Láncreakció nukleáris reakciók
§ 108 KÉMIAI NUKLEÁRIS REAKCIÓK
Az uránmag felosztásakor két vagy három neutron szabadul fel. Ez lehetővé teszi az urán hasad láncreakcióját.
A magból a maghasadásból származó neutronok bármelyike a hasadási folyamat során egy szomszédos mag atomjainak hasadását okozhatja, amely szintén neutronokat bocsát ki. képesek további megosztottságra. Ennek eredményeképpen a hasadó magok száma nagyon gyorsan növekszik. Láncreakció merül fel. A nukleáris láncreakció egy olyan reakció, amelyben a részecskék, amelyek ezt okozzák (neutronok), e reakció termékei.
A láncreakciót hatalmas energiafelszabadulás kíséri. Az egyes magok hasadéka körülbelül 200 MeV energiát bocsát ki. Az 1 g uránban található magok teljes hasadása esetén az energia 2,3 × 10 4 kW. h. Ez megegyezik a 3 tonna szén vagy 2,5 tonna olajtüzelésű égés által előállított energiával.
De a láncreakció megvalósítása érdekében lehetetlen neutrons hatása alatt hasíthatatlan magokat használni. Számos okból csak a 235, azaz 235 92 tömegű urán-izotóp magjai alkalmazhatók a természetben előforduló magoktól.
Az urán izotópjai. A természetes urán alapvetően két izotópból áll: csak a 1/100 nagyobb mennyiségű izotóp.
A magok és a gyors és a lassú neutronok hatása alatt oszlanak el. A magokat csak az 1 MeV-nál nagyobb energiaigényű neutronok hatására lehet felosztani. Ez az energia a maghasadás során megjelenő neutronok körülbelül 60% -a. Azonban az öt közül csak egy neutron hoz létre hasadást. A fennmaradó neutronokat ez az izotóp rögzíti. nem termelő divízió. Ennek eredményeképpen egy tiszta izotóp segítségével láncreakció lehetetlen.
A neutronszorzási együttható. A láncreakció során nem szükséges, hogy minden neutron szükségszerűen a mag maghasadását okozza. Csak az szükséges, hogy az egyes uránban lévő felszabadult neutronok átlagos száma nem csökken idővel.
Ez a feltétel akkor teljesül, ha a k neutronszorzási tényező nagyobb vagy egyenlő az egységgel. A neutronszorzási együttható a neutronok számának bármely "generációja" és a megelőző "generáció" neutronszámának aránya. A "generációk" helyettesítés olyan magok hasadéka, amelyekben a régi "generáció" neutronjai felszívódnak és új neutronokat állítanak elő.
Ha. akkor a neutronok száma idővel növekszik vagy állandó marad, és a láncreakció folytatódik. K számára <1 число нейтронов убывает и цепная реакция невозможна.
A reprodukciós együtthatót négy tény:
1) lassú neutronok befogása magok által, majd hasadás és gyors neutronok befogása a magok és az azt követő osztás;
2) neutronok elfogása uránmagvakkal elválasztás nélkül;
3) a neutronok elhasítása a hasadási termékek által, retarder (tovább tárgyalja) és a létesítmény konstruktív elemei;
4) a neutronok kiszabadulása a hasadóanyagból kívülről. Csak az első folyamatot járja a neutronok számának növekedése (elsősorban a hasadékok miatt). Az összes többi veszteséghez vezet. Egy tiszta izotóp láncreakciója lehetetlen, mivel ebben az esetben k <1 (число нейтронов, поглощаемых ядрами без деления, больше числа нейтронов, вновь образующихся за счет деления ядер).
A láncreakció állóáramlásához a neutronszorzási tényezőnek megegyeznie kell az egységgel. Ezt az egyenlőséget nagy pontossággal kell fenntartani. Már k = 1,01-nél robbanás szinte azonnal megtörténik.
Plutónium képződése. Fontos a neutronokat az uránium-izotóp magjai által nem magával ragadni. A befogás után egy radioaktív izotóp keletkezik, amelynek felezési ideje 23 perc. A bomlás egy elektron és antineutrinos emisszióval történik (lásd 298. Oldal), és az első transzurán elem, a neptúnium megjelenése:
A Neptunium radioaktív, körülbelül fél napos felezési idővel. A neptunium bomlása során a következő transzurán elem keletkezik: plutónium:
A plutónium viszonylag stabil, mivel féléletideje nagy - 24 000 év. A plutónium legfontosabb tulajdonsága, hogy a lassú neutronok, valamint az izotóp hatása alatt oszlik meg. Ezért a plutónium segítségével láncreakciót is lehet végezni, melyet hatalmas energia felszabadítása kísér.
A hasadás láncreakciója lehetséges, mert a magok hasadásában két vagy három neutron adódik. A felszabaduló energia legnagyobb része a magok hasadási fragmenseinek kinetikus energiájának köszönhető.
1. Mi határozza meg a neutronok szorzótényezőjét?
2. Milyen urán izotópokat alkalmaznak nukleáris láncreakció megvalósítására?
Fizika és Csillagászat letöltés. feladata a 11. formában tanuló, fizika anyagok 11. fokozatú online
Ha bármilyen korrekció vagy javaslata van ehhez a leckéhez, írjon nekünk.
Ha látni szeretné a leckék más módosításait és kívánságait, nézze meg itt - Oktatási Fórum.