrenez hurren. Horrek esan nahi du energia hori kaleratu uranioa fisio berdinak 1198 + 158 = 763-1803 MeV erreakzioa ondorioz.

espontaneoa fisio

espontaneoa splitting prozesu naturan ezagutzen dira, baina oso arraroak dira. batez beste prozesu honen iraupena 10 ¹⁷ ingurukoa ^da, eta, adibidez, batez beste erradionuklidoa du Alfa-desintegrazio bizitzan buruz 10 ^{11 da.}

Horren arrazoia da hori izateko bi zatitan banandu ere, core lehen jasan behar Deformazio (tarte) ellipsoidal inprimaki batean, eta, ondoren, behin betiko bikoiztea aurretik bi zatitan "lepo" bat erdian osatzen.

balizko barrera

bi indar muina deformatu estatuan. Horietako bat - handitu azalera energia (azalera tanta likido tentsioa bere forma esferikoa azaltzen), eta beste - Coulomb fisio zatien arteko aldarapen du. Guztion artean balizko oztopoa sortzen dute.

Alfa desintegrazioa kasuan uranioa atomikoa nukleoen fisio espontaneoa gertatzen den bezala, zatiak hesi hori tunel kuantikoaren bidez gainditu behar. hesia MeV 6 ingurukoa da, alfa-gainbehera kasuan bezala, baina α-partikula tunel probabilitatea nabarmen askoz astunagoak Produktu splitting atomo baino handiagoa da.

behartu degradazioa

Askoz gehiago egongo eragindako dago uranioa nukleoen fisio. Kasu honetan, guraso nukleoa neutroirekin irradiatzen da. Guraso bat da xurgatzen badu, orduan ziur loteslea energia askatzeko energia bibrazio forma duten 6 potentziala oztopoa gainditzeko beharrezkoak MeV gainditzen ahal izateko.

Non neutroi energia osagarriak ez da nahikoa balizko oztopoa gainditzeko, istilurik neutroi zinetikoa energia gutxieneko bat eduki behar du ordena atomo splitting bultzatu ahal izateko. ²³⁸ U neutroi osagarriak energia lotesle kasuan MeV 1 inguru falta da. Horrek esan uranioa nukleoen fisio eragindako duten neutroi bakarra energia zinetikoa a 1 MeV baino handiago batera. Bestalde, ²³⁵ U isotopo unpaired neutroi bat du. nukleo bat xurgatzen osagarria denean, pare bat eratzen berarekin, eta loteslea energia gehigarri bat uztartzea honen emaitza da. Hau nahikoa energia kopuru potentziala nukleoa hesia eta edozein neutroi talka gertatu isotopoak zatiketa gainditzeko beharrezkoak askatzeko da.

Beta desintegrazio

Izan ere, fisio-erreakzioa diren hiruzpalau neutroi igortzen arren, zatiak oraindik euren Isobaroak egonkorra baino neutroi gehiago eduki. Horrek esan bikoiztea zatiak oro har beta desintegrazio aldean ezegonkorrak dira.

Adibidez, ez uranio ²³⁸ U erdigunea zatiketa bat da, A = 145-ekin Isobaroak egonkorra ¹⁴⁵ Neodimio Nd, horrek esan pasarte Lantanoz La ¹⁴⁵ zatitzen hiru etapa, aldi bakoitzean elektroi eta neutrino bat radiating Nuklidoa egonkorra arte sartu eratu hori da. A = 90 ⁹⁰ Isobaroak egonkorra zirkonio Zr, beraz bikoiztea pasarte bromo Br ⁹⁰ zatitzen bost etapatan katean β-desintegrazio sartu da.

katearen β-desintegrazioa hauek igortzen aparteko energia eta hori ia eramanak elektroia eta neutrino bat guztiak.

Erreakzio nuklearra: uranioa fisio

neutroi erradiazio zuzena Nuklidoa horietako kopuru handiegiak dituzten nukleoaren egonkortasuna nekez bermatzeko. Hemen puntua da ez dagoela Coulomb aldarapen da, eta beraz, gainazal energia neutroi guraso ondorioz atxikitzen ohi da. Hala ere, batzuetan gertatzen da. Adibidez, fisio pasarte Br ⁹⁰ lehen beta-desintegrazio bat kripton-90, eta horrek ilusioa egoera batean dago dezakete energia nahikoa azalera energia gainditzeko batera ekoizten. Kasu honetan neutroi erradiazio zuzenean gerta daiteke kripton-89 bat osatzeko. Isobaroak hau oraindik beta-desintegrazio dagokionez ez du oraindik the yttrium-89 egonkorra sartu dituzten ezegonkorra da, beraz, kripton-89 hiru etapatan banatuta.

Uranioa fisio: Chain Reaction

bikoiztea erreakzioa igortzen neutroi egon beste guraso-nukleoa, eta gero norberak eragindako fisio pairatzen xurgatu daiteke. uranio-238 hiru neutroi, sortzen diren out energiak 1 MeV (- 158 MeV - uranioa core fisio batean kaleratu energia gehienbat energia zinetikoa bikoiztea zatiak bihurtuta) baino gutxiagoko kasuan, beraz, ezin dute Nuklidoa honen zatiketa bat gehiago eragin. Hala ere, arraroa isotopo U ²³⁵ doan neutroi horien kontzentrazio esanguratsua izango da ²³⁵ U guneak harrapatu ahal bada, benetan eragin bikoiztea, geroztik kasu honetan ez dago energia atalase horren azpitik zatiketa ez da eragindako da.

Hau, printzipio kate-erreakzio bat da.

Erreakzio nuklearra motak

Demagun k - 1. Zenbaki hau izango urratsa n ekoiztu neutroi kopuruaren araberakoa - - fissile urrats katearen n materialaren lagin bat ekoiztu neutroi, n etapa ekoiztu neutroi kopuruaren arabera banatzen kopurua 1, ari muina, xurgatu eta horrek Eragindako fisio jasan dezakete.

• Bada k <1, kate-erreakzioa besterik lurrun kanpo dago eta prozesua oso azkar gelditu egingo da. Hau da, zer natural gertatzen uranioa mea, bertan ^{235 U-kontzentrazioa} oso txikia neutroi bat isotopo honen xurgatzen probabilitatea oso txikia da.

• k> 1 bada, kate-erreakzioa betiere hazten fissile material guztia bezala jarraituko du, ez dira erabiliko (bonba atomikoa). Hau da, mea natural aberastuz uranio-235-kontzentrazio nahikoa handia lortzeko lortzen da. esferiko lagin balioa k neutroi xurgapena probabilitatea, hau da, esferaren erradioaren araberakoa handitzen da. Beraz U pisua uranioa (katearen erreakzioa) ren fisio den masa kritikoa jakin bat gainditu gerta daiteke.

• Bada k = 1, orduan ez kontrolatutako erreakzio bat da. It erabiltzen da erreaktore nuklearretan. Prozesua kontrolatzen da uranioa kadmioa edo boro barrak, neutroi gehiena xurgatzen duten artean banaketa (elementu horiek neutroi atzemateko gai dira). uranio nukleoak automatikoki makila mugitzen da, beraz k balioa bat berdina izaten jarraitzen bidez kontrolatzen da zatitu.