Цепные ядерные реакции
Цепные ядерные реакции — это ядерные реакции, в которых частицы, вызывающие их, образуются и как продукты этих реакций. Такой реакцией является деление урана и некоторых трансурановых элементов (например, 
) под действием нейтронов. Впервые она была осуществлена Э. Ферми в 1942 г. После открытия деления ядер У. Зинн, Л. Силард и Г. Н. Флеров показали, что при делении ядра урана 
вылетает больше одного нейтрона 
. Здесь 
и 
— осколки деления с массовыми числами от 90 до 150, 
— число вторичных нейтронов.
Для течения цепной реакции необходимо, чтобы среднее число освобождённых нейтронов в данной массе урана не уменьшалось со временем либо чтобы коэффициент размножения нейтронов 
был больше единицы или равен ей.
Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов в каком-либо поколении к числу нейтронов предшествующего поколения. Под сменой поколений понимают деление ядер, при котором поглощаются нейтроны старого поколения и рождаются новые нейтроны.
Если 
, то число нейтронов увеличивается с течением времени или остаётся постоянным, и цепная реакция идёт. При 
число нейтронов убывает, и цепная реакция невозможна.
В силу ряда причин из всех ядер, встречающихся в природе, для осуществления цепной ядерной реакции пригодны лишь ядра изотопа 
. Коэффициент размножения определяется: 1) захватом медленных нейтронов ядрами c последующим делением и захватом быстрых нейтронов ядрами и 
, также с последующим делением; 2) захватом нейтронов без деления ядрами урана; 3) захватом нейтронов продуктами деления, замедлителем и конструктивными элементами установки; 4) вылетом нейтронов из делящегося вещества наружу.
Лишь первый процесс сопровождается увеличением числа нейтронов. Для стационарного течения реакции должно быть равно 1. Уже при 
почти мгновенно произойдёт взрыв.
Образование плутония. В результате захвата изотопом урана нейтрона образуется радиоактивный изотоп 
с периодом полураспада 23 мин. При распаде возникает первый трансурановый элемент нептуний:
-Радиоактивный нептуний (с периодом полураспада около двух дней), испуская электрон, превращается в следующий трансурановый элемент — плутоний:
Период полураспада плутония 24 000 лет, и его важнейшим свойством является способность делиться под влиянием медленных нейтронов так же, как и изотоп 
. С помощью плутония может быть осуществлена цепная реакция с выделением огромного количества энергии.
Цепная реакция сопровождается выделением огромной энергии: при делении каждого ядра выделяется 200 МэВ. При делении 1 г ядер урана выделяется такая же энергия, как при сжигании 3 т угля или 2,5 т нефти.
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Законы сохранения заряда, массового числа и энергии в физике |
| Деление и синтез ядер в физике |
| Система отсчёта в физике |
| Поступательное движение в физике |
