Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1.doc
Скачиваний:
349
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
9.58 Mб
Скачать

8.3. Реакцiя подiлу важких ядер. Ланцюгова ядерна реакцiя. Коеф. Розмноження. Ядернi реактори, енергетика.

У 1938р. нім. Фізики Ган і Штрасман, опромінюючи нейтронами U, виявили у продуктах реакції елемент барій. Пізніше це було підтверджено іншими вченими. Аналізуючи це, дійшли висновку, що ядро 238U має незначну стійкість, а після захоплення 10n може / на 2 ядра-уламки, приблизно однакового розміру. Через 2 роки Флеров і Петржак виявили, що ядра 238U можуть / спонтанно. Перiод пiврозпаду спонтанного подiлу U виявився 8*1015 pоків.

Пiзнiшi дослiдж. пiдтвердили, що ядро U пiд дiєю нейтронiв / на 2 частини, вiдношення мас яких можуть бути дуже рiзними. Bcix їx ~ 80. Однак, найiмовiрнiшим є подiл ядер урану на уламки, мaси яких вiдносяться як 2:3.

Важливим результатом подiлу важких ядер є вивiльнення величезної внутрiядерної Е. При поділі ядра на 2 уламки змін. поверхнева Еп=а2А2/3 і кулонівська Ек= а3Z2 / А1/3, при чому кулон. зменш., а поверхн. збільш. Поділ можливий коли Е, що вивільняється при поділі Е>0. Е= а3Z12 / А11/3*0,37 - а2А12/3*0,26>0,

тут А1=А/2, Z1= Z/2.Поділ вигідний, коли Z2/А>17, вел. Z2/А наз. парам. ділимості, він проп. Е, що вивільняється при поділі.

В процесi подiлу ядро змiнює форму - послiдовно проходить через наступні стадії : шар, елiпсоїд, гантеля, два грушеподiбних уламки, два сферичнi уламки.

Виявлення факту вивiльнення нейтронiв у реакцiях подiлу важких ядер вiдкрило проблему здiйсн. ланцюговоi ядерної реакції та здобуття величезної ядерної Е для практичних цiлей. Дослiднi данi свiдчать , що ланцюгову ядерну реакцiю в U можна здій. 2 способами: з викор. чистого 235U або природнього U, проте iз забезпеченням таких умов, за яких коеф. розмно:ження нейтронiв k = Ni /Nі-1 (вiдношення числа 10n Nі , якi зумовлюють подiл ядер на одному з етапiв реакцiї , до числа Ni-1 , що спричиняють подiл на попередньому етапi реакцiї) був би не меншим, нiж 1. 1-ий спосiб здiйсн. ланцюгової реакцiї було викор. для виготовлення атомної бомби, 2-ий - для побудови ядерних pеакторів. Вiдокремлення 235U вiд природного 238U завдяки їх однаковим хiм. власт. становить значнi труднощi. Серед рiзних методiв подiлу iзотопiв найефективнiшими є методи мас-спектрографа i метод газової дифузiї.

Ланцюгова реакцiя в чистому 235U може розвиватися лише при певнiй його к-тi. При незначній його к-ті нейтрони від розпаду одного ядра можуть вилітати назовні та не влучати в інші ядра. Мiнiмальну к-ть 235U, при якiй може розвиватися ланцюгова реакцiя, наз. критичною За. розрахунками Гейзенберга для 235U вона ~ 9 кг. При перевищеннi критичноi маси 235U або нейтрони розмножуються настiльки швидко, що ланцюгова реакцiя набирає характер вибуху. Останнiй виникає сам по собi завдяки довiльному розпаду урану або ж потраплянню у нього нейтронiв з космiчного промiння. Тому зберiгати 235U можна лише в к-тi, меншiй вiд критичноi.

Ядерним реактором наз. установку, в якiй здiйсн. керована за швидкiстю перебiгу ланцюгова ядерна реакцiя. Сучаснi реактори працюють на природному U, збагаченому нуклiдом 235U або плутонiєм, i на сповiльнених нейтронах. Істотну роль для здiйсн. ланцюговоi реакцiї вiдiграють розмiри реактора. Адже нейтрони з моменту утв. до їх захоплення проходять значнi вiдстанi - в середньому до кiлькох метрів. Тому при малих розмiрах реактора вихiд нейтронiв за його межi може бути настiльки значним, що ланцюгова реакцiя не розвиватиметься. Для кожного реактора існує деякий критичний розмiр, починаючи з якого він може працювати. На розмiр i режим роботи реактора сильно впливає вибiр сповiльнювача нейтронiв. Хорошими є 21Н (D) або поєднанi з ним важка вода D20, графiт i берилiй.

В Україні на атомних електростанціях викор. реактори водо-водяного типу(з потужністю 1000МВт). В цих реакторах швидкі нейтрони поділу сповільнюються у воді, яка одночасно є і теплоносієм.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]