Ядрен разпад - процес, при който един нестабилен (възбудено състояние) е разделен на две ядро (рядко 3) ядро на сравнима маса, наречени делене фрагменти. През 1939 г., германски учени Hahn и Strassmann установено, че неутрони бомбардиране на уран възникнат вторични елементи от периодичната система - радиоактивни изотопи барий (Z = 56), лантан (Z = 57), криптон (Z = 36), и т.н. . Обяснявайки това явление, германските учени O.Frish L.Meytner и предполага, че има разделение на ядро уран улавя неутронна, в два фрагмента, с голямо количество енергия се освобождава.
Допълнителни изследвания показват, че реакцията на делене неутрони става енергично благоприятен за средни и тежки ядра с масово число A> 100. нестабилността на тези ядра по отношение на разделяне, свързан с голям брой протони, които се съдържат в тях, и значителни сили на отблъскване на Кулон. Ето защо, потенциална бариера, която трябва да бъде преодоляна в деленето на съединение ядро разполага с малка височина. Усвояването на неутрони, ядрото получава енергия активиране достатъчно за преодоляване на бариерата потенциал на реакцията на делене. Най-вероятно реакцията е разделянето на разделяне на основата на две части. При неутронна съотношение маса термично разцепване фрагмент от около
3. 2. Едновременно с тежки ядра разделящи от 2 фрагмента от основните няколко неутроните излъчвани наречените бързи неутрони. Това е основата за започване на идеята за самоподдържаща се ядрена верижна реакция на делене и използването на ядрено делене като източник на енергия. Ядрото фрагменти претоварени и неутроните са в силно възбудено състояние. Ето защо, те имат няколко последователни - разпада и отделя сравнително малък брой от така наречените забавени неутрони.
Енергията на делене на тежки ядра освободени главно под формата на кинетичната енергия на фрагментите, както и енергията на делене неутрони - лъчи и други продукти на разграждане. В основата на съвременната ядрена енергия са реакцията на ядреното делене и от неутрони.
Уран се намира в природата под формата на две изотопи (99.3%) и (0.7%). Основна и разделен на неутрони от всякакъв енергия,
но особено добре с бавни неутрони. Ядките са разделени само от бързи неутрони с енергии
1 MeV. Основният интерес за ядрената енергия е реакция на ядреното делене. Известните понастоящем около 100 различни изотопи с масови числа от около 90 до 145, в резултат на делене на ядрото. Две типичен делене реакция на сърцевината са от вида:
В резултат на ядрения разпад започна неутрони, нови неутрони могат да предизвикат делене други ядра. Продуктите на ядреното делене на уран-235 могат да бъдат други изотопи на барий, ксенон, стронций, рубидий и др Кинетичната енергия издаден през делене на ядрото на уран огромни - .. Около 200 MeV. Effusing оценка, като се раздели енергията на ядрото може да се направи с помощта на специфична енергия на нуклоните в ядрото. Специфичната енергия на нуклоните в ядрата с масово число А ≈ 240 за 7.6 MeV / U, докато в ядрата с масови числа А = 90-145 специфична енергия е приблизително равна на 8.5 MeV / ф. Следователно при делене на ядрото уран се освобождава енергия около 0.9 MeV / ф и 210 MeV в около една уран атом. В цялото делене на всички ядра, съдържащи се в 1 г от уран, енергията, освободена е същата като в изгаряне на въглища или три тона 2,5 тона.
Продукти на делене на урановите ядра са нестабилни, тъй като те съдържат голям брой излишните неутрони. Ето защо, основните фрагменти изпитват серия от последователни # 946, се разпада в резултат на което броят на протоните в ядрото увеличава и намалява броя на неутроните толкова дълго, докато стабилна ядро. В делене на U-235 ядро, което е причинено от сблъсък с неутрони, 2 или 3 се освобождава неутрони. При благоприятни условия, тези неутрони могат да ударят други уранови ядра и причина дивизия. На този етап ще има от 4 до 9 неутрони може да доведе до нови ядра разпада на уран и т. D. Такива процес лавина наречен верижна реакция. Управление верижна реакция на делене на урана е показано на фиг. верига
ядрената реакция - ядрената реакция, при която частиците, които предизвикват реакцията са оформени като продуктите на реакцията.
