Hasadási urán atommag
Felosztása a mag - egy nehéz atom hasító két fragmentumra körülbelül azonos tömegű, felszabadítása követ nagy mennyiségű energiát.
A felfedezés a maghasadás kezdete egy új korszak - „atomkorszak”. A lehetséges felhasználási lehetőségeire és az egyensúlyt a kockázatot, hogy részesüljenek a használatát, nem csak adott okot, hogy sok szociológiai, politikai, gazdasági és tudományos eredmények, hanem egy komoly probléma. Még tisztán tudományos szempontból a maghasadás folyamat teremtett számos rejtvények és a szövődmények és a teljes elméleti magyarázata, egy dolog a jövőben.
Megosztás - jótékony
kötési energia (nukleonpáronként) különböznek a különböző magok. Nehezebb alacsonyabb kötési energia, mint közepén található a periódusos rendszer.
Ez azt jelenti, hogy nehéz magok, amelyekben a atomszáma nagyobb, mint 100, előnyösen osztva két kisebb fragmentumot, ezáltal felszabadítja energia alakul át kinetikus energia a fragmentumok. Ezt a folyamatot nevezik a maghasadás.
Összhangban a stabilitási görbe, ami azt mutatja, a függőség a protonok száma a stabil nuklidok neutron nehezebb mag inkább egy nagyobb neutronok száma (szemben a protonok száma), mint könnyebb. Ez arra utal, hogy amellett, hogy a hasítási folyamat bocsát néhány „tartalék” neutronokat. Ezen felül, akkor is átveszi néhány energia szabadul fel. Tanulmány hasadási urán atomok azt mutatta, hogy ez a generál egy neutron 3-4: U → 238 145 90 La + Br + 3n.
Az atomi száma (és az atomtömeg) a fragmens nem felével egyenlő a atomtömege a szülő. A különbség a tömegek atomok eredményeként kialakult hasítás általában körülbelül 50. Azonban, ennek az az oka még nem teljesen világos.
A kötési energiák 238 U, 145 La Br és 90. 1803, 1198 és 763 MeV rendre. Ez azt jelenti, hogy az energia felszabadul urán hasadási egyenlő 1198 + 158 = 763-1803 MeV reakciójával képződött.
A spontán maghasadás
spontán hasító eljárások ismertek a természetben, de ezek nagyon ritkák. Az átlagos élettartama ez a folyamat körülbelül 10 17, és, például, az átlagos élettartama alfa-bomlás a radionuklid körülbelül 10 11.
Ennek az az oka az, hogy annak érdekében, hogy külön két részre, a mag először deformálódnak (stretch) egy ellipszis formájú, majd, mielőtt a végső hasítási két fragmentumra alkot „nyak” közepén.
potenciálfal
A deformált állapotban középpontjában a két erő. Egyikük - a megnövelt felületi energia (felületi feszültség folyadék cseppecskék magyarázza annak gömb alakú), és a másik - a Coulomb-taszítás a hasadási. Együtt termelnek potenciális akadályt.
Mivel abban az esetben, alfa-részecske előfordulnak spontán hasadási urán atommagok, a fragmenseket kell leküzdeni ezt a segítségével akadályt kvantum alagút. A sorompó körülbelül 6 MeV, mint abban az esetben az alfa-bomlás, de a valószínűsége tunneling az α-részecskék jóval nagyobb, mint a sokkal nehezebb terméket hasító atom.
kénytelen lebomlás
Sokkal valószínűbb indukált hasadás urán atommag. Ebben az esetben a szülő sejtmagot neutronokkal sugározzák. Ha a szülő azt elnyeli, akkor óhatatlanul kiadja a kötési energia formájában a vibrációs energia, amely meghaladhatja a 6 MeV leküzdéséhez szükséges potenciális akadályt.
