<--- Энергия деления ядер и цепная ядерная реакция --->
Характерна особеност на процеса на ядрено делене на уран атома (или плутоний) чрез неутронно улавяне един е, че заедно с отделяне на големи количества енергия, този процес също soprovozhdaetsya моментната емисии на две или повече neytronov. Това може да се изрази със следната формула: неутрони + ядро на уран-235 атом (или плутоний-239) ->
--> Делене фрагменти + 2 (или 3) + неутронна енергия. Osvobozhdayuschiesya с неутроните в своя причина sposobny друго ядрено делене на уран атома (или плутоний) от новата емисия на неутрони, която може да доведе до допълнително ядрено делене, и така нататък. Така, по принцип, един-единствен неутрон може да започне верижна реакция на делене, и, както ще се види от следния текст, броят участва в този процес е броят на ядки и освободеният в същото време увеличаване на енергия с огромна скорост.
Има много различни изпълнения на ядрено делене на атом на ядрен материал в два фрагмента, но общата енергия, освободено след всеки делене събитие е леко променена. EST средна стойност от тази енергия е 200 Mill. EV. Удобен единица количество от енергията, освободена по време на ядрени реакции, е намерено 1 милион електронволта (MeV или 1). Тази стойност е еквивалентно на 1,6 х 10 "/> джаула. Разпределението на енергия между фрагментите делене и различни видове радиация при реакции padioaktivnyh делене е дадена по-долу.
Разпределение на ядреното делене ядрено
MeV
- кинетичната енергия на фрагменти на делене. 165 ± 5
- мигновени енергия гама радиация. 7 ± 1
- кинетичната енергия на неутроните, получени при реакцията на разпад. 5 ± 0,5
- енергия бета частици, изпускани от продукти на делене. 7 ± 1
- енергия гама лъчи, излъчени от продукти на делене. 6 ± 1
- енергията на неутроните, изпускани от продуктите на делене. 10
Общата енергия на реакцията на делене. 200 ± 6
Данните, посочени в таблицата се отнасят за urany-233, в рана-235 и плутоний-239. Те са само три познати елементи, които доста добре запазват тяхната стабилност, могат да бъдат съхранявани за продължителни периоди без значително разлагане и в същото време са в състояние да се подложи на реакция на делене чрез неутронно улавяне на енергия lyubyx. Следователно, тези елементи са само ядрен материал, който може да се използва за поддържане на делене верижна реакция. Уран 238 атоми, съдържащи се в природен уран в най-голямо количество (до 99.3%) и торий-232 атома претърпяват улавяне делене на неутрони от само висока енергия и ниски енергийни неутрони са разделени. Следователно, тези вещества не могат да поддържат верижна реакция. Обаче, реакцията на ядрено делене енергия разпределение на тези елементи е същото, както е посочено в таблицата.
В ядрена експлозия веднага разпределят само част от ядреното делене ядрено; тя се състои от кинетичната енергия на фрагменти на делене, преобладаващата част от енергията бързо гама-радиация и неутронния поток и малка част от енергия разпадане на продуктите на делене. Има известно обезщетение за освободена енергия в ядрени реакции, които са придружени от залавянето на фрагментите на неутрони делене; така че обикновено се приема, че означава около 180 MeV енергия по време на всяка реакция на делене. В 235 г уран-235 (или 239 грама на плутоний-239) се съдържа 6,02 х 10 "/>
енергийни еквивалента изпускани по време на експлозията на 1 килотона на TNT
- разделяне на общия 0.056 кг (56 г) на ядрен материал;
- разделяне 1,45 х 10 "/> - 10" /> - 4,2 х 10 "/> - 1,15 х 10" /> - 1,8 х 10 "/>
Interecnye данни, свързани с скоростта на освобождаване на енергия в ядрена експлозия могат да бъдат получени, ако смятаме, че ядрена верижна реакция като цяло като поредица от отделни стъпки tsepnyh реакции. Да приемем, че първоначално има редица неутроните се улавят от ядрата на атомите kotorye delyaschegosya вещество; след това по време на делене неутрони се освобождават от друг, от своя страна kotorye заснето от ядрата на атомите друг ядрен материал. В резултат на тези трансформации се освобождава повече и повече амуниции. Всеки етап на реакцията на разпад верига се разглежда като ново поколение неутрони и образуването на всеки от тези поколения е средно време, в което zapozhdaetsya. Времето, необходимо за реалното разделение на ядрото на атома времето е изключително малка, а повечето от неутроните се излъчват в същия миг. Следователно, образуването на ново поколение на неутроните е по същество равно на средното време между момента на течаща освобождаване неутрони и последващо улавяне точка атомно ядро на ядрен материал. Сред другите фактори това време зависи от мощността (или скоростта) на неутрона; ако по-голямата част от неутроните имат относително висока енергия, и в този случай те се наричат бързи неутрони, а формирането на ново поколение от неутрони е около една стотна от една милионна от секундата, след това има една стотна от mikrosekyndy.
