но важным является то, что при делении каждого ядра высвобождается несколько нейтронов, в среднем 2,5. Большинство нейтронов испускается мгновенно за время 10-14с, часть их (около 0,75 %, так называемые запаздывающие) испускается с запозданием от 0,05 с до 1 мин. При делении ядра U выделяется большое количество энергии Е = 200 МэВ и вылетают вторичные нейтроны (приблизительно 2,5).

4.3. Цепная реакция. Коэффициент размножения нейтронов

То обстоятельство, что в результате деления ядер возникает большое число вторичных нейтронов, позволяет осуществить цепную реакцию и сделать возможным практическое использование ядерной энергии.

Рассмотрим идеализированную схему цепной реакции. Пусть в неограниченной среде, содержащей U235 , под действием бомбардировки первичного нейтрона ядро урана делится на два новых ядра и при этом в среднем вылетают два вторичных нейтрона (1-е поколение). Пусть эти нейтроны вступают в новую реакцию и вызывают деление двух новых ядер урана, в результате чего во втором поколении образуется четыре нейтрона. Они в следующем поколении вызовут деление ядер урана и образование восьми нейтронов. В 4-м поколении образуется 16 нейтронов. Таким образом количество нейтронов непрерывно возрастает (рис. 21).

Рассмотрим, какая энергия выделяется при идеальной цепной реакции.

Пусть k –число поколений нейтронов. Тогда число нейтронов, образовавшихся в k-м поколении, будет равно N = 2k. Оценим, какая энергия выделяется при идеализированной цепной реакции. Известно, что время жизни одного поколения нейтронов составляет 10-7 – 10-8с. Поэтому, например, на 80-е поколение потребуется всего лишь 10-5 – 10-6с. За это время в урановой среде образуется порядка 280 ≈1024 вторичных нейтронов, которые вызовут деление

1024 ядер U235 или примерно 140г массы U235 , и высвобождается энергия, равная 3·1013Вт·с. Эта энергия соответствует сжиганию 1000 тонн нефти. Если отсутствует препятствие дальнейшему развитию реакции, то число нейтронов через 10-3с составит 1072.

79