Fission ya viini uranium. Mmenyuko mnyororo. Maelezo ya mchakato

Kugawa msingi - nzito chembe kugawanyika katika vipande viwili vya uzito karibu sawa, na kufuatiwa na ukombozi wa kiasi kikubwa cha nishati.

ugunduzi wa nyuklia fission mwanzo wa enzi mpya - "atomiki umri". uwezo wa matumizi yake iwezekanavyo na uwiano wa hatari kwa faida kutokana na matumizi yake, si tu alitoa kupanda kwa kura ya mafanikio kijamii, kisiasa, kiuchumi na kisayansi, lakini pia tatizo kubwa. Hata kutoka hatua rena kisayansi ya maoni, nyuklia fission mchakato kuundwa idadi kubwa ya puzzles na matatizo na kamili maelezo nadharia ya kuwa yale yaliyo ya baadaye.

Sharing - manufaa

kisheria nguvu (kwa nucleon) tofauti katika viini mbalimbali. Nzito na ya chini kisheria nishati ya hapo iko katikati ya meza mara kwa mara.

Hii ina maana kwamba viini nzito ambayo atomia nambari kubwa kuliko 100, advantageously kugawanyika kwa vipande viwili vidogo, na hivyo ikitoa nishati ambayo ni waongofu katika nishati kinetic ya vipande. Mchakato huu unaitwa splitting atomiki kiini.

Kwa mujibu wa utulivu Curve, ambayo inaonyesha utegemezi wa idadi ya protons na nuclides imara kwa nutroni kiini nzito wanapendelea idadi kubwa ya nyutroni (ikilinganishwa na idadi ya protons) ya nyepesi. Hii inaonyesha kuwa pamoja na mchakato kugawanyika itakuwa lilio baadhi "ziada" nyutroni. Aidha, wao pia kuchukua baadhi ya nishati huru. Utafiti fission ya atomi uranium ilionyesha kuwa hii inazalisha nutroni 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

idadi ya atomiki (na wingi atomiki) ya kipande si sawa na nusu ya molekuli ya atomiki ya mzazi. tofauti kati ya raia ya atomi sumu kutokana na mpasuko ni kawaida juu ya 50. Hata hivyo, sababu ya hii bado wazi kabisa.

nguvu kisheria ya ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br na ⁹⁰ ni 1803, 1198 na 763 Mev mtiririko huo. Hii ina maana kwamba nishati ni huru uranium fission sawa 1198 + 158 = 763-1803 Mev kutokana majibu.

hiari fission

hiari mchakato kugawanyika inajulikana katika asili, lakini ni nadra sana. maisha ya wastani ya mchakato huu ni juu ya 10 ^17, na, kwa mfano, maisha wastani wa alpha-uharibifu wa radionuclide ni kuhusu 10 ¹¹ s.

Sababu hii ni kwamba ili kutenganisha katika sehemu mbili, msingi lazima kwanza kupitia deformation (kunyoosha) katika mfumo ellipsoidal, na kisha, kabla ya mpasuko wa mwisho katika vipande viwili kuunda "shingo" katika kati.

kizuizi uwezo

Katika hali deformed katika msingi wa majeshi mawili. Mmoja wao - kuongezeka uso nguvu (mvuto wa matone kioevu anaelezea sura yake mviringo), na mwingine - Coulomb repulsion kati vipande fission. Kwa pamoja kuzalisha kizuizi uwezo.

Kama katika kesi ya alpha kuoza kutokea hiari fission ya uranium atomia viini, vipande lazima kushinda kikwazo hii kwa njia ya quantum tunnel. kizuizi ni kuhusu 6 SUV, kama katika kesi ya alpha-kuoza, lakini uwezekano wa tunnel ya α-chembe ni mkubwa mno kuliko kiasi nzito bidhaa kugawanyika chembe.

kulazimishwa uharibifu

Mkubwa zaidi ni ikiwa fission ya viini uranium. Katika hali hii, mzazi kiini ni irradiated na nyutroni. Kama mzazi ni inachukua, basi ni wajibu wa kutoa nishati kisheria katika mfumo wa nishati vibrational ambayo inaweza kisichozidi Mev 6 zinahitajika kushinda kikwazo uwezo.

Ambapo ziada nutroni nishati ya kutosha kushinda kikwazo uwezo, tukio nutroni lazima kima cha chini Kinetic nishati ili kuwa na uwezo wa kushawishi splitting wa chembe. Katika kesi ya ²³⁸ U ziada nutroni nishati kisheria ni kukosa kuhusu 1 SUV. Hii ina maana kwamba fission ya viini uranium ikiwa manane tu na nishati kinetic zaidi ya 1 SUV. Kwa upande mwingine, ²³⁵ U isotopu ina moja thiol nutroni. Wakati kiini kufyonza ziada, ni aina ya nayo wanandoa na ziada kisheria nishati ni matokeo ya pairing hii. Hii inatosha kutolewa kiasi cha nishati zinahitajika kushinda kikwazo uwezo wa kiini na mgawanyo wa isotopu ilitokea katika mgongano na nutroni yoyote.

