Ураны бөөм хуваагдлын. Гинжин урвал. үйл явцын тодорхойлолт

ойролцоогоор тэнцүү жинтэй хоёр хэлтэрхий орж хүнд атомын салгах, эрчим хүч нь их хэмжээний чөлөөлсний дараа - цөм хувааж.

шинэ эрин цөмийн хуваагдлын эхлэх нээлт - "атомын нас". нь аль хэрэглээний болон эрсдлийн тэнцэл боломжит түүний ашиглалтын үр шимийг хүртэх биш, зөвхөн, социологийн, улс төр, эдийн засаг, шинжлэх ухааны ололт амжилт маш их бий, гэхдээ бас ноцтой асуудал өгчээ. Тэр ч байтугай үзэл нь цэвэр шинжлэх ухааны үүднээс авч, цөмийн хуваагдлын явц таавар, хүндрэл нь олон тооны бий, түүнд бүрэн онолын тайлбар ирээдүйн зүйл юм.

Хуваалцах - ашигтай

(Nucleon тутамд) эрчим хүчийг заавал өөр өөр бөөм нь ялгаатай байдаг. Хүнд үелэх дунд орших тэр доогуур заавал эрч хүч байна.

Энэ нь хүнд бөөм нь атомын гэсэн тоо ээс их 100, advantageously хоёр жижиг хэлтэрхий орж, улмаар хэлтэрхий кинетик энерги болгон хувиргаж байгаа эрчим хүч гаргаж хуваав. Энэ үйл явц нь хуваах гэж нэрлэдэг атомын цөм.

тогтвортой байдал муруй, нейтрон нь хүнд цөм нейтрон нь олон тооны илүүд үздэг тогтвортой nuclides нь протон тоо хамаарлыг харуулж байна дагуу хөнгөн илүү (протоны тоотой харьцуулахад). Энэ нь хуваах үйл явцын гадна зарим "нөөц" нейтроныг ялгарсан байх болно гэдгийг харуулж байна. Үүнээс гадна, тэд нь бас гаргасан эрчим хүчний зарим гаруй авна. U → ^{238 145 90} La + Br + 3n: ураны атомын судалгааны талаас нь судлаж, энэ нь нейтроны 3-4 үүсгэдэг болохыг харуулж байна.

фрагмент атомын тоо (болон атомын масс) тэн хагас нь тэнцүү биш юм атомын масс толгой. хуваагдлыг үр дүнд бий болсон атомын массын ялгаа нь тухай 50 Гэсэн хэдий ч, энэ нь шалтгаан биш боловч бүхэлдээ тодорхой юм.

²³⁸ U ¹⁴⁵ Ла Br болон ⁹⁰ заавал эрч хүч 1803, 1198 болон 763 MeV тус тус байна. Энэ нь эрчим хүчний тэнцүү урвалын үр дүнд 1198 + 158 = 763-1803 MeV ураны хуваах гаргасан байна гэсэн үг юм.

аяндаа хуваах

аяндаа хуваах үйл явц байгальд мэдэгдэж байгаа боловч маш ховор байдаг. Энэ үйл явцын дундаж насан туршдаа жишээ нь, цацраг идэвхт бодисын нь альфа-задралын дундаж насан туршдаа талаар 10, ^11, мөн 10-р ^{сарын 17 юм.}

Үүний шалтгаан нь хоёр хэсэгт салгаж тулд цөм эхлээд эллипс хэлбэрээр деформацид (сунгах) хамрагдсан байх ёстой гэж, дараа нь хоёр хэлтэрхий руу эцсийн хуваагдлыг өмнө дундуур нь "хүзүү" бий юм.

боломжит саад бэрхшээл

Хоёр хүчний цөм нь гажсан байдалд байна. Тэдний нэг нь - нэмэгдэж гадаргуу эрчим хүчний (шингэн дусал гадаргын хурцадмал байдал нь бөөрөнхий хэлбэртэй тайлбарласан), болон бусад - хуваах хэлтэрхий хооронд Кулоны repulsion. Тэд хамтдаа болзошгүй саадыг бий болгодог.

ураны атомын бөөм аяндаа хуваах гарах альфа задрал тохиолдолд байдлаар хэлтэрхий квант доорх хонгилын тусламжтайгаар энэ бэрхшээлийг даван туулах ёстой. саад бэрхшээл альфа-задралын тохиолдолд зэрэг 6 MeV юм, гэхдээ α-тоосонцор доорх хонгилын магадлал маш хүнд бүтээгдэхүүн хуваах атом харьцуулахад нилээд их байдаг.

албадан доройтол

Илүү магадлалтай ураны бөөм хуваах үүдэлтэй байна. Энэ тохиолдолд эцэг, эх, цөм нейтрон нь цацрагаар боловсруулсан байна. эцэг эх нь шингээдэг бол тэд болзошгүй саадыг даван туулах хэрэгтэй 6 MeV хэтэрч болно энергийн хэлбэрээр заавал эрчим хүч гаргах үүрэг байна.

Нэмэлт Нейтрон эрчим хүчний боломжит саад даван туулахад хангалттай биш юм бол явдал нейтроны атомын салгах өдөөдөг чадвартай байхын тулд хамгийн бага кинетик энерги байх ёстой. ²³⁸ U нэмэлт нейтроны холбохыг эрчим хүчний тохиолдолд 1 MeV байхгүй байна. Энэ нь ураны бөөм хуваах нь кинетик энерги 1 MeV илүү зөвхөн нейтроныг үүдэлтэй гэсэн үг юм. Нөгөө талаас, ²³⁵ U изотоп нэг unpaired нейтроны байна. нь цөм нэмэлт шингээж үед энэ нь хоёр үүнийг бүрдүүлдэг болон нэмэлт холбохыг эрчим хүчний энэ цус ойртсоноос нь үр дүн юм. Энэ нь цөм болзошгүй саад, ямар ч нейтрон нь мөргөлдөж гарсан изотопын хэлтсийг даван туулах шаардлагатай эрчим хүчний хэмжээг гаргах хангалттай байдаг.

