Fission de uranium nuclei. Chain reaction. Tuairisgeul den phròiseas

Roinn na bun-- trom dadam sgoltadh ann an dà mìrean de mu cuideam co-ionnan, air a leantainn le Saoraidh air tuaiream mòr cumhachd.

Tha a 'lorg niùclasach fission toiseach linn ùr - "atamach aois." Tha comas a ghabhas cleachdaidhean agus an cothromachadh eadar an cunnart a 'faighinn buannachd bho a cleachdadh, chan ann a mhàin a thug a' tighinn gu tòrr sociological, poilitigeach, eaconamach agus coileanaidhean saidheansail, ach cuideachd ann an droch dhuilgheadas. Fiù 's bho dìreach saidheansail sealladh, an niuclasach fission pròiseas a chruthachadh àireamh mhòr de tòimhseachain agus dhuilgheadasan, agus iomlan a mhìneachadh airson teòiridheach a tha e na ni an àm ri teachd.

Sharing - buannachdail

ceangaltach lùth (gach nucleon) eadar-dhealaichte ann an diofar nuclei. Truime a bhith nas ìsle ceangaltach lùth na sin suidhichte ann am meadhan na Periodic Table.

Tha seo a 'ciallachadh gu bheil trom nuclei anns a bheil am atamach àireamh nas motha na 100, advantageously roinn ann an dà mìrean nas lugha, mar sin a' saoradh lùth a tha air atharrachadh gu lùth gluasaid de na mìrean. Tha am pròiseas seo ris an canar 'sgoltadh atamach niuclas.

Ann an co-rèir ris an t-seasmhachd lùb, a tha a 'sealltainn an crochadh air an àireamh de protons bho stàball nuclides airson neutron truime niuclas b' fheàrr le àireamh nas motha de neutrons (an coimeas ris an àireamh de protons) na b 'aotroime. Tha seo a 'moladh a bharrachd air a' sgoltadh thèid am pròiseas a thèid a sgaoileadh an cuid de "saor" neutrons. A thuilleadh air sin, bidh iad cuideachd a 'gabhail thairis air cuid de na lùth-mach. Sgrùdadh fission de uranium dadaman a sheall gu bheil seo a 'cruthachadh neutron 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

Tha an àireamh atamach (agus an atamach mass) de criomag nach eil e co-ionnan ri leth atamach tomad phàrant. An diofar eadar na tomadan air dadaman a chruthachadh mar thoradh air cleavage Mar as trice tha mu 50. Ach, an t-adhbhar airson seo nach eil buileach soilleir fhathast.

Tha ceangaltach lùiths ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br agus ⁹⁰ tha an 1803, 1198 agus 763 MeV fa leth. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil cumhachd air a sgaoileadh uranium fission co-ionnan 1198 + 158 = 763-1803 MeV thoradh bho reaction.

ullachadh fission

pròiseasan nàdarra a 'sgoltadh a tha ainmeil ann an nàdar, ach tha iad gu math tearc. Chuibheasach beatha a 'phròiseas seo a tha mu 10 ^17, agus, mar eisimpleir, na a' chuibheasachd beatha a alpha-crìonadh na radionuclide tha e mu 10 ¹¹ s.

An t-adhbhar airson seo gu bheil an òrdugh a sgaradh ann an dà phàirt, na prìomh Feumaidh chiad tro deformation (sìneadh) ann an ellipsoidal cruth, agus an uair sin, mus deach a 'chuairt dheireannach ann an dà cleavage criomagan a chruthachadh "amhaich" sa mheadhan.

a dh'fhaodadh a bhith na chnap-starra

Anns an staid ciorramach aig cridhe dà feachdan. Fear dhiubh - a 'meudachadh na uachdar lùth (uachdar aimhreit an leaghan boinneagan a' mìneachadh a spherical cumadh), agus eile - a 'Coulomb repulsion eadar an fission criomagan. Còmhla tha iad a 'dèanamh an-starra a dh'fhaodadh a bhith.

Mar ann an cùis alpha crìonadh a 'tachairt gun ullachadh fission de uranium atamach nuclei, na mìrean, feumaidh seachad air an seo le bhith a' bacadh dhòigh eòlaichean tunaileadh. Tha na chnap-starra a tha mu 6 MeV, mar ann an cùis-alpha crìonadh, ach tha an coltachd de tunaileadh de α-pìosan tha gu math nas motha na bhathar a 'sgoltadh nas truime dadam.

fheudar milleadh

Tha e mòran nas coltaiche brosnaichte fission de uranium nuclei. Anns a 'chùis seo, tha an niuclas pàrant irradiated le neutrons. Ma tha pàrant a tha e gabhail a-steach, agus an uair sin tha iad a 'dol a leigeil às ceangaltach lùth ann an riochd vibrational lùth gun urrainn 6 MeV nas fhaide a dhìth gus faighinn seachad air na dh'fhaodadh a bhith na chnap-starra.

Far a bharrachd neutron lùth nach eil gu leòr gus faighinn seachad air na dh'fhaodadh a bhith na chnap-starra, na thachair neutron Feumaidh a 'char as lugha lùth gluasaid ann an òrdugh a bhith a' tarraing an 'sgoltadh an dadam. Ann an cùis ²³⁸ U bharrachd neutron ceangaltach lùth a dhìth mu 1 MeV. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil an fission de uranium nuclei brosnaichte a-mhàin neutrons le lùth gluasaid nas motha na 1 MeV. Air an làimh eile, tha an ²³⁵ U isotope Tha aon unpaired neutron. Nuair a niuclas gabhail a-steach a bharrachd, tha e a 'cruthachadh leis a' chàraid agus a bharrachd ceangaltach lùth mar thoradh air seo càraideachaidh. Tha seo gu leòr gus leigeil mu sgaoil an uiread cumhachd a thathar a dhìth gus faighinn seachad air na dh'fhaodadh a bhith na chnap-starra air an niuclas agus a 'roinn isotopes thachair ann an tubaist le sam bith neutron.