За верижна реакция е необходимо т.нар неутронно умножение фактор е по-голяма от един (к> 1). С други думи, в всяко следващо поколение на неутроните трябва да е по-голяма от предишната. умножение фактор се определя не само от броя на неутроните, произведени във всяка елементарна действие, но също така и условията, при които реакцията се провежда - някои от неутроните може да се абсорбира от други ядра, или от реакционната зона. Ядките са разделени само от бързи неутрони с енергия> 1 MeV. уранови ядра разделени от неутрони от всяка енергия, но е особено добри топлинни неутрони. Фактът, че неутроните, произведени в упадъка на уранови ядра имат прекалено много скорост и ядрата на уран-235 вероятност за улавяне на бавните неутрони в стотици пъти повече от най-бързо. Ами неутронна модератор е тежка вода. Обикновената вода чрез взаимодействие със самия неутроните се превръща в тежка вода. Добър ретардер е и графит, чието ядро не абсорбират неутроните. В еластичен взаимодействие с деутерий или въглеродни ядра неутрони са забавени топлинни скорости.
В ядрено делене или от бързи неутрони, излъчвана в средните 2.5 неутроните с енергия от 0.1 MeV до 14 MeV. При липса на загуби верижна реакция може да се развие в природен уран. Но тъй като на загубите (излъчващ залавяне на неутрони, нееластично разсейване на неутрони) ядрена верижна реакция в природен уран не може да се развива.
За да се възбуди верижната реакция се използва природен уран на термично неутрони забавя, когато те се сблъскват с леки ядра (и други). В делене от топлинни неутрони се освобождава средно 2.44 неутрони. Поради загуби брой неутрони, че може да предизвика по-нататъшно разделяне на един абсорбционен неутрони намалява до 1,33, което позволява да се разработи верижна реакция в природен уран до модератор. Ядрена верижна реакция също се извършва в обогатяването на уран. и чист. В този случай, той отива на бързи неутрони.
Атомните бомби неконтролируемо верига ядрената реакцията протича с бързо свързване на две части 235, всяка от които има тегло от малко под критичната стойност.
Апаратът, където се поддържа контролира реакцията на ядрено делене се нарича ядрен (или атомно) реактор. Веригата на ядрения реактор с бавни неутрони, показани на фиг.
Ядрен реактор с бавни неутрони
Основният проблем в атомната централа е да се осигури пълна радиационна безопасност на хората, работещи в атомни електроцентрали, както и за предотвратяване на аварийни изпускания на радиоактивни вещества, които се натрупват в големи количества в активната зона на реактора. При проектирането на ядрени реактори този въпрос получи много внимание. Въпреки това, след няколко аварии в ядрени централи, особено в атомната електроцентрала в Пенсилвания (САЩ, 1979) и в Чернобил (1986), ядрена безопасност проблем власт стана особено остър.
В допълнение към по-горе ядрения реактор работи с бавни неутрони, страхотни реактори практически интерес, работещи без модератор на бързи неутрони. В такива реактори, ядреното гориво е обогатена смес, съдържаща не по-малко от 15% от изотопа. Предимството на реактори на бързи селекционера се състои в това, когато уран-238 ядро, която поглъща неутроните от два последователни # 946; разпада превръща плутоний сърцевина, която след това може да се използва като ядрено гориво:
Развъждане съотношение на тези реактори е 1.5, т.е. 1 кг уран-235 се получава и 1,5 кг плутоний. В конвенционалните реактори, плутоний е също така оформени, но в много по-малки количества.
Свързани статии