Доля - нейтрон
Cтраница 4
О чем говорит этот постепенный рост доли нейтронов по мере увеличения заряда ядра. По-видимому, в тяжелых атомных ядрах развиваются настолько большие силы отталкивания между протонами, что изотопы с N / Zl оказываются крайне неустойчивыми. Относительно стабильны только те изотопы плеяды, в которых доля нейтронов достаточно велика. Нейтроны как бы цементируют ядро - возникают дополнительные силы взаимодействия нейтронов друг с другом и с протонами. [46]
Эта величина равна отношению числа N нейтронов, получившихся в результате деления, к числу N нейтронов, вызвавших деление ядер: К N / N. Иными словами, коэффициент размножения нейтронов равен отношению числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов предшествующего поколения. Характер развития ядерной реакции деления зависит от того, какая доля нейтронов, испускаемых при делении ядер, используется для последующего деления. При К 1 реакция не может быть цепной. [47]
 |
Схема уранового реактора. [48] |
Часть нейтронов, образующихся при делении ядер урана, поглощается ядрами 238U, а также ядрами атомов других веществ, содержащихся в реакторе ( например, ядрами осколков деления), другая диффундирует за пределы котла. Однако потери нейтронов через поверхность реактора все же настолько велики, что существуют ( как и в случае цепной реакции в чистом 235U) некие критические размеры реактора, ниже которых цепная реакция в нем осуществлена быть не может. Ясно, что при увеличении размеров относительная доля нейтронов, захватываемая ядрами веществ реактора ( объемный эффект, пропорциональный убу линейных размеров), увеличивается, а доля нейтронов, уходящих из реактора через его поверхность ( эффект, пропорциональный квадрату линейных размеров), уменьшается. [49]
В отличие от нейтронного размножителя ядерный реактор - критическая система, в которой осуществляется самоподдерживающаяся, управляемая цепная реакция деления ядер урана. Спектр нейтронов, выделяющихся в процессе деления, заключен в широком энергетическом интервале от небольших энергий вплоть до 25 Мэв. Средняя энергия нейтронов деления равна примерно 2 Мэв, а наиболее вероятная энергия - 0 72 Мэв. Доля нейтронов с энергией более 0 1 Мэв составляет около 99 % общего потока нейтронов деления; 66 % потока лежит между 0 5 - 3 Мэв. Выше 3 Мэв поток нейтронов уменьшается почти экспоненциально с ростом энергии. [50]
Нейтроны, проходя через вещество, практически не взаимодействуют с электронной оболочкой атомов, так как они не обладают электрическим зарядом. Взаимодействие, обусловленное наличием у нейтрона магнитного момента, ничтожно. Нейтроны поглощаются либо рассеиваются при столкновении с ядрами. Обозначим через ц долю нейтронов, устраненных из пучка на пути, равном единице длины. Повторяя рассуждения, приведенные в § 14 гл. [51]
Некоторые комбинации протонов и нейтронов способны в течение длительного времени существовать без изменений. Такие атомные ядра называются стабильными. Эти ядра называются радиоактивными. С возрастанием атомного номера ядра возрастает и доля нейтронов в ядре, необходимых для того, чтобы оно оставалось стабильным. Ядро урана содержит, например, 92 протона и для стабильности ему требуется 138 нейтронов. Изотопы урана с большим числом нейтронов радиоактивны, их ядра нестабильны. [52]
Физическая картина в общем выглядит следующим образом. Однако, когда в игру входят релятивистские электроны, баланс смещается. Доля нейтронов по отношению к протонам в ядре увеличивается ( из-за обратного / 3-распада), и кулоновские силы начинают играть менее заметную роль. Отсюда возникает тенденция к образованию больших ядер. Когда плотность возрастает до - 4 1011 г / см3, отношение п / р достигает критической величины. Любое дальнейшее увеличение плотности ведет к образованию нейтронных капель, т.е. к появлению двухфазной системы, где сосуществуют электроны, ядра и свободные нейтроны, которые совместно определяют состояние с наинизшей энергией. Повышение плотности сверх 4 1011 г / см3 ведет к увеличению отношения нейтроны - протоны и появлению все большего количества свободных нейтронов. Наконец, когда плотность превышает примерно 4 1012 г / см3, нейтроны создают большее давление, чем электроны. Таким образом, нейтроны начинают играть главную роль, и среду можно рассматривать как одно громадное ядро с плотностью несколько ниже нормальной ядерной. [53]
Для пыли и при определенном выборе начальных условий выше выписана формула (23.15.5), показывающая, как меняется показатель в космологическом решении. Для ТБД уравнение состояния Рк / 3 является особым. В первом варианте теории с постоянными массами элементарных частиц и с временами, измеренными по атомным часам, суть изменений нуклеосинтеза сводится к тому, что в космологии в ТБД ускоряется темп космологического расширения. Но мы знаем, что ускоренное расширение приводит к увеличению доли нейтронов, выживающих после адронной эры. При увеличении скорости расширения в s раз при s от 10 до 1000 содержание гелия оказывается больше 409, что недопустимо. Конкретно Дикке отстаивает скалярно-тензорную космологическую модель с sl 5 - l06 ( соответствующую ю5), с практически нулевым содержанием гелия. Однако если ю6 ( как указывают, по-видимому, небесно-механические и радиоизмерения в Солнечной системе), то в космологии возникнут трудности. [54]
Страницы: 1 2 3 4