Fission sa uranium uyok. Kadena nga reaksyon. Paghulagway sa proseso

Pagbahin sa mga kinauyokan - sa usa ka bug-at nga atomo natipak ngadto sa duha ka mga tipik sa gibana-bana nga sama nga timbang, gisundan sa kagawasan sa usa ka dako nga kantidad sa enerhiya.

Ang pagkadiskobre sa nukleyar nga fission pagsugod sa usa ka bag-o nga panahon - "atomic edad". Ang potensyal sa iyang mga posible nga mga gamit ug ang balanse sa risgo nga makabenepisyo gikan sa paggamit niini, dili lamang naghatag pagsaka ngadto sa usa ka daghan sa sosyolohiya, sa politika, sa ekonomiya ug siyentipikanhong mga kalampusan, apan usab sa usa ka seryoso nga problema. Bisan gikan sa usa ka lang sa siyentipikanhong punto sa panglantaw, sa nukleyar fission proseso sa gibuhat sa usa ka dako nga gidaghanon sa mga tanghaga ug mga komplikasyon, ug ang usa ka bug-os nga theoretical katin-awan kay kini mao ang usa ka butang sa umaabot.

Pagpakigbahin - mapuslanon

pagbugkos sa enerhiya (matag nucleon) lahi sa lain-laing mga uyok. Mas bug-at nga adunay usa ka ubos nga bili sa enerhiya kay sa nga nahimutang sa tunga-tunga sa matag lamesa.

Kini nagpasabot nga ang bug-at nga uyok sa diin ang atomic nga gidaghanon nga mas dako pa kay sa 100, sa mapuslanong paagi gibahin ngadto sa duha ka mas gagmayng mga tipik, sa ingon pagpagawas sa enerhiya nga nakabig ngadto sa kinetic kusog sa mga tipik. Kini nga proseso gitawag natipak atomic nucleus.

Subay sa kalig-on kurba, nga nagpakita sa pagsalig sa gidaghanon sa mga proton gikan sa lig-on nga nuclides alang sa neutron mas bug-at kinauyokan gusto sa usa ka mas dako nga gidaghanon sa mga neutron (itandi sa gidaghanon sa mga proton) kay sa magaan-gaan. Kini nagsugyot nga sa dugang sa proseso natipak nga mibuga sa pipila "mopagawas sa" neutron. Dugang pa, sila usab sa pipila sa mga enerhiya nga gipagawas. Pagtuon fission sa uranium atomo nagpakita nga kini og usa ka neutron 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

Ang atomic nga gidaghanon (ug ang atomic masa) sa tipik dili katumbas sa katunga sa mga atomika masa sa ginikanan. Ang kalainan tali sa mga masa sa mga atomo nag-umol ingon nga sa usa ka resulta sa kanalkanal mao ang kasagaran sa mga 50 Apan, ang mga rason alang niini nga mao ang wala pa bug-os tin-aw.

Ang nagabugkos kusog sa ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br ug ⁹⁰ mao ang 1803, 1198 ug 763 MeV matag. Kini nagpasabot nga ang enerhiya nga gipagawas uranium fission nga sama 1198 + 158 = 763-1803 MeV nga resulta gikan sa reaksiyon.

diha-diha nga fission

diha-diha nga natipak proseso nga nailhan diha sa kinaiyahan, apan sila kaayo talagsaon. Ang average nga kinabuhi sa niini nga proseso mao ang mahitungod sa 10 ^17, ug, alang sa panig-ingnan, ang average nga kinabuhi sa alpha-pagkadunot sa radionuclide mao ang mahitungod sa 10 ¹¹ s.

Ang hinungdan niini mao nga aron sa pagbulag sa duha ka bahin, ang kinauyokan kinahanglan una moagi distorsyon (Tuy-ora) sa usa ka ellipsoidal porma, ug unya, sa wala pa katapusan nga kanalkanal ngadto sa duha ka mga tipik sa usa ka "liog" sa tunga-tunga.

potensyal nga babag

Sa deformed nga kahimtang sa kinauyokan sa duha ka mga pwersa. Usa kanila - sa dugang nga nawong sa enerhiya (nawong tension sa liquid droplets nagpatin-aw sa iyang mga lingin nga porma), ug ang uban nga mga - ang Coulomb ad sa taliwala sa mga fission tipik. Mag-uban sila sa pagmugna sa mga potensyal nga babag.

