8.Ядерная физика (Вырезки из учебников), страница 7

Это следует из того, что удельнаяэнергия связи для ядер средней массы составляет примерно 8,7 МэВ, в товремя как для тяжелых ядер она равна 7,6 МэВ (см. рисунок на стр. 8–3).238Например, при делении ядра урана 92 U , содержащего 238 нуклонов,выделяется энергия порядка 200 МэВ.В основу теории деления атомных ядер положена капельная модель ядра.Ядро рассматривается как капля электрически заряженной несжимаемойжидкости (а) с плотностью, равной ядерной, и подчиняющейся законамквантовой механики.

При захвате нейтрона устойчивость такой заряженнойкапли нарушается, ядро приходит в колебания — попеременно товытягивается, тосжимается.Вероятностьделения ядер определяется энергией активации — минимальной энергией, необходимой для осуществленияреакции деления ядра. При энергиях возбуждения меньших чем энергияактивации деления, деформация ядра-капли не доходит до критической (б),ядро не делится и возвращается в основное энергетическое состояние,испустив γ -квант.При энергиях возбуждения больше энергии активации делениядеформация капли достигает критического значения (в) образуется иудлиняется "перетяжка" в капле (г) и наступает деление (д).Тяжелые ядра способны к делению, если для них выполняется условиеZ 2 A ≥ 17 , где Z 2 A — параметр деления.

Это условие выполняется для108всех ядер, начиная с серебра 47 Ag , для которого ZКритическимпараметромделения(Z22A ≈ 20 .называетсяпараметрA) крит = 49 . Ядра с параметром деления большим критического2Z A > 49 совершенно неустойчивы относительно деления. Такие ядра, еслибы они возникли, мгновенно претерпевали бы деление за времена порядка10–23—10–24с.2При Z A < 49 возможно самопроизвольное (спонтанное) делениеядер, происходящее аналогично α -распаду за счет туннельного эффекта.Однако период полураспада для спонтанного деления ядер составляет1016—1017 лет.Осколки деления в момент своего образования обладают избыткомнейтронов, поскольку для средних ядер число протонов приблизительно равноА.Н.Огурцов.

Лекции по физике.числу нейтронов ( N Z ≈ 1) , а для тяжелых ядер число нейтронов значительнопревышает число протонов ( N Z ≈ 1,6) . Избыточные нейтроны, испускаемыеосколками, называются нейтронами деления. В среднем на каждый актделения приходится 2,5 испущенных нейтрона. Большинство из них−14испускается практически мгновенно (t ≤ 10 с) — мгновенные нейтроны, ачасть (~ 0,7%) спустя некоторое время после деления (0,05 c ≤ t ≤ 60 c) —запаздывающие нейтроны.19.

Цепная реакция деления.Каждый из мгновенных нейтронов, возникших в реакции деления,взаимодействуя с соседними ядрами делящегося вещества, вызывает в нихреакцию деления.При этом идет лавинообразное нарастание числа актов деления —начинается цепная реакция деления — ядерная реакция, в которой частицы,вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции.Условиемвозникновенияцепнойреакцииявляетсяналичиеразмножающихся нейтронов.Коэффициентом размножения нейтронов k называется отношениечисла нейтронов, возникающих в некотором звене реакции, к числу такихнейтронов в предшествующем звене.Необходимое условие развития цепной реакции: k > 1 .

Такая реакция называются развивающаяся реакция. При k = 1 идет самоподдерживающаясяреакция. При k < 1 идет затухающая реакция.Часть вторичных нейтронов не участвует в поддержании цепной реакции— захватывается неделящимися примесями, выходит из зоны реакции беззахвата ядром, теряет энергию в процессах неупругого рассеяния и т.

д.Поэтому коэффициент размножения зависит от природы делящегосявещества, а для данного изотопа — от его количества, а также размеров иформы активной зоны — пространства, где происходит цепная реакция.Минимальные размеры активной зоны, при которых возможноосуществление цепной реакции, называется критическими размерами.Минимальная масса делящегося вещества, находящегося в системекритических размеров, необходимая для осуществления цепной реакции,называется критической массой.Цепные реакции делятся на управляемые и неуправляемые. Взрыватомной бомбы — пример неуправляемой реакции.

Управляемые цепныереакции осуществляются в ядерных реакторах.20. Ядерные реакторы.В природе имеется три изотопа урана и тория, которые могут служитьядерным топливом или сырьем для его получения:1)2)23592 U23892 U— в естественном уране его содержится примерно 0,7%;— в естественном уране его содержится примерно 99,3% —используется для получения трансуранового элемента плутония посхеме:β_β_238123923923992 U + 0 n→ 92 U → 93 Np → 94 PuЯдерная физика.