Cтраница 1
Выделяющиеся нейтроны захватываются другими ядрами урана или плутония, и при определенных условиях происходит деление последних. Каждый нейтрон может вызвать деление одного ядра урана или плутония. Поэтому число нейтронов, возникающих в результате деления, возрастает в геометрической прогрессии. Этот процесс и используется при получении атомной энергии. [1]
Для осуществления цепного процесса нужно, чтобы выделяющиеся нейтроны были способны при поглощении их другими ядрами урана возбуждать деление этих ядер. В этом случае решающее значение приобретает соотношение между энергией поглощения нейтрона, его кинетической энергией и энергией, необходимой для возбуждения процесса деления. [2]
Фотонейтронный метод основан на образовании нейтронов под воздействием фотонов высокой энергии на ядра химических элементов. Выделяющиеся нейтроны регистрируют с помощью нейтронных счетчиков. [3]
В процессе деления ядра урана или плутония, вызванного захватом нейтрона, происходит выделение некоторого числа ( от двух до трех) нейтронов. Выделяющиеся нейтроны захватываются другими ядрами урана или плутония, и при определенных условиях происходит деление последних. Каждый нейтрон может вызвать деление одного ядра урана или плутония. Поэтому число нейтронов, возникающих в результате деления, возрастает в геометрической прогрессии. Этот процесс и используется при получении атомной энергии. [4]
Уран-235 - единственный встречающийся в природе делящийся изотоп. Число выделяющихся нейтронов различно и зависит от того, какая образуется пара продуктов деления. Соответствующее выделение энергии может быть вычислено из потери массы, найденной по разности массы урана-235 плюс масса нейтрона и массы продуктов деления плюс масса выделившихся нейтронов. [5]
В данном конкретном процессе деления выделяются два нейтрона, но для 2giU возможны многие другие процессы распада с разными числами нейтронов. Средним числом выделяющихся нейтронов является 2 5, и в общем случае они могут вызвать расщепление других ядер. Таким образом, становится возможной самоподдерживающаяся ядерная цепная реакция, выделение энергии в результате которой очень незначительно. Для поперечного сечения деления ядра gaU ( 580 барн) можно рассчитать, что это число медленных нейтронов может вызвать деление 15 кг изотопа izU с выделением энергии 3 - 1010 ккал. Так как это число ( 85) актов деления может произойти менее чем за 1 10 - 6 сек, то выделение такого огромного количества энергии происходит почти мгновенно и приводит к сильному взрыву. [6]
Выделение нейтронов при процессе деления само по себе еще не обеспечивает самопроизвольного протекания цепной реакции. Необходимо, чтобы выделяющиеся нейтроны не израсходовались на другие процессы. Весь процесс должен быть поставлен в такие условия, чтобы была исключена или в должной степени уменьшена возможность непроизводительной ( в отношении осуществления процессов деления) потери этих нейтронов. В противном случае цепная реакция будет тормозиться и может полностью прекратиться. [7]
В реакторах любого типа определяющими физическими процессами являются нейтронно-ядерные реакции, приводящие к выделению энергии в его активной зоне, и отвод от этой зоны тепла, используемого затем для получения электроэнергии. Работающий реактор поддерживается в критическом состоянии, когда число выделяющихся нейтронов таково, что вырабатываемая мощность практически не зависит от времени. В под критическом режиме нейтронов появляется меньше, чем теряется, и реакция деления быстро затухает. В надкритическом состоянии, наоборот, нейтронный выход слишком велик, и это может привести к разогреву и взрыву активной зоны. [8]
Кроме огромной выделяющейся энергии, значение процессов деления состоит еще и в том, что индуцированное нейтронами деление само по себе не затухает. В процессе деления, инициированном ейтронами, происходит выделение нейтронов; при делении 235U выделяется в среднем 2 5 нейтронов на один акт деления. Если аждый из выделяющихся нейтронов приведет к дополнительному акту деления, то, очевидно, что возникнет цепная реакция. Однако, если средний свободный пробег нейтронов будет настолько велик, что возникнет возможность ухода нейтронов из системы, то реакция прекратится. Следовательно, для самоподдерживания реакции необходимо, чтобы в среднем один нейтрон каждого деления вызывал другое деление. Таким образом, существует минимальный, или критический размер расщепляющегося материала, меньше которого реакция несамоподдерживается, другими словами, вероятность ухода нейтрона становится больше, чем вероят-ость индуцирования нового акта деления. Если две докритиче-ские массы свести вместе, что получится критическая или сверхкритическая масса, что приведет к протеканию цепного процесса - к. [9]