Ahol további neutron energia nem elegendőek ahhoz, hogy a potenciális akadályt, a beeső neutron kell egy minimális kinetikus energia annak érdekében, hogy képesek indukálni a felosztása az atom. Abban az esetben, 238 U további neutron kötési energia hiányzik mintegy 1 MeV. Ez azt jelenti, hogy a hasadási urán atommag indukált csak neutronok mozgási energiával nagyobb, mint 1 MeV. Másrészt, az U-235 izotóp van egy páratlan neutron. Amikor egy atommag elnyeli kiegészítő, alkot vele egy pár, és egy további kötési energia eredményeként a párosítás. Ez elegendő ahhoz, hogy kiadja a szükséges energia, hogy felszámolja a potenciális akadályt az atommag és felosztása izotópok történt ütközés minden neutron.
béta-bomlás
Annak ellenére, hogy a hasadási reakció által kibocsátott három vagy négy neutronok, fragmensek tartalmaznak még több neutron van, mint a stabil izobár. Ez azt jelenti, hogy a hasítási fragmenseit általában instabilak képest béta-bomlás.
Például, ha van egy részlege a nucleus urán 238 U, stabil izobár A = 145 145 neodímium Nd, ami azt jelenti, hogy a fragmens lantán La 145 szakadások három szakaszra, minden egyes alkalommal sugárzó elektron és egy neutrínó, amíg stabil nuklid képződik. Stabil isobar, ahol A = 90 90 Zr cirkóniumot, így hasítási fragmensét bróm Br 90 szakadások öt zónára láncú β-bomlás.
Ezek a lánc β-bomlás bocsátanak ki extra energiát, amely elviszik szinte az összes elektron és egy neutrínó.
Magreakciók: hasadási urán
Közvetlen nuklidnak neutronsugárzás túl nagy számban, hogy biztosítsák a stabilitást a nucleus nem valószínű. Itt a lényeg az, hogy nincs Coulomb-taszítás, és így a felületi energia hajlamos megtartani a neutron miatt a szülő. Mindazonáltal, ez néha előfordul. Például, a hasadási fragmens Br 90 az első béta-bomlás termel kripton-90, amely elhelyezkedhet a gerjesztett állapotban elegendő energiával, hogy legyőzni a felületi energia. Ebben az esetben a neutronsugárzás előfordulhat közvetlenül alkotnak kripton-89. Ez isobar továbbra is instabil képest béta-bomlás még nem megy a stabil ittrium-89 úgy, hogy a kripton-89 három részre osztja.
Az urán hasadási: Chain Reaction
Kibocsátott neutronok a hasítási reakció által elnyelt a másik szülő-mag, amely azután megy öngerjesztő hasadási. Abban az esetben, urán-238 három neutronok, felmerülő ki energiák kevesebb, mint 1 MeV (a felszabaduló energia a hasadási urán mag - 158 MeV - többnyire alakítjuk kinetikus energia hasítási fragmensek), így nem okoznak további felosztása e nuklid. Azonban, ha egy jelentős koncentrációban ritka U 235 izotóp ezeket a szabad neutronok is elfoglalták a magok 235 U, akkor valóban okozhat hasítás, hiszen ebben az esetben nincs energia küszöb, amely alatt a szétválás nem indukálódik.
Ez az elv láncreakció.
Típusai Magreakciók
Legyen k - a neutronok száma előállított egy mintában a hasadóanyag lépésben N a lánc, osztva a neutronok száma lépésben előállított n - 1. Ez a szám függ a neutronok száma lépésben előállított n - 1, elnyeli a mag, amely lehet alávetni indukált hasadás.
• Ha k <1, то цепная реакция просто выдохнется и процесс остановится очень быстро. Именно это и происходит в природной урановой руде, в которой концентрация 235 U настолько мала, что вероятность поглощения одного из нейтронов этим изотопом крайне ничтожна.
• Ha k> 1, akkor a láncreakció tovább fog növekedni, amíg az összes hasadóanyag nem fogja használni (az atombomba). Ez úgy érhető el gazdagítja a természetes érc szerezni megfelelően magas koncentrációban tartalmazza urán-235. A gömb alakú minta k érték növekszik a valószínűsége neutronbefogási, amely függ a gömb sugarának. Ezért U tömeg meg kell haladnia egy bizonyos critical mass a hasadási urán (láncreakció) előfordulhat.
• Ha k = 1, akkor van egy szabályozott reakció. Ezt alkalmazzák a nukleáris reaktorok. A folyamatot úgy szabályozzuk közötti megoszlás urán rudak kadmium vagy bór, amelyek abszorbeálják a neutronok (ezek az elemek képesek megragadni neutronok). Felosztása urán magok azt automatikusan vezérelt mozgatásával a rúd úgy, hogy a K-érték egyenlő marad az egyik.