Бета муудах

хуваах урвал гурав, дөрвөн нейтрон аас ялгарч байгаа хэдий ч, хэлтэрхий ч тэдний тогтвортой isobars илүү нейтроныг агуулсан байдаг. Энэ нь цээжний хэсгүүдэд бета задрал хувьд ерөнхийдөө тогтворгүй байна гэсэн үг юм.

Жишээ нь, хэзээ ураны ²³⁸ U-ын цөм нь хэлтэс байдаг, А = 145 тогтвортой isobars ¹⁴⁵ Neodymium ND, хэсэг лантан Ла гурван үе шаттайгаар, тогтвортой nuclide хүртэл электрон болон neutrino цацруулсан аас цаг бүрт ¹⁴⁵ жижигрүүлэлтийн үүссэн байна гэсэн үг юм. А = 90 ⁹⁰ тогтвортой isobars циркон Zr, таван үе шатууд гинжин β-задрал руу маш цээжний хэсэг bromo Br ⁹⁰ жижигрүүлэлтийн юм.

Эдгээр гинжин β-муудах хол бараг электроны болон neutrino бүх явагддаг нэмэлт энерги ялгаруулдаг.

Цөмийн урвал: ураны хуваах

Тэдний хэтэрхий том тоо нейтрон цацрагаас Шууд nuclide цөм тогтвортой байдал эргэлзээтэй байдлыг хангах. Энд цэг нь ямар ч Кулоны repulsion байдаг, тиймээс нүүр эрчим хүчний эцэг эх улмаас нейтроны хадгалах хандлагатай байгаа юм. Гэсэн хэдий ч, энэ нь заримдаа тохиолддог. Жишээ нь эхний бета-задрал нь хуваах хэсэг Br ⁹⁰ krypton-90, гадаргын эрчим хүчийг даван туулах хангалттай энерги бүхий сэтгэл догдлон хүлээж мужид байрлах болно үйлдвэрлэж байна. Энэ тохиолдолд нейтрон цацраг нь krypton 89 бүрдүүлэх нь шууд гарч болно. Ингэснээр krypton-89 нь гурван шатанд хуваагддаг Энэ isobars, бета-ялзралын талаар хараахан тогтвортой иттри-89 орж чадахгүй байна бүхий л тогтворгүй байна.

Ураны хуваах: гинжин урвал

эрэгч урвалаас ялгарсан нейтронууд нь бусад эцэг, эх, цөм, дараа нь өөрөө үүдэлтэй хуваах хийгдэж шингээж болно. уран-238 гурван нейтрон, бага 1 MeV (- 158 MeV - ураны гол хуваагдлын дүнд гарсан эрчим хүчний ихэнх нь кинетик энерги эрэгч хэлтэрхий хөрвүүлж) илүү эрч гарч гарч тохиолдолд тэд энэ nuclide нь цаашид хэлтсийг хүргэж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч, ховор изотопын U ²³⁵ Эдгээр үнэгүй нейтронууд нь чухал ач холбогдолтой агууламж ²³⁵ U-ын бөөм баригдсан боломжтой бол, энэ нь үнэн хэрэгтээ хагарлыг үүсгэж болно оноос хойш энэ тохиолдолд ямар доорх хэлтэс үүдэлтэй биш юм ямар ч эрчим хүчний босго байдаг.

Энэ зарчим нь гинжин урвал юм.

Цөмийн урвалын төрөл

K байг - 1. Энэ тоо нь алхам н үйлдвэрлэсэн нейтроны тоо хамаарна - - гинжин алхам N-д fissile материалын дээжийг үйлдвэрлэсэн нейтрон, тайзан дээр үйлдвэрлэсэн нейтрон N тоонд хуваасан тоо, гол, шингээж 1 буй төсөлтэй хуваах өртөх магадлалтай байдаг.

• к <1 бол гинжин урвал нь ердөө л уур гарч байгаа бөгөөд үйл явц нь маш хурдан зогсоох болно. Энэ нь байгалийн онд юу болох ураны хүдэр, нь ²³⁵ U ^{агууламж} нейтрон энэ изотоп нь шингээх магадлал маш бага байдаг болохоор бага байна.

• к> 1, гинжин урвал fissile материалын бүх шиг урт өссөөр байх юм бол хэрэглэж байх болно (атомын бөмбөг). Энэ нь ураны-235 нь хангалттай өндөр агууламж авахын тулд байгалийн хүдэр баяжуулах замаар байна. Нейтрон шингээх магадлал, бөмбөрцөгийн радиус хамааралтай байдаг нь бөмбөрцөг хэлбэртэй жишээ утга к нэмэгдэх нь. Тиймээс U жин ураны (гинжин урвал) нь хуваагдлын дүнд нь зарим чухал массыг хэтрэхгүй байх ёстой тохиолдож болох юм.

• к = 1, дараа нь хяналттай урвал байгаа бол. Энэ нь хэрэглэж байгаа цөмийн реакторын. үйл явц нь нейтрон хамгийн шингээх кадми, эсвэл борын ураны саваа, дунд тархалтыг хяналтад байдаг (эдгээр элементүүд нь нейтроныг барих чадвартай байдаг). автоматаар к утга нь нэг тэнцүү хэвээр байхаар саваа хөдөлж хянагддаг ураны цөм хувааж.