Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 337
Текст из файла (страница 337)
абр, в телловупз. В литературе, особенно издававшейся в 40-50.е п. 20 в., часто вместо термина «Я, э.» использовали термин «атаыная энерпи», чта не вполне оправдано, т. к. Речь идет именно об знерпси, зжлюченной внутри апра. Лпп: Фюпссппс лювеюпь апрюоеэпс М., 1991. С а Бсрзолосос. ЯДКРНОВ ГОРЮЧКЕ (ядерное топливо), в-во, в к-ром протекают ядерные репа/ии с выделением полезной знерпи. Различают делящиеся в-ва и термащерное горючее. Делящиеся в-ва (делящиеся материалы) содержат нухлиды, способные к лцерной цепной р-ции деленна; чаще всего это 111() или ™Рл, также м. б.
использованы ззз() или 741рл. Кроме того, в делящихся в-вах присутствуют зм() или зззТЬ, к-рые сами по себе не способны к самопроизвольной цепной р-ции деления, однюго в резудьтате ядерных превращений под действием нейтронов м. б. пцаеврэщены в нуклиды, способные к тжаму делению, т. е. в зО и 9Рл (см. Фертильные малмриадм). Нуклиды 711П пс() и 717ТЪ вЂ” природные в-ва, зззП 1'срл и 14'Рл — искусственные (см. Радионуклиды). Входялгйй в состав делящихся материалов 711() — первичное Я. г., это един- 1018 514 ЯДЕРНЫЕ ствениый из природных делящихся луклидов.
Его содержание в природном уране 0,72009щ гзгТЬ юзЬ7 гзвЬ7 гззрц -гыро вторичное Я. г. В р-ции делепия Я. г. выдегиется ок, 180 МэВ на один акт деления и испускается песк. нейтронов (в ср. 2,5 для ~зЬ7 и гзгЦ 2,9 для гззрц и 3,1 дги «грц), Из них 1 нейтрон необходим для подцержаши цепной р-ции, остающиеся 1 спи 2 (реже 3) нейтрона и.б. использованы на восполнение сгоггевшего и расширенное воспроизводство Я. г. в виде ЮгЬ7 и г зрв.
По хим, составу Я. г. может быть металлическим (в т. ч. из сплавов), оксидным, карбидным, нитрицпым и др. Опо должно содержать возможно меньшее кол-во нуклццов, ядра к-рых легко захватывают нейтроны и не способны к р-циам деления (т. лаз, режторные яцы), быть совместимым а оболочкой тепловыделяющих элементов, облацать высокой т-рой плавления, пижой летучестью, большой теплопроводпостью, слабым взаимод. с теплоносителями, минимальным расгрескиваиием и уюличепием объема при облучении (рщгиациоппое распухание), технологичностью в изготовлении свежего топлива и переработке отработавшего. В иром. масштабах в качестве делящегося в-ва в ядерном топливном цикле применяют гзЧ) и гззри.
Теплотворная способносп, делящихся ьитериалов почти в 2 10г раз выше, чем у бензина, энергетич. ресурсы разведанных запасов делящихся материалов составляют, по оценке, до 1077 МДж. К термоядерному горю чем у относятдейтерий(), тритии Т и «Ь1 (см. Лилгий). Первичным Я.г. этого типа ящиется дейтерий.
«Ьг служит сырьем для получения вторичного термоядерного горючего — трития — по р-ции «1л(л, п)Т при облучении природного Ьг (7,52% ь(я). В качестве термоядерного горючепг используют дейтерий в смеси с тритием и сЬг (в форме ЬЮ и Ь)Т). При осуществлении ядерных р-ций синтеза в горючем протекают р-ции: ,— т+ р 0«17 — ~ ~: 0«Т= Не+а. Не + и Выделяющиеся нейтроны поглощщотся ядрами «ЬЬ при этом образуется дополнит.
кол-во трития по р-ции гйг+ + в = Т з «Не. Тритий вступает в р-цию с дейтерием, вновь возникают нейтроны, способные взаимод. с аЬЬ и т.д. Теплотворная способность термоядерного горючего в 5 — б раз выше, чем у делящихся материалов. Запасы дейтерия в гидросфере составлюат порядка 1О'з т, а его эпергетич. Ресурсы — св. 1077 МДж. В нааг. время пржтически осуществляются только неуправиемые р-ции (взрыв), широко ведется поиск методов осуществления упраюиемой термоядерной р-ции, позволяющей в принципе обеспечить человечество энергией практичааки на неограниченный срок. с я ««г«««». ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ, превращенив атомных ядер при взаимодействии с др. ядрами, элементарными частицами или 7 квантами.
