Penggabungan inti uranium. reaksi rantai. Description of proses

Misahake inti - pisah atom abot dadi loro pecahan saka bobot kira-kira padha, ngiring dening mardika saka jumlah akeh energi.

Panemon kula tresna sampeyan wiwitan jaman anyar - "umur atom". Potensial ulah bisa lan imbangan saka resiko kanggo entuk manfaat saka panggunane ora mung mijilaken kathah drama, politik, ekonomi, lan ngelmu prestasi, nanging uga masalah serius. Malah saka titik sejatine sifate ilmiah tampilan, proses penggabungan nuklir digawe nomer akeh teka-teki lan komplikasi, lan panjelasan teoretis pepak iku bab ing mangsa.

Sharing - ono gunane

naleni energi (per nucleon) beda-beda ing inti beda. Rodok abot duwe energi naleni luwih murah tinimbang sing dumunung ing tengah ing tabel periodik.

Iki tegese inti abot kang atom nomer luwih saka 100, nguntungaken dipérang dadi loro pecahan cilik, mangkono ngeculake energi sing diowahi dadi energi kinetik saka pecahan. Proses iki disebut pisah inti atom.

Sesuai karo kurva stabilitas, kang nuduhake katergantungan saka cacahing proton saka nuklida stabil kanggo neutron inti abot seneng nomer luwih saka neutron (dibandhingake karo cacahing proton) saka korek. Iki nudhuhaké yèn saliyane proses pisah bakal cemlorot sawetara "spare" neutron. Kajaba iku, padha uga bakal njupuk liwat sawetara saka energi dirilis. kula tresna sampeyan sinau saka atom uranium nuduhake yen iki ngasilake neutron 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

Nomer atom (lan massa atom) saka pecahan punika ora padha setengah massa atom saka tiyang sepah. Bentenipun antarane massa atom kawangun minangka asil cleavage biasane babagan 50. Nanging, alesan kanggo iki durung tanggung cetha.

Tenogo naleni saka ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br lan ⁹⁰ sing 1803, tun 1198 lan 763 MeV mungguh. Iki tegese energi dipunuwalaken penggabungan uranium witjaksono tun 1198 + 158 = 763-1803 MeV asil saka reaksi.

kula tresna sampeyan spontan

pangolahan pisah spontan dikenal ing alam, nanging lagi langka. Ing umur rata-rata saka prosès iki bab 10 ^17, lan, contone, ing umur rata-rata alpha-bosok radionuclide kira 10 ^11.

Alesan kanggo iki sing supaya misahake dadi rong bagéan, inti kudu ngalami ewah-ewahan bentuk (babagan) ing wangun ellipsoidal, lan banjur, sadurunge cleavage final dadi loro pecahan mbentuk "gulu" ing tengah.

potensial alangi

Ing negara deformed ing inti saka rong pasukan. Salah siji saka wong - energi tambah lumahing (tegangan permukaan Cairan ukuran droplèt jelas bentuke bunder sawijining), lan liyane - ing tolak Coulomb antarane pecahan penggabungan. Bareng padha gawé potensial alangi.

Minangka ing cilik saka bosok alpha kedaden penggabungan spontan saka uranium atom inti, pecahan kudu ngalahake alangi iki kanthi tunneling kuantum. alangi kira 6 MeV, minangka ing cilik saka alpha-bosok, nanging kemungkinan tunneling saka α-partikel punika dipun anggit luwih saka atom produk pisah akeh rodok abot.

degradasi dipeksa

Kathah liyane kamungkinan wis mlebu pemisahan inti uranium. Ing kasus iki, tiyang sepah inti wis ngradiasi karo neutron. Yen tiyang sepah absorbs, banjur padha bound kanggo ngeculake energi naleni ing wangun energi vibrational sing bisa ngluwihi 6 MeV perlu kanggo ngatasi potensial alangi.

Where energi neutron tambahan ora cukup kanggo ngatasi potensial alangi, kedadean neutron kudu duwe energi kinetik minimal supaya bisa kanggo ngindhuksi pisah saka atom ing. Ing cilik saka ²³⁸ U neutron tambahan energi naleni wis ilang 1 MeV. Iki tegese pemisahan inti uranium mlebu mung neutron karo energi kinetik luwih saka 1 MeV. Ing tangan liyane, ing ²³⁵ U isotop duwé siji neutron kauripan. Nalika inti sèl nyerap tambahan, iku formulir karo saperangan lan energi naleni tambahan asil pasangan iki. Iki cukup kanggo nerbitaké jumlah energi perlu kanggo ngatasi alangi potensial saka inti sèl lan divisi saka isotop wonten ing tabrakan karo neutron sembarang.

bosok beta

Senadyan kasunyatan sing reaksi penggabungan sing cemlorot dening telu utawa papat neutron, pecahan isih ngemot liyane neutron saka isobars stabil. Iki tegese pecahan panguraian sing umum boten stabil bab bosok beta.