Sama sa kaso sa alpha pagkadunot nga mahitabo diha-diha nga fission sa uranium atomic uyok, ang mga tipik kinahanglan sa pagbuntog niini nga babag pinaagi sa quantum tunneling. babag mao ang mga 6 MeV, ingon sa kahimtang sa alpha-pagkadunot, apan ang kalagmitan sa tunneling sa α-partikulo mao dako nga mas dako pa kay sa daghan nga mas bug-at produkto natipak atomo.

napugos pagkaubus

Mas labaw pa lagmit malukmay fission sa uranium uyok. Sa kini nga kaso, ang mga ginikanan nucleus ang giladlad sa radyasyon sa neutron. Kon ang usa ka ginikanan nga kini mosuhop, nan sila gigapos sa pagbuhi sa pagbugkos enerhiya diha sa porma sa vibrational enerhiya nga molabaw sa 6 MeV gikinahanglan sa pagbuntog sa mga potensyal nga babag.

Diin dugang nga neutron enerhiya mao ang dili igo sa pagbuntog sa potensyal nga babag, ang insidente neutron kinahanglan nga adunay usa ka minimum kinetic enerhiya aron nga makahimo sa paghaylo sa pagbahin sa atomo. Sa kaso sa ²³⁸ U dugang nga neutron bili enerhiya ang kulang sa 1 MeV. Kini nagpasabot nga ang fission sa uranium uyok aghat lamang neutron uban sa usa ka kinetic enerhiya nga labaw pa kay sa 1 MeV. Sa laing bahin, ang ²³⁵ U isotope adunay usa unpaired neutron. Sa diha nga ang usa ka nucleus mosuhop dugang nga, kini nga mga porma uban niini sa usa ka magtiayon ug sa usa ka dugang nga bili sa enerhiya mao ang usa ka resulta sa gipares niini. Kini mao ang igo sa pagbuhi sa kantidad sa enerhiya nga gikinahanglan sa pagbuntog sa mga potensyal nga babag sa nucleus ug sa pagkabahin sa isotopes nahitabo sa usa ka mabangga sa bisan unsa nga neutron.

beta pagkadunot

Bisan pa sa kamatuoran nga ang fission reaksiyon nga mibuga sa tulo o upat ka neutron, tipik sa gihapon naglakip sa dugang nga neutron kay sa ilang lig-on nga isobars. Kini nagpasabot nga ang mga kanalkanal tipik kasagaran mabalhinon uban sa pagtahod ngadto sa beta pagkadunot.

Pananglitan, sa dihang may usa ka division sa sentro sa uranium ²³⁸ U, lig-on nga isobars uban sa usa ka = 145 ¹⁴⁵ mao ang neodymium ND, nga nagpasabot nga ang mga tipik lanthanum La ¹⁴⁵ bingkil ngadto sa tulo ka hugna, sa matag higayon pinaagi sa nagdan-ag nga electron ug sa usa ka neutrino hangtud sa usa ka lig-on nga nuclide ang nag-umol. Stable isobars uban sa usa ka = 90 ⁹⁰ mao ang zirconium Zr, mao nga kanalkanal tipik bromo Br ⁹⁰ bingkil ngadto sa lima ka ang-ang kadena β-pagkadunot.

Kini nga mga kadena β-pagkadunot emit dugang enerhiya nga gidala sa hapit tanan sa mga electron ug sa usa ka neutrino.