Beta kuoza

Licha ya ukweli kwamba fission majibu ni unaotolewa na neutrons tatu au nne, vipande bado yana manane zaidi ya isobars yao imara. Hii ina maana kwamba mpasuko vipande kwa ujumla msimamo kuhusiana na beta kuoza.

Kwa mfano, wakati kuna mgawanyiko wa kiini cha urani ²³⁸ U, isobars imara na A = 145 ¹⁴⁵ ni neodymium Nd, ambayo ina maana kwamba kipande lanthanum La ¹⁴⁵ kugawanyika katika hatua tatu, kila wakati na meremeta elektroni na Neutrino mpaka nuklidi imara inaundwa. isobars imara na A = 90 ⁹⁰ ni zirconium Zr, hivyo Nembo kipande bromo Br ⁹⁰ kugawanyika katika tano hatua mlolongo β-kuoza.

Hizi β-kuoza mnyororo emit nishati ya ziada ambayo ni kufanyika mbali karibu wote wa elektroni na Neutrino.

athari za nyuklia: fission ya uranium

Moja kwa moja nuklidi kutoka mionzi nutroni na idadi kubwa sana ya watu ili kuhakikisha utulivu wa kiini ni uwezekano. Hapa hoja ni kwamba hakuna repulsion Coulomb, na hivyo nishati uso huelekea kubaki nutroni kutokana na mzazi. Hata hivyo, wakati mwingine hutokea. Kwa mfano, fission kipande Br ⁹⁰ katika kwanza beta-kuoza inazalisha Kriptoni-90, ambayo inaweza kuwa iko katika hali ya msisimko na nishati ya kutosha kushinda nishati ya ardhi. Katika hali hii nutroni mionzi yanaweza kutokea moja kwa moja na kuunda Kriptoni-89. Hii isobars bado imara kuhusiana na beta-kuoza bado kwenda katika imara yttrium-89, ili Kriptoni-89 imegawanywa katika hatua tatu.

Urani fission: Chain Reaction

Manane lilio katika mpasuko majibu huweza kufyonzwa na wengine mzazi-kiini, ambayo kisha hupitia binafsi ikiwa fission. Katika kesi ya uranium-238 manane tatu, ambayo kutokea nje na nguvu chini ya 1 SUV (nishati iliyotolewa fission ya uranium msingi - 158 Mev - wengi wao wakiwa kuongoka katika kinetic vipande nishati Nembo), hivyo hawawezi kusababisha mgawanyiko zaidi ya nuklidi hii. Hata hivyo, kama mkusanyiko mkubwa wa nadra isotopu U ²³⁵ hivi manane bure inaweza alitekwa na viini ya ²³⁵ U, inaweza kweli kusababisha mpasuko, tangu katika kesi hii hakuna kizingiti nishati chini ambayo mgawanyiko haisababishwi.

Hii ni kanuni ya mmenyuko mnyororo.

Aina ya Reactions Nuclear

Hebu k - Idadi ya nyutroni zinazozalishwa katika sampuli ya fissile nyenzo katika hatua n ya mnyororo, kugawanywa na idadi ya nyutroni zinazozalishwa katika hatua n - 1. Idadi hii itategemea idadi ya nyutroni zinazozalishwa katika hatua n - 1, ni kufyonzwa kwa msingi, ambayo unaweza kupitia ikiwa fission.

• Kama k <1 na kuendelea, mnyororo mmenyuko ni tu nje ya mvuke na mchakato wataacha kwa haraka sana. Hii ni nini kinatokea katika asili uranium ore, ambayo msongamano ^{wa 235} U ni ndogo kwamba uwezekano wa ngozi ya nutroni isotopu huu ni kidogo sana.

• Kama k> 1, mnyororo mmenyuko itaendelea kukua mradi wote wa vifaa fissile haitatumika (bomu la atomiki). Hii ni mafanikio kwa kurutubisha madini ya asili ya kupata mkusanyiko wa kutosha juu cha uranium-235. Kwa mviringo k ongezeko sampuli thamani na uwezekano wa nutroni ngozi, ambayo ni tegemezi Radius ya nyanja. Kwa hiyo U uzito lazima kisichozidi wingi fulani muhimu kwa fission ya uranium (mlolongo majibu) inaweza kutokea.

• Kama k = 1, basi kuna ni majibu kudhibitiwa. Ni kutumika katika nishati ya nyuklia. mchakato kudhibitiwa usambazaji kati ya fimbo uranium ya cadmium au boroni, ambayo kunyonya zaidi ya nyutroni (mambo haya ni uwezo wa ukamataji manane). Kugawa vipande uranium ni moja kwa moja kudhibitiwa na kusonga fimbo ili thamani k bado sawa na moja.