Въпреки, че разделението на всеки атом на ядрото се освобождава от два до три неутрони, не всички от тези неутрони са в състояние да доведат до ново разделение; някои от тях извън зоната на реакция, докато други не реагират, придружени от ядрения разпад. Да приемем, че при заснемане реакция делене ядро неутрон атом случи, в резултат на което освобождава неутрони F; Нека L е средната реакция за всяко разделение на броя на неутроните, които не са влезли поради някаква причина в него. След това броя на неутроните в състояние да поддържат верижна реакция ще бъде равна на F - L. Ако по всяко време има N неутрони, в резултат на улавяне от ядра на атоми на ядрен материал в края на периода на образуване на едно поколение е освободен неутрони N (е - L) на неутрони; следователно, увеличаване на броя на неутроните в всяко ново количество поколение N (е - L) - Н. или N (е - L - L). За удобство стойност е - L - L. характеризиращи се увеличи броя на неутроните на реакция на делене, можете Razim през х. Ако г - образуването на ново поколение на неутроните, номерът на неутрони от степента на нарастване може да бъде изразена както следва:
"/> Разтворът е този израз равенство
"/> - първоначалната броя на неутроните;
N - брой neytponov освобождава с времето т;
. "/> Изразяване на тази фракция от п ние получаваме следното уравнение :." />
Ако знаете, че стойността на х. след гореспоменатата уравнение може да се използва за изчисляване на броя на неутроните, освободени от образуването на предварително определен брой поколения neytronov с верижна реакция ядрена или количеството генерирани неутрони поколения, необходими за vysvobozhdeniya определен брой елементарни частици. За U-235 стойност е около 2.5; т стойност може да се приема като равна на приблизително 0,5; Следователно, величината на х. равна на F - L - L. ще бъде приблизително равна на 1. Следователно, горната формула може да се запише, както следва:
За vydeleniya енергия еквивалентна на експлозията на 0.1 килотона тротил трябва да изпълнява 1,45 х 10 "/> е равно на 1, след това от горното уравнение, че да освободи желания брой неутрони за образуване приблизително 51 поколение на неутрони. По същия начин за изолиране енергия еквивалентна на експлозията на 100 kilotonn TNT трябва 1,45 х 10 "/>
Горните данни показват, че за образуването на повече от 50 поколения неутрони, т.е. за период от началото на ядрено делене верижна реакция около половината микросекунда се разпределя като огромно количество енергия, която температурата на околната среда се повишава до изключително високо ниво. резултат B, въпреки екранировка ефект за ограничаване на ядрените заряд и поставяне на външната обвивка, масата на ядрен материал започва бързо да се разширява. Време, след което започва това разширение, наречено по време на експлозията. От разширяването на ядрен материал, който води до по-бързи неутрони vyletu от реакцията, истина самоподдържаща се верижна реакция скоро спира, независимо от факта, че значителна част от ядрен материал, който все още не реагира. Някои реакция на делене ще продължи в резултат на улавяне на неутрони, но количеството енергия, освободена по време на това ще има относително малък.
За да се обобщи по-горе, може да се каже, че се дължи на моментната освобождаването на неутрони от реакцията на делене по принцип е възможно да се създадат условия за възникване на верижна реакция самоподдържаща се ядрена, което ще бъде последвано от бързо освобождаване на голямо количество енергия. В резултат на това е възможно, като се използват няколко килограма делящ се материал, да се разпределят за малка част от секундата на същото количество енергия, която се освобождава по време на експлозията на няколко хиляди тона тротил. В Това е основният принцип на работа на атомна бомба, ограничаване на ядрен материал.
Свързани статии