Вероятность - захват - нейтрон
Cтраница 3
Получившийся в результате реакции второй трансурановый элемент плутоний более устойчив, его период полураспада Т 24 410 лет. Плутоний является таким же ядерным горючим, как и актиноуран. Актиноуран и плутоний расщепляются нейтронами всех энергий, но вероятность захвата нейтрона ядром больше для медленных нейтронов. [31]
Jo, медленными нейтронами не делятся. Деление этих ядер может произойти, если нейтрон обладает добавочной кинетической энергией - 1 Мэв. При меньших энергиях вероятность захвата нейтронов возрастает, но захват уже не сопровождается делением ядра. [32]
Поэтому основной изотоп урана U2 и торий, целиком состоящий из Th2 2, медленными нейтронами не делятся. Деление этих ядер может произойти, если нейтрон обладает добавочной кинетической энергией - 1 Мэв. При меньших энергиях вероятность захвата нейтронов возрастает, но захват уже не сопровождается делением ядра. [33]
Однако, поскольку сечение этого процесса существенно меньше сечения упругого рассеяния, нейтрон, достигший тепловой скорости, испытывает до момента захвата еще около 150 соударений. Парафин и вода являются хорошими замедляющими веществами, в частности и потому, что сечения захвата нейтронов у углерода и кислорода еще меньше, чем у водорода. В этом смысле тяжелая вода лучше обычной, так как вероятность захвата нейтрона ядром дейтерия чрезвычайно мала. Правда, в этом случае термализация достигается при значительно большем числе соударений ( около 120), но зато тепловой нейтрон живет в графите намного дольше, чем в водородсодержащей среде. Однако в любом веществе время жизни теплового нейтрона до захвата не превышает долей секунды. [34]
Согласно первым двум реакциям, образуется ядро другого элемента; в результате третьей реакции мы вновь получим исходное ядро, а энергия испущенного нейтрона изменится. Поэтому реакцию последнего типа называют неупругим рассеянием. Процесс неупругого рассеяния имеет сравнительно большую вероятность для многих атомных ядер середины и конца периодической системы элементов. Однако если энергия дейтрона близка к одному из энергетических уровней возбужденного ядра, то вероятность захвата нейтрона ядром резко возрастает. Этот процесс называется резонансным захватом. В результате его происходит ядерная реакция одного из указанных выше типов. [35]
 |
Путь образования далеких заурановых. [36] |
Сейчас, однако, эта гипотеза отвергается большинством астрофизиков. Изотоп Cf252 получается при длительном облучении Ри239 в ядерных реакторах мощными потоками нейтронов. При захвате нейтронов происходит перемещение по горизонтали слева направо, при рГ - распаде - переход по вертикали сверху вниз. Поскольку захват нейтронов в ряде случаев может приводить к делению ядер, весь путь от плутония к калифорнию проходит лишь малая часть исходных ядер - для получения 1 г Cf252 требуется сжечь около 50 кг Ри299, причем процесс этот занимает несколько лет. Изотопы, для которых наиболее велики потери на деление при захвате нейтронов, отмечены на рис. 10 стрелками и цифрами, характеризующими вероятность захвата нейтронов без деления. [37]
Оценим теперь выход радиоактивных изотопов при работе ядерных реакторов и сопоставим его с выходом, достижимым на ускорителях. Характеристикой работы ядерного реактора является его мощность, которая может быть вычислена из данных о процессе деления урана. В самом деле, известно, что кинетическая энергия разлетающихся осколков деления близка к 200 мэв, или 3 2 - Ю-4 эрг. В каждом акте деления U235 тепловыми нейтронами испускается в среднем 2 5 вторичных нейтрона. Можно считать, что один из них идет на поддержание цепной реакции, а 1 5 - поглощаются U238 с образованием в конечном счете плутония. Тогда образованию одного грамма плутония соответствует энергия в 14 000 киловатт-часов. Таким образом, реактор с относительно малой мощностью в 1000 квт уже может дать ежесуточно почти 2 грамма плутония и более одного грамма всевозможных осколков деления. Однако эти продукты работы реактора необходимо выделить из исходного материала - урана, причем, концентрация осколков деления и плутония весьма мала. Изотоп U235 составляет всего Vuo часть в естественной смеси изотопов урана. На самом же деле цепная реакция останавливается задолго до полного выгорания U235, как только вероятность захвата нейтронов ядрами U238 или их выхода за пределы реактора становится выше вероятности поглощения нейтронов ядрами U235, концентрация которых в ходе работы реактора убывает. Поэтому выделение граммов плутония производится не из сотен граммов, а из десятков и сотен килограммов урана. Таково же, примерно, и соотношение, количеств осколков деления и исходного урана. [38]
Страницы: 1 2 3