Nuclear mga reaksiyon: fission sa uranium

Direct nuclide gikan sa neutron radiation uban sa kaayo dako nga gidaghanon sa kanila sa pagsiguro sa kalig-on sa nucleus mao ang dili tingali. Dinhi ang punto mao nga walay Coulomb ad, ug sa ingon niana ang mga nawong enerhiya kahilig sa pagbaton sa neutron tungod sa ginikanan. Bisan pa niana, kini usahay mahitabo. Pananglitan, fission tipik Br ⁹⁰ sa unang beta-pagkadunot og usa ka Krypton-90, nga mahimo nga nahimutang sa usa ka naghinam-hinam nga kahimtang uban sa igo nga kusog sa pagbuntog sa nawong sa enerhiya. Sa kini nga kaso ang neutron radiation mahimong mahitabo direkta ngadto sa pagporma sa usa ka Krypton-89. Kini isobars mao gihapon mabalhinon uban sa pagtahod ngadto sa beta-pagkadunot wala pa moadto ngadto sa lig-on nga yttrium-89, sa pagkaagi nga ang Krypton-89 nabahin ngadto sa tulo ka hugna.

Uranium fission: Kadena Reaction

Neutron nga ginabuga sa kanalkanal reaksyon mahimong masuhop sa uban nga mga ginikanan-uyok, nga unya ipaubos sa-sa-kaugalingon aghat fission. Sa kaso sa uranium-238 sa tulo ka neutron, nga motungha sa uban sa kusog nga ubos pa kay sa 1 MeV (ang enerhiya nga gipagawas sa fission sa uranium core - 158 MeV - kasagaran nakabig ngadto sa kinetic enerhiya kanalkanal tipik), mao nga sila dili hinungdan sa usa ka dugang nga division sa nuclide niini. Apan, kon ang usa ka mahinungdanon nga konsentrasyon sa mga talagsaon nga isotope U ²³⁵ niini nga mga libre nga neutron mahimong nadakpan sa mga uyok sa ²³⁵ U, kini mahimo sa tinuod hinungdan sa kanalkanal, kay sa niini nga kaso walay enerhiya bakanan sa ubos nga ang division dili-aghat.

Kini mao ang baruganan nga reaksyon.

Matang sa Nuclear Reactions

Himoa nga k - gidaghanon sa mga neutron gihimo sa usa ka sample sa fissile nga materyal sa lakang n sa kadena, gibahin sa gidaghanon sa mga neutron gihimo sa stage n - 1. Kini nga gidaghanon magdepende sa gidaghanon sa mga neutron gihimo sa lakang n - 1, ang masuhop sa kinauyokan, nga mahimong moagi aghat fission.

• Kon k <1, ang kadena nga reaksyon mao lamang gikan sa alisngaw ug sa proseso mohunong kaayo sa madali. Kini mao ang unsay mahitabo sa mga natural nga uranium ore, diin ang konsentrasyon ^{sa 235} U mao gamay nga ang kalagmitan sa pagsuyup sa usa ka neutron niini nga isotope mao ang hilabihan negligible.

• Kon k> 1, ang kadena nga reaksyon magpadayon sa pagtubo samtang ang tanan sa mga fissile nga materyal dili gamiton (ang bomba atomika). Kini makab-ot pinaagi sa pagpalambo sa natural nga oro sa pag-angkon sa usa ka igo taas nga konsentrasyon sa uranium-235. Kay lingin sample bili k pagtaas sa kalagmitan sa neutron pagsuyup, nga mao ang nagsalig sa radyos sa dapit. Busa U gibug-aton kinahanglan molabaw sa usa ka kritikal nga masa sa fission sa uranium (kadena nga reaksyon) nga mahitabo.

• Kon k = 1, nan adunay usa ka kontrolado nga reaksyon. Kini gigamit sa nukleyar nga reactor. Ang proseso mao ang kontrolado-apod-apod sa taliwala sa uranium mga magagmay nga sanga sa cadmium o boron, nga sagukom sa kadaghanan sa mga neutron (kini nga mga mga elemento mao ang makahimo sa pagdakop neutron). Pagbahin uranium cores kini awtomatikong kontrolado pinaagi sa pagbalhin sa sungkod sa ingon nga ang k bili nagpabilin nga sama sa usa.