Cтраница 2
Часть нейтронов, выделяющихся при делении атомных ядер U235, после уменьшения скорости их движения расходуется на поддержание ядерной реакции деления этого изотопа. Плутоний по мере образования, участвует в цепном процессе деления ядер. [16]
Это - спонтанное ( самопроизвольное) деление атомных ядер. При таком делении, характерном для ядер самых тяжелых элементов периодической системы, образуются два осколка - ядра элементов, расположенных в середине периодической системы, и испускаются два-три нейтрона. Деление тяжелых ядер сопровождается значительным выделением энергии; так, энергия деления урана близка к 200 Мэв. Но для всех природных тяжелых элементов процесс спонтанного деления является очень редким; например, ядра U238 испытывают а-распад с вероятностью, в 1 8 млн. раз превышающей вероятность спонтанного деления. [17]
Хан, открывший вместе с Штрасманом деление атомного ядра, считал, что наилучшим выходом как для энергетики, так и для политики является ядерный синтез гелия из легких элементов. В таком термоядерном реакторе не образуется ни твердых радиоактивных продуктов распада, ни взрывчатого вещества плутония. В своем докладе К истории деления урана и последствиям этого достижения, сделанном в 1958 году, Хан высказался следующим образом: В настоящее время у нас есть водородная бомба - грозный призрак взрывчатого превращения водорода в гелий. [18]
Ныне ядерной физике известны несколько типов деления атомных ядер. [19]
Ядерная энергетика основана на использовании реакции деления тяжелых атомных ядер ( урана, плутония), осуществляемой в ядерных реакторах различных типов. Выделяющееся в реакторе тепло отводится жидким или газообразным теплоносителем и затем превращается в механическую энергию пара и далее в электрическую энергию. Получается многоступенчатый каскад преобразования энергии. Но ведутся интенсивные разработки методов непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, минуя стадию механической энергии. [20]
В 1938 году был открыт процесс деления атомных ядер урана нейтронами. А год спустя молодые советские физики К. А. Петржак и Г. Н. Флеров, работая под руководством И. В. Курчатова, открыли спонтанное ( самопроизвольное) деление ядер урана на два осколка со сравнительно близкими массами. [21]
Итальянский физик Энрико Ферми открыл, что деление атомных ядер происходит легче под действием нейтронов, имеющих малую скорость движения, так называемых медленных нейтронов, так как вероятность столкновения последних с ядром больше, чем для быстрых нейтронов. Чтобы затормозить быстролетящие нейтроны, нужны замедлители. Замедлители представляют собою вещества, при столкновении с атомами которых быстрые нейтроны теряют часть своей скорости. Такими веществами являются, например, графит и тяжелая вода. [22]
С тех пор как была открыта цепная реакция деления атомного ядра, ядерная физика играет исключительно важную роль в научно-технической революции. Изучение ядра породило многие открытия, на основе которых изобретены способы использования атомной энергии. Исследованиям в области физики элементарных частиц и атомного ядра уделяется большое внимание во всем мире. Проникая в глубь атома, ученые стремятся познать природу ядерных сил, обнаружить новые элементарные частицы, раскрыть свойства этих песчинок материального мира. [23]
К настоящему времени нами подробно изучены зависимость вероятности деления разных атомных ядер от скорости нейтронов, законы изменений веществ в нейтронных и гамма-полях, законы замедления нейтронов и их взаимодействия с продуктами расщепления урана. Но многие вопросы могут быть решены только в действующих реакторах того или иного типа. [24]
Изотопы каких элементов ведут себя аналогично U235 в отношении деления атомных ядер. [25]
Огромная величина высвобождаемой энергии обусловливает практическое использование цепного процесса деления атомных ядер для мирных и военных целей. [26]
При взрыве ядерных устройств в них происходит цепная реакция деления тяжелых атомных ядер, часто эта реакция сочетается со слиянием легких атомных ядер. Индивидуальный акт деления тяжелого ядра или слияния двух легких ядер длится 10 - 13 - 1СГ12 сек. Практически вся реакция в ядерном устройстве занимает - 10 - 7 сек. При взрыве развивается такая высокая температура, что разрушаются все химические связи, происходит частичная, а у некоторых атомов и полная ионизация. Все устройство целиком превращается в пар, состоящий из нейтральных и ионизованных атомов. На этой первоначальной стадии возникает огненный быстро расширяющийся шар. Из-за высокой температуры плотность газа в огненном шаре значительно ниже плотности приземного слоя воздуха. Это ведет к быстрому подъему огненного-шара до такой высоты, где его плотность уравнивается с плотно стью окружающего воздуха. Быстрый подъем шара создает на его пути область разрежения, в которую с большой скоростью врываются более плотные массы воздуха снизу. [27]
Применяется в нейтронной радиографии, активационном анализе; при изучении деления атомных ядер; в медицине. [28]
В настоящее время имеется лишь один способ практического использования энергии деления атомного ядра в крупном масштабе - это утилизация выделяющегося при ядерном распаде тепла через парообразование, паровые турбины и электрические генераторы. Действительно, ядерные реакторы могут лишь заменить котлы обычных тепловых электростанций. [29]
В соответствии с законом взаимосвязи массы и энергии продукты реакции деления атомного ядра тяжелого элемента получают достаточно большую энергию, если масса осколков меньше массы исходного ядра. Но для использования этой энергии необходимо, чтобы реакция шла автоматически, достаточно быстро и управлялась. Естественно радиоактивные вещества для этого не подходят - естественная реакция идет очень медленно. Некоторые элементы, например торий Th, уран U, распадаются с выделением большой энергии не только самопроизвольно, по и поглощая нейтроны ( при. [30]