Contone, nalika ana sawijining divisi saka inti uranium ²³⁸ U, isobars stabil kanthi A = 145 ¹⁴⁵ iku neodymium Nd, kang tegese pecahan lanthanum La ¹⁴⁵ dibagi dadi telung tahap, saben wektu dening radiating elektron lan neutrino a nganti nuklida stabil iki kawangun. isobars stabil kanthi A = 90 ⁹⁰ zirconium ZR, supaya cleavage pecahan bromo Br ⁹⁰ dibagi dadi limang tahap chain β-bosok.

chain β-bosok iki emit energi ekstra kang wis digawa lunga meh kabeh saka elektron lan neutrino a.

reaksi nuklir: pemisahan uranium

nuklida Direct saka radiation neutron karo nomer banget akeh wong kanggo njamin stabilitas saka inti sèl iku dipercaya. Kene titik iku ana Coulomb tolak, lan energi lumahing cenderung kanggo nyegah neutron amarga tiyang sepah. Nanging, iku sok mengkono. Contone, kula tresna sampeyan pecahan Br ⁹⁰ ing kawitan beta-bosok mrodhuksi krypton-90, kang bisa dumunung ing negara bungah karo energi cekap kanggo ngatasi energi lumahing. Ing kasus iki radiasi neutron uga dumadi langsung kanggo mbentuk krypton-89. isobars iki isih stabil bab beta-bosok durung pindhah menyang stabil yttrium-89, supaya krypton-89 dipérang dadi telung tahap.

Uranium penggabungan: Chain Reaksi

Neutron cemlorot ing reaksi cleavage bisa digunakke dening tiyang sepah-inti liyane, kang banjur ngalami penggabungan poto-mlebu. Ing cilik saka uranium-238 telung neutron, kang njedhul karo tenogo kurang saka 1 MeV (energi dirilis ing pemisahan inti uranium - 158 MeV - biasane diowahi menyang pecahan cleavage energi kinetik), supaya padha ora bisa nimbulaké divisi luwih saka nuklida iki. Nanging, yen konsentrasi wujud saka isotop langka U ²³⁵ iki neutron free bisa dijupuk dening inti ²³⁵ U, iku bisa bener nimbulaké cleavage, wiwit ing kasus iki ora ana batesan energi ing ngisor iki kang divisi ora mlebu.

Iki reaksi chain asas.

Jinis Reaksi Nuklir

Ayo k - nomer neutron ing sampel saka materi fisi ing langkah n saka sanad, dibagi dening nomer neutron ing tataran n - 1. Iki nomer bakal gumantung ing nomer neutron ing langkah n - 1, sing digunakke dening inti, kang bisa ngalami penggabungan mlebu.

• Yen k <1, reaksi rantai iku mung metu saka uap lan proses bakal mungkasi banget cepet. Iki apa mengkono ing alam biji uranium, kang konsentrasi ^{saka 235} U dadi cilik sing kemungkinan panyerepan saka neutron isotop iki arang banget dijarno.

• Yen k> 1, reaksi rantai bakal terus kanggo tuwuh anggere kabeh materi fisi ora digunakake (bom atom). Iki ngrambah dening enriching biji alam diwenehi konsentrasi dhuwur cekap saka uranium-235. Kanggo bundher Nilai sampel k mundhak karo kemungkinan panyerepan neutron, kang gumantung ing radius bal. Mulane U bobot kudu ngluwihi massa kritis tartamtu kanggo pemisahan uranium (reaksi rantai) bisa kelakon.

• Yen k = 1, banjur ana reaksi kontrol. Kang digunakake ing reaktor nuklir. Proses iki kontrol distribusi antarane kesatuan uranium saka kadmium utawa boron, kang nresep paling saka neutron (unsur kasebut saged njupuk neutron). Misahake intine uranium iku kanthi otomatis kontrol dening obah rod supaya nilai k tetep padha kanggo siji.