Кроме огромной выделяющейся энергии, значение процессов деления состоит еще и в том, что индуцированное нейтронами деление само по себе не затухает. В процессе деления, инициированном ейтронами, происходит выделение нейтронов; при делении 235U выделяется в среднем 2 5 нейтронов на один акт деления. Если каждый из выделяющихся нейтронов приведет к дополнительному акту деления, то, очевидно, что возникнет цепная реакция. Однако, если средний свободный пробег нейтронов будет настолько велик, что возникнет возможность ухода нейтронов из системы, то реакция прекратится. Следовательно, для самоподдерживания реакции необходимо, чтобы в среднем один нейтрон каждого деления вызывал другое деление. Таким образом, существует минимальный, или критический размер расщепляющегося материала, меньше которого реакция несамоподдерживается, другими словами, вероятность ухода нейтрона становится больше, чем вероятность индуцирования нового акта деления. Если две докритиче-ские массы свести вместе, что получится критическая или сверхкритическая масса, что приведет к протеканию цепного процесса - к ядерному взрыву. [10]
Кроме огромной выделяющейся энергии, значение процессов деления состоит еще и в том, что индуцированное нейтронами деление само по себе не затухает. В процессе деления, инициированном нейтронами, происходит выделение нейтронов; при делении 235U выделяется в среднем 2 5 нейтронов на один акт деления. Если каждый из выделяющихся нейтронов приведет к дополнительному акту деления, то очевидно, что возникнет цепная реакция. Однако если средний свободный пробег нейтронов будет настолько велик, что возникнет возможность ухода нейтронов из системы, то реакция прекратится. Следовательно, для самоподдерживания реакции необходимо, чтобы в среднем один нейтрон каждого деления вызывал другое деление. [11]
Кроме огромной выделяющейся энергии, значение процессов деления состоит еще и в том, что индуцированное нейтронами деление само по себе не затухает. В процессе деления, инициированном яейтронами, происходит выделение нейтронов; при делении 235U выделяется в среднем 2 5 нейтронов на один акт деления. Если аждый из выделяющихся нейтронов приведет к дополнительному акту деления, то, очевидно, что возникнет цепная реакция. Однако, если средний свободный пробег нейтронов будет настолько велик, что возникнет возможность ухода нейтронов из системы, то реакция прекратится. Следовательно, для самоподдерживания реакции необходимо, чтобы в среднем один нейтрон каждого деления вызывал другое деление. Таким образом, существует минимальный, или критический размер расщепляющегося материала, меньше которого реакция несамоподдерживается, другими словами, вероятность ухода нейтрона становится больше, чем вероятность индуцирования нового акта деления. Если две докритиче-ские массы свести вместе, что получится критическая или сверхкритическая масса, что приведет к протеканию цепного процесса - к ядерному взрыву. [12]
Превращение элементов за счет деления ядра: из тяжелого урана образуются элементы со средним зарядом ядра - барий и криптон ( но не золото. Поглотив тепловой нейтрон, ядро урана-235, пересыщенное нейтронами, лопается. Образуются два новых атомных ядра элементов со средней массой. Выделяющиеся нейтроны вызывают деление ядра следующих атомов урана-235. [13]
Па один затраченный нейтрон образуется 2 - 3 новых нейтрона, которые могут бомбардировать другие ядра урана и вызывать все возрастающее деление ядер. Возникает цепная реакция деления ядер урана, что имеет место в атомной бомбе. Выделение энергии ( при распаде 1 г - 35U ее выделяется 7 5 - Ю7 кДж) в этом случае носит взрывной характер. Но эту реакцию можно регулировать, меняя число выделяющихся нейтронов. Достигается это в атомных реакторах, в которые вводят кадмиевые стержни, обладающие свойством поглощать нейтроны. В атомных реакторах цепные реакции деления ядер становятся управляемыми. [14]
На один затраченный нейтрон образуется 2 - 3 новых нейтрона, которые могут бомбардировать другие ядра урана и порождать все возрастающее деление ядер. Возникает цепная реакция деления ядер урана, что имеет место в атомной бомбе. Выделение энергии ( при распаде 1 г 23BU ее выделяется 7 5 - 1 07 кДж) в этом случае носит взрывной характер. Но эту реакцию можно регулировать, меняя число выделяющихся нейтронов. Достигается это в атомных реакторах, в которые вводят кадмиевые стержни, обладающие свойством поглощать нейтроны. В атомных реакторах цепные реакции деления ядер становятся управляемыми. [15]