3. Роль трития в ядерном оружии. Цели и физический смысл бустирования ядерного заряда.

Три́тий, символ T или ³H (сверхтяжёлый водород) — радиоактивный изотоп водорода, получается в ядерных реакциях. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов. В природе образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например азота. В процессе распада превращается в ³He с испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 6,5 кэВ.Тритий открыт английскими учеными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и П. Хартеком в 1934. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития нейтронами в ядерных реакторах по реакции .

Ядро трития называют тритоном и обозначают t. T_1\2 трития ≈ 12,5 лет ,используется в атомных бомбах чтобы убить радиацией больше людей

США: в центральной части в конструкцию атомн бомбы ввели 10 т D + T смеси, номинал: 20 кТ, эффект: как на 80 кТ. D+T→α +n+17,6 МэВ

Сразу по достижении критмассы пошла цепная реакция, получили нейтроны, которые будут делить любые примеси => коэффициент использования топлива ≈100%. Чтобы получить тритий: 1)нужно t= 10 кэВ, 2) получить n: ⁶Li +n=T

Бустирование –добавление D и Т с целью вызвать ранний всплеск (т. Яд.) нейтронов (временная зависимость процессов происх в бомбе после достижения критичности) Конструкция не чувствительна к точному включению инициатора.

К эф P

2

1

t

чтобы не было хлопка или проскока необходим нейтронный запас который заставит бомбу работать в нужный момент времени, бустированный узел лишает бомбы вероятностного характера действия

но необходимы были большие мощности→много хим взрывателя→большие размеры,но этот принцип лег в основу термояд оружия

Билет 2

1.Энергетический эквивалент массы. Энергия связи ядра и энергия связи на нуклон.

Атомная единица массы (а. е. м. или u) – единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углерода 12С, и применяемая в атомной и ядерной физике для выражения масс молекул, атомов, ядер, протона и нейтрона. 1 а.е.м. (u) ≈ 1.66054.10-27 кг. В ядерной физике и в физике элементарных частиц вместо массы m используют в соответствии с соотношением Эйнштейна Е = mс² её энергетический эквивалент mс², причём в качестве единицы энергии применяют 1 электронвольт (эВ) и его производные.

В энергетических единицах 1 а.е.м. (u)931.494 МэВ. Массы протона (m_p) и нейтрона (m_n) в атомных единицах массы и в энергетических единицах следующие: m_p ≈ 1.0073 u ≈ 938.272 МэВ/с2, m_n ≈ 1.0087 u ≈ 939.565 МэВ/с2. С точностью ~1% массы протона и нейтрона равны одной атомной единице массы (1 u).

Это средняя эн-я, кот приходится на 1 нуклон в ядре (кривая Бете-Вайцзекера)

Кривая не гладкая, т.к. четные массы всегда имеют большую энергию связей

Е_св ~ C_A² = A!/ (2!*(A-2)!) = (A*(A-1)*(A-2)!) / (2!*(A-2)!) = (A*(A-1))/2 A²/2 => Е_св /A ~ A =>

• Яд силы необычайно мощны по масштабу величин и короткодействующие => Яд силы облад св-вом насыщения

Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны). Для того, чтобы разделить ядро на составные нуклоны, нужно затратить определенную минимальную энергию Е_св, называемую энергией связи. При этом покоящееся ядро с массой М переходит в совокупность свободных покоящихся протонов и нейтронов с суммарной массой Zm_p + Nm_n. Энергия покоящегося ядра Мс². Энергия освобождённых покоящихся нуклонов (Zm_p + Nm_n)с². В соответствии с законом сохранения энергии Мс² + Е_св = (Zm_p + Nm_n)с². Или Е_св = (Zm_p + Nm_n)с² - Мс². Поскольку Е_св > 0, то М < (Zm_p + Nm_n), т.е. масса, начального ядра, в котором нуклоны связаны, меньше суммы масс свободных нуклонов, входящих в его состав.

Е_св растёт с увеличением числа А нуклонов в ядре (А = Z + N). Удобно иметь дело с удельной энергией связи = Е_св /A, т.е. средней энергией связи, приходящейся на один нуклон. Для большинства ядер 8 МэВ (1 МэВ = 1.6.10-13 Дж). Для разрыва химической связи нужна энергия в 10⁶ раз меньше.

²⁰Ne => я = 0,1724 – дефект массы

Е_св = 931 * ( я)  ²⁰Ne  160 МэВ  Е_св /A ~ 8МэВ

Зависимость удельной энергии связи ядра от числа нуклонов А в стабильных ядрах