Hasadás nehéz atommagok
Hasadás nehéz magok. Ezzel szemben a radioaktív bomlás kíséretében kibocsátása -? Vagy részecskéket, hasadási reakció - az a folyamat, amely instabil atommag két részre van osztva nagy fragmentumokat a hasonló tömegű.
1939-ben, a német tudósok O. Hahn és F. Strassmann urán hasadási fedezték. Folytatva megkezdett vizsgálatok Fermi, azt találták, hogy a neutronbombázásával urán fordul elő másodlagos elemek a periódusos rendszer - radioaktív izotópok bárium (Z = 56), kripton (Z = 36), és mások.
Urán megtalálható a természetben formájában két izotóp: U 235 (99,3%) és 238 U (0,7%). Amikor neutronokkal bombázzuk, magok mindkét izotópok lehet osztani két töredékek. Így 235 U hasadási reakció legintenzívebb a lassú (termikus) neutronok, míg az U mag 238 lépnek hasadási reakció csak a gyors neutronok energiájú körülbelül 1 MeV.
Kérjük, vegye figyelembe, hogy ennek eredményeként a maghasadás, neutron által kezdeményezett, vannak új neutronok okozhat hasadás más magok. A termékek a maghasadás urán-235 lehet más izotópjait bárium, xenon, stroncium, rubídium, és így tovább. D.
A mozgási energia megjelent a hasadás az urán atommag hatalmas - mintegy 200 MeV. Effusing becslés elosztjuk az energia az atommag lehet tenni a fajlagos energia a nukleonok a sejtmagban. A fajlagos energia a nukleonok a magok tömegének számát 240 A. körülbelül 7,6 MeV / u, míg a magok tömegszáma A = 90-145 fajlagos energia körülbelül egyenlő 8,5 MeV / u. Következésképpen a hasadási urán mag felszabaduló energia körülbelül 0,9 MeV / u és 210 MeV körülbelül egy uránatom. A teljes hasadási az összes sejtmagot tartalmazott 1 g urán, a felszabaduló energia ugyanaz, mint a szén elégetéséből vagy 3 t 2,5 tonna.
Termékek a hasadási urán atommagok instabilak, mivel azok számos felesleges neutronokat. Valóban, az arány a N / Z legtöbb nehéz magok körülbelül 1,6 (ábra. 1) az atommagok tömegszáma a 90 145 az aránya körülbelül 1,3-1,4. Ezért a magdarabokat tapasztalható sorozatának. - úton bomlik amelynek eredményeként a protonok száma a sejtmagban növeli, és csökkenti a neutronok száma mindaddig, amíg egy stabil magja.
A hasadás U-235 magja, amely által okozott ütközés egy neutron, 2 vagy 3 szabadul neutronokat. Kedvező körülmények között ezek a neutronok hit más urán atommag és okát részlege. Ebben a szakaszban lesz 4-9 neutronok okozhat új magok bomlások urán és a t. D. Egy ilyen lavina nevezett folyamat láncreakció. Vezetési láncreakciót hasadási urán az 1. ábrán látható.
Reakcióvázlat egy láncreakció.
Egy láncreakciót az szükséges, hogy az úgynevezett neutron szorzótényező nagyobb, mint egységet. Más szóval, az egymást követő nemzedékek neutronok nagyobb kell legyen, mint az előző. szorzótényező határozza meg nem csak a neutronok száma termelt egyes elemi aktus, hanem a feltételeket, amelyek a reakció végbemegy - néhány, a neutronok által elnyelt egyéb magok, vagy ki a reakció zónában. A neutronok során felszabaduló hasadási U-235 magok okozhat hasadás a magok az urán, ami mindössze 0,7% -os természetes urán. Ez a koncentráció nem elegendő ahhoz, elkezd egy láncreakció. U 235 izotóp is neutronelnyelõ, de nincs láncreakció.
Jó retarder szintén grafit, amelynek magját ne nyelje el a neutronokat. A rugalmas kölcsönhatás deutérium vagy szén-atommagok neutronok lassult termikus sebességek.
A használata neutronmoderátor, és speciális membránok a berillium, amely tükrözi neutronok, csökkenti a critical mass 250 g
A atombombáéval ellenőrizhetetlen lánc nukleáris reakció megy végbe, a gyors-Connect két darab 235, amelyek mindegyike súlya valamivel alacsonyabb a kritikus érték.
A berendezés, ahol a hordozós kontrollált reakcióban maghasadás nevezik nukleáris (vagy atomos) reaktorba. Az áramkör a nukleáris reaktor lassú neutronok a 2. ábrán látható.
Reakcióvázlat atomreaktor eszköz.
Aktív hűtik hűtőfolyadék szivattyúzzák, mint amely alkalmazható a víz, vagy egy fém egy alacsony olvadáspontú (például nátrium, amelynek 98 ° C olvadáspont). A gőzfejlesztő hőhordozó transzferek hőenergiát a vizet, így a nagynyomású gőzt. A gőz arra irányul, hogy a turbina kapcsolunk egy elektromos generátor. A turbina a gőz belép egy kondenzátor. Annak érdekében, hogy a sugárzás szivárgás hűtőkörei I. és II gőzfejlesztő működnek zárt ciklusban.
Azonban a fő probléma az, hogy a teljes sugárzás biztonsági ember dolgozik a nukleáris erőművek, és a megelőzés a véletlen radioaktív anyagok, amelyek felhalmozódnak a nagy mennyiségben a reaktor aktív zónáját. Tervezésekor atomreaktorok ez a kérdés sok figyelmet kapott. Mindazonáltal, miután több baleset a nukleáris erőművek, különösen a nukleáris erőmű Pennsylvania (USA, 1979) és a csernobili (1986), a nukleáris energia biztonsági probléma vált különösen akut.
Amellett, hogy a fenti atomreaktor működik lassú neutronok, nagy gyakorlati érdeklődés működő reaktorokat nélkül moderátor gyors neutronok. Az ilyen reaktorok, a nukleáris üzemanyag feldúsított keverék, ami nem kevesebb, mint 15% az izotóp előnye a gyors tenyésztő reaktorok abban áll, hogy amikor az urán-238 mag, elnyeli a neutronokat útján két egymást követő. - viszont bomlik plutónium magok, amelyeket azután fel lehet használni, mint egy üzemanyag:
Tenyésztés aránya ezek a reaktorok 1,5, azaz 1 kg urán-235 nem kapunk, majd 1,5 kg plutónium. A hagyományos reaktorok plutónium is képződik, de sokkal kisebb mennyiségben.
Az első atomreaktor 1942-ben épült az Egyesült Államokban vezetése alatt Enrico Fermi. Hazánkban az első reaktor épült 1946-ban a vezetése alatt I. V. Kurchatova.