|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Реакції поділу важких ядерУ 1939 році німецькі фізики Ган та Штрассман, опромінюючи нейтронами уран, виявили в продуктах реакції елемент середньої частини таблиці Мендєлєєва. Цей елемент був барієм. При повторних дослідженнях Ірен Жоліо-Кюрі виявила в продуктах реакції лантан. Аналізуючи ці відкриття, німецькі вчені Мейтнер та Фріш дійшли висновку, що ядро урану має порівняно незначну стійкість, і після захоплення нейтрона може ділитись на два ядра-уламки приблизно однакового розміру. Оскільки в них відношення числа нейтронів до числа протонів дуже велике, ці уламки повинні бути нестійкими і давати ряди β -розпаду. Важкі ядра можуть перетворюватися на кілька легших ядер-уламків. Такий процес, або таку ядерну реакцію, називають поділом ядра. Установлено, що поділятися можуть ядра, для яких виконується умова:
де Z – порядковий номер елементу в періодичній системі елементів, А – кількість нуклонів у ядрі. Умова виконується для всіх ядер, починаючи з ізотопу срібла Найбільший інтерес становлять реакції поділу, які відбуваються після поглинання ядром будь-якої елементарної частинки. Найлегше поділ відбувається під час захоплення ядром нейтрона, якому не потрібно долати кулонівський бар'єр, щоб проникнути в ядро. Хоча при відповідних енергіях ядро здатне захопити g- квант, і протон, і дейтрон, та інші елементарні частинки і потім поділитися. Практичний інтерес становить реакція поділу ядер урану, плутонію і торію, які використовують на атомних станціях для виробництва електроенергії. Наведемо приклад поділу ядра урану-235 під час захоплення ним повільного нейтрона з енергією
Це зовсім не єдиний варіант поділу. Унаслідок поділу можуть утворюватися й інші ядра-уламки. Оскільки важкі ядра перевантажені нейтронами, то одночасно з утворенням ядер-уламків виділяються вільні нейтрони. Під час кожного поділу виділяються два або три нейтрони. При поділі 1 г урану виділяється енергія, в кілька мільйонів разів більша за енергію, отриману при згорянні 1 г нафти або вугілля. Основну частину енергії становить кінетична енергія уламків (до 168 МеВ). Решта залишається g- квантам. Ядра-уламки перебувають у збудженому стані, тому витримують цілу низку послідовних розпадів із випромінюванням різних елементарних частинок. Пізніші дослідження підтвердили, що ядро урану під дією нейтрона ділиться на дві частинки, відношення мас яких можуть бути дуже різними; всіх їх близько 80. Проте найбільш ймовірним є поділ ядер урану на уламки, маси яких відносяться як 2: 3.
Ядра 1 та 2 (рис. 3.1) − це “уламки” ядра урану, що відповідають середній частині періодичної системи Мендєлєєва. Нейтрони виділяються внаслідок цієї взаємодії тому, що “уламки”, які утворюються, перевантажені нейтронами, а відомо, що будь-яка система прямує до такого енергетичного стану, щоб її енергія була мінімальною. Процес звільнення принаймні двох нейтронів забезпечує ланцюгову ядерну реакцію. Ланцюгова ядерна реакція супроводжується виділенням великої кількості енергії, і тому для її характеристики вводиться коефіцієнт розмноження нейтронів
де При Реакція відбувається як під дією повільних, так і швидких нейтронів. Так ділиться один з ізотопів урану (235), але під дією повільних нейтронів реакція відбувається ефективніше.
В атомній бомбі (рис. 3.2) вибух виникає тоді, коли два шматки 1 і 2 майже чистого урану-235 або плутонію-239, маси яких менші від критичних, зводяться в один. Для щільного з'єднання їх використовується звичайна вибухова речовина 3 (запал). Масивна металева оболонка 4 призначена для відбивання нейтронів, а також для утримання ядерного заряду від розпилення, доки не прореагує значна його кількість. Ланцюгова реакція відбувається на швидких нейтронах. Вибух атомної бомби супроводжується виділенням величезної кількості енергії, завдяки чому в зоні вибуху температура підвищується до десятків мільйонів градусів, а тиск досягає мільйонів атмосфер. Вибух супроводжується також інтенсивним радіоактивним випромінюванням ядерних уламків. За енергією вибуху одна атомна бомба еквівалентна вибуху 25 000 т тротилу, але є атомні бомби еквівалентом і 100, 200 Мт тротилу.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.) |