ЧАСТКОВЕ ЗВІЛЬНЕННЯ ВНУТРІШНЬОЯДЕРНОЇ ЕНЕРГIЇ ПРИ ЕКЗОТЕРМІЧНИХ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЯХ
Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання
КВАНТОВА ФІЗИКА. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ
3. АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО
3.9. ЧАСТКОВЕ ЗВІЛЬНЕННЯ ВНУТРІШНЬОЯДЕРНОЇ ЕНЕРГIЇ ПРИ ЕКЗОТЕРМІЧНИХ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЯХ
Елементи, розташовані у середній частині таблиці Менделєєва, мають більшу питому енергію зв’язку ядер. Енергія звільнюється при з’єднанні легких ядер або при поділі важких (рис. 5).
Рис. 5
Термоядерний синтез легких ядер відбувається при температурах в десятки мільйонів градусів. Енергія, що
Енергія утворених ядер і частинок і супроводжується γ-випромінювання:
Виділяється 17,6 МеВ;
Виділяється 14,6 МеВ.
Енергія, що виділяється, дорівнює добутку величини дефекту маси ядерної реакції на квадрат швидкості світла:
Дефект маси ядерної реакції – це різниця між сумою мас спокою ядер і частинок до і після ядерної реакції. При ендотермічній ядерній реакції дефект мас від’ємний Δm < 0 (поглинання енергії), при екзотермічній – Δm >
Ядерні реакції особливо легко зумовлюються повільними нейтронами, які через відсутність заряду вільно проникають в атомні ядра та спричиняють їх перетворення.
Наприклад, ядро Урану-235 при захопленні нейтрона розщеплюється на два осколки Х1 і Х2; утворюються 1-3 нейтрони:
Виділяється приблизно 200 МеВ енергії.
Тут X1 і Х2 – радіоактивні ізотопи.
Осколки – це різні ядра радіоактивних ізотопів. При розпаді (діленні) певного елемента можливе утворення будь-якої пари різних осколків з різним числом нейтронів:
Zr і Те, Хе і Sr, Sb і Nb та інші.
23592U захоплює тільки повільні (теплові) нейтрони.
За певних умов кожний звільнений у результаті розщеплення важкого ядра нейтрон може бути захоплений ядром 23592U і звільнити ще 2-3 нейтрони. Якщо процес повторюється, може виникнути ланцюгова ядерна реакція.
Коефіцієнт розмноження нейтронів – це відношення числа нейтронів, звільнених при поділі ядра, до числа нейтронів, які спричиняють поділ у даній масі ядерного пального.
Для протікання ланцюгової реакції необхідно, щоб коефіцієнт розмноження нейтронів у даній масі урану був k ≥ 1.
Ланцюгова реакція в 23592U та 23994Рu здійснюється в атомних бомбах, де критична маса радіо активної речовини обумовлює k ≥ 1,01, тобто ядерний вибух.
У реакторах на атомних електростанціях здійснюється керована ядерна реакція (k = 1). Сповільнювачем нейтронів в урано-графітовому реакторі є графіт (або важка вода).
Енергія виділяється при розщепленні 23592U.
У паливі ядерних реакторів кількість 23592U менша, ніж кількість 23892U, який, захоплюючи повільний нейтрон, перетворюється в Плутоній 23994Рu:
Керують реакцією введені в реактор стрижні з бору або кадмію, які поглинають теплові нейтрони.
У реакторі-розмножувачі на швидких нейтронах з 1 кг 23592U отримують 1,5 кг плутонію.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...