Beta crìonadh

Ged a tha an fission reaction a thèid a sgaoileadh le trì no ceithir neutrons, mìrean fhathast anns tuilleadh neutrons na loidhneachan-bruthaidh aca seasmhach. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil an cleavage mìrean as trice tha cugallach a thaobh beta crìonaidh.

Mar eisimpleir, nuair a tha e roinn de na niùclas uranium ²³⁸ U, stàball loidhneachan-bruthaidh le A = 145 ¹⁴⁵ 'S e neodymium AGUS, a' ciallachadh gu bheil an criomag lanthanum La ¹⁴⁵ sgàinidhean ann an trì ìrean, gach àm mach electron agus neutrino gus an stàball nuclide a chruthachadh. Stàbaill loidhneachan-bruthaidh le = 90 ⁹⁰ 'S e zirconium Zr, mar sin cleavage criomag bromo Br ⁹⁰ sgàinidhean ann an còig ìrean slabhraidh β-crìonaidh.

Tha iad sin a chain β-crìonadh mach lùth a bharrachd a tha a 'giùlan air falbh cha mhòr a h-uile electron agus neutrino.

Niuclasach ath-bhualaidhean: fission de uranium

Direct nuclide bho neutron rèididheachd cuideachd le àireamh mhòr dhiubh a 'dèanamh cinnteach an t-seasmhachd an niuclas mì-choltach. Seo a 'phuing a tha sin chan eil Coulomb repulsion, agus mar sin an uachdar lùth buailteach a bhith a' cumail suas an neutron sgàth pàrant. A dh'aindeoin sin, tha e uaireannan a 'tachairt. Mar eisimpleir, fission criomag Br ⁹⁰ anns a 'chiad beta-crìonadh a' dèanamh krypton-90, a dh'fhaodadh a bhith suidhichte ann an staid toilichte gu leòr le cumhachd gus faighinn thairis air an uachdar lùth. Anns a 'chùis seo an neutron rèididheachd a dh'fhaodadh tachairt dìreach a chruthachadh krypton-89. Tha seo a 'loidhneachan-bruthaidh e fhathast cugallach a thaobh beta-crìonadh air nach eil fhathast a' dol dhan stàball yttrium-89, gus a bheil krypton-89 a roinn ann an trì ìrean.

Uranium fission: Chain Reaction

Neutrons a thèid a sgaoileadh anns a 'cleavage reaction faodar a ghabhail thairis le pàrant eile niùclas-, a tha an uair sin a undergoes fèin-brosnaichte fission. Ann an cùis uranium-238 trì neutrons, a tha ag èiridh a-mach le neart nas lugha na 1 MeV (an lùth ma sgaoil ann an fission de uranium prìomh - 158 MeV - mar as trice air atharrachadh gu lùth gluasaid cleavage mìrean), gus nach urrainn iad a adhbharachadh tuilleadh sgaradh seo nuclide. Ach, ma tha an dùmhlachd chudromach de tearc isotope U ²³⁵ seo saor an-asgaidh neutrons faodar a ghlacadh le nuclei de ²³⁵ U, faodaidh e an da-rìribh adhbharachadh cleavage, bho sa chùis seo chan eil cumhachd stairsneach gu h-ìosal a tha a 'sgaradh Chan eil brosnaichte.

'S e seo a' phrionnsabal slabhraidh reaction.

Types of Niuclasach Reactions

Leig k - àireamh de neutrons a dhèanamh ann an sampall de na fissile stuth ann cheum n t-slabhraidh, air an roinn a rèir an àireamh de neutrons a dhèanamh ann an àrd-ùrlar n - 1. Tha an àireamh seo a 'crochadh air an àireamh de neutrons a dhèanamh ann an ceum n - 1, air a ghabhail thairis le cridhe, a urrainn a dhol fo brosnaichte fission.

• Ma k <1, air an t-slabhraidh-bhualadh dìreach a-mach à smùide agus air a 'phròiseas, bidh a' stad gu math luath. 'S e seo dè thachras ann an nàdarra uranium clach, anns a bheil dùmhlachd ^{de 235} U tha cho beag gu bheil an coltachd a' chiad sreath de neutron isotope seo anabarrach cudromach idir.

• Ma k> 1, an t-slabhraidh reaction Leanaidh a 'fàs cho fada' sa h-uile fissile stuth cha tèid a chleachdadh (boma atamach). Tha seo air a choileanadh le bhith a 'neartachadh nàdarra mèinn fhaighinn àrd gu leòr den uranium-235. Airson spherical shampall luach k a 'meudachadh le coltachd a' chiad sreath neutron, a tha an crochadh air radius na cruinne. Uime sin feumaidh U cuideam nas motha àraidh tomad a fission de uranium (slabhraidh reaction) a dh'fhaodadh tachairt.

• Ma = k 1, an uair sin tha e fo smachd ath-bhualadh. Tha e air a chleachdadh ann an niuclasach rèactaran. Tha am pròiseas fo smachd sgaoileadh am measg uranium slatan de cadmium no boron, a ghabhail a-steach a 'chuid mhòr de na neutrons (eileamaidean sin a tha comasach air a ghlacadh neutrons). Roinneadh uranium eitein a tha e fèin-obrachail fo smachd a 'gluasad an t-slat gus an robh luach k fhathast co-ionann ri aon.