Тжое определение разграничивает собственно Я. р. и процессы самопроизвольного превращения ядер при рациожтивном распаде (см. Радиоактивность), хотя в обоих случаях речь идет об образовании новых ядер. Я.р. осуществляют под действием налетающих, или бомбард ирующ их, частиц (нейтроны л, протоны р, дейтроны 3, электроны е, ядра атомов разл. элементов) либо у-квантов, к-рыми облучщот более тяжелые ядра, содержащиеся в мишени. По энергиям бомбардирующих частиц условно различают Я, р, при низких ( (1 МзВ), средних (1 — 100 МэВ) и высоких ( ) 100 МзВ) энерпих. Разграничивают р-ции на легких ядрах (массовое число ядра мишени А < 50), ядрах ср. массы (50 < А < 100) и тяжелых ядрах (А ) 100).
Я. р. может произойти, если две участвующие в ней частицы сближщотся па расстояние, меньшее диаметра ядра (ок. 1О 'з см), т. е, на расстояние, при к-ром действуют силы внугрющерпого взаимод. меэцп состщюиющими гира пуклонами. Если обе участвующие в Я. р. частицы — и бомбардирующая, и вдро мишени — заряжены положительно, то сближению частиц препятствует сила глталкивания двух положит.
зарядов, и бомбардирующэя частица дол:кна преодолеть 1019 т.наз. купаловский потенциальный барьер. Высота этого барьера зависит от заряда бомбардирующей частицы и заряда ядра мишени. Для ядер, атвечающих атомам со ср, значениями атомного номера, и бомбардирующих частиц с зарщом +1, высота барьера составляет ок. 10 МэВ. В алучае, сали в Я.р, участвуют частицы, не обладающие 4арядом (нейтроны), кулоновский потенциальный барьер отсутствует, и Я, р, могут протекать с участием частиц, имеющих тепловую энерппо (т. е. энергию, отвечающую тепловым колебаниям атомов).
Обсуждается возможность протекания Я. р. Hе в результате бомбардировки ядер мишени налетщощими частицами, а за счет сверхсвп ного сближения ядер (т. е. сближения на расстояния, сопоставимые с диаметром ядра), находящихся в твердой матрице или на пов-сти твердого тела (напр., с участием ядер атомов газа дейтерия, растворенного в палладии); пока (1995) надежных данных об осуществлении таких Я, р, («холодного термоядерного синтезаь) нет. Я.р. подчиняются тем же общим зжонам природы, что и обычные хим.
р-ции (зжон сохранения массы н энергии, сохранении заряда, импульса), Кроме того, при протекании Я.р. действуют и пек-рые специфич. законы, не проящиющиеся в хим, р-виях, напр., закон сохранения барионпого заряда (барионы — тяжелые элементарные чаатицы). Записывать Я. р, можно так, кж это показано на примере преврщпения ядер Ро в ядра Ко при облучении плутониевой мишени ядрами неона; ыгро+ 721Ч« ° 259Ко + 5 гя Из этой записи видно, что суммы зарядов слева и справа (94+ 10= 104) и суммы массовьи чисел (242+ 22 = 259+ 5) равны межцу собои.
Т. к. символ хим. элемента однозначио указывает па его ат. номер (заряд яцра), то при записи Я. р значении заряда частиц обычно пе указывают. Чаще Я.)зг записывают короче. Так, Я, р. образования рщгнонуклида 'С при облучении гщер 7«Х нейтронами записывают след. образом; 74)Ч(л р)~«С, В скобках указывают сначала бомбардирующую частицу или Тквапт, затем, через запятую, образующиеся легкие частицы или )"квант.
В соответствии с тжим способом записи различают (л, р), (4 р), (л, 2л) и др. Я. р. При столкновении одних и тех же частиц Я. р. могут идти разл. способами, Напр., при облучении алюминиевой мишени нейтронами могут протекать след. Я. Рс ггА1(в, 7)г«А1, ггА1(л, л)77А) 77А)(л 2л)ыАЬ 77А)(л р)77Мэ 77А)(в п)74)з(а и др Совокупность сталкивающихся частиц наь входным каналом Я.р., а частицы, рождающиеся в результате Я.р., образуют выходной канал. Я. р, могут протекать с выделением и поглощением энергии $: .' . Если в общем виде записать Я. р. кж А(а, Ь)В, то для тжой .
Р. знеРпи Равна: (7. = ДМ„+М„) — (Ма+Ма)) сг, где М— массы участя)вещих в Я.р. частиц; с — скорость света. На пржтике удобнее пользоваться значениями дефектов масс г)М (см. Ядро атаиное), тогда выражение для вычисления (д имеет ищ: (4 = (АМь+ АМ«) (г)Мв+ ЬМь), пРичем из сг»брюкения удобства ЬМ обычно выражают в килоэлектронвольтах (кэВ, 1 а.
е. м. = 931501,59 кэВ = 1,492443. 10 7 кДж). Изменение энергии, к-рым сопровождается Я.р., может в 10« раз и более превышать энергию, выделяюцгунгая или поглощаюшуюся при хим. р-циях. Поэтому при Я. р, становится заметным изменение масс взаимодействующих ядер: выделяемая или поглощаемая энерпи равна разности сумм масс частиц до и после Я. р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
