FundInt / Лекции профессора Б.С. Ишханова 2009 / pdf / l_12
.pdf
Барьер деления
В процессе деления форма ядра изменяется от сферически-симметричной к вытянутому эллипсоиду вращения. При условии, что объем ядра не изменяется, величины большой a и малой b осей ядерного
эллипсоида можно выразить через параметры деформации ε.
a = R(1+ε) |
b = |
R |
|
|
|
|||
|
|
a |
|
|||||
1+ |
ε |
|||||||
|
|
|
|
|
b |
|||
V |
= 4πab2 |
= 4πR2 . |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||
эллипс |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Поверхностная Eпов и кулоновская Eкул энергии
ядерного эллипсоида при небольших параметрах деформации ε.
Епов = E |
1+ |
2 ε2 |
|
Екул = E |
1− |
1 ε2 |
|
пов |
5 |
|
кул |
5 |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Изменение поверхностной и кулоновской энергий при переходе от сферической формы к эллипсоиду
Eкул + Eпов = Eпов + Eкул + ε52 (2Eпов −Eкул).
Барьер деления возникает в случае, когда
2Eпов −Eкул >0.
При Z2 > 48 барьер деления исчезает. Ядра становятся
A
неустойчивыми к мгновенному спонтанному делению.
Z2 |
< |
2β |
= 48 |
Z =125 |
|
A |
γ |
||||
|
|
|
Барьер деления Qf
Зависимость формы и высоты барьера деления Qf
от величины параметра делимости Z 2 .
A
Нейтроны
деления
Спектрнейтроновделения
В среднем в каждом акте деления испускается 2-3 мгновенных нейтрона. Энергетический спектр мгновенных нейтронов непрерывный с максимумом около 1 МэВ. Испускание более одного нейтрона в каждом акте деления дает возможность получать энергию за счет цепной ядерной реакции деления.
Небольшая доля (≈ 1%) нейтронов испускается
с некоторым запаздыванием относительно момента деления — запаздывающие нейтроны.
Пример.
Запаздывающиенейтроныделения 87Kr
t1 2 =55.6 c
8735 Br
70%
|
|
n |
|
n |
|
|
6,1 МэВ |
|
n |
||||
|
|
|
|
|
||
30% |
2,1 |
МэВ |
||||
|
||||||
|
|
|||||
8636 Kr
76 мин. |
5·1010 лет |
8736 Kr |
|
3787 Rb |
87 |
|
38Sr |
Запаздывающие нейтроны испускаются осколками, оказавшимися в результате β − -распада в состояниях
с энергией возбуждения, превышающей энергию отделения нейтрона Bn . Для делящихся ядер имеется несколько групп запаздывающих нейтронов, различающихся периодами полураспада. Группа нейтронов с наибольшим периодом полураспада связана с образованием ядра 87Br. Это ядро в
результате β-распада ( t1
2 = 55.6 с) образует ядро 87Kr.
В 70% случаев распада ядро 87Kr образуется с энергией возбуждения больше 2.1 МэВ, что достаточно для испускания нейтронов. В результате вылета нейтрона из ядра 87Kr образуется стабильное ядро 86Kr, имеющее полностью заполненную нейтронную оболочку с N = 50.
Число нейтронов деления
Зависимость среднего числа мгновенных нейтронов от энергии нейтронов, вызывающих деление.
Отношение N/Z
Отношение числа нейтронов N к числу протонов Z в зависимости от массового числа A для ядер долины стабильности
Радиоактивность осколков деления
23592 U +n → 23692 U → 3895Sr + 13954 Xe +2n
NZ =1+0.015A2 / 3
A = 95
38 |
Sr → |
Y → |
40 |
Zr → |
41 |
Nb → |
42 |
Mo |
|
24.4с |
39 |
10.4м |
64д |
35д |
|
||||
A =139
54 Xe → 55Cs →56 Ba →La |
||
39.7с |
9.3м |
83.1м |
Образующиеся в результате деления осколки сильно перегружены нейтронами. Поэтому происходит последовательный β- распад осколков деления, пока не восстановится баланс между числом нейтронов и протонов в ядре характерный для стабильных ядер.
Энергия деления
Продукты распада |
Энергия |
|
деления, |
|
МэВ |
Кинетическая энергия |
167 |
осколков |
|
Мгновенные нейтроны |
5 |
Электроны β-распада |
5 |
Антинейтрино |
10 |
β-распада |
|
Мгновенное |
7 |
γ-излучение |
|
γ-излучение продуктов |
6 |
распада |
|
|
|
Полная энергия |
200 |
деления |
|
Цепнаяреакция
деления