Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гольдин Л.Л. -> "Квантовая физика. Водный курс" -> 157

Квантовая физика. Водный курс - Гольдин Л.Л.

Гольдин Л.Л., Новиков Г.И. Квантовая физика. Водный курс — М.: Институт компьютерных исследований, 2002. — 496 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizikavvodniykurs2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 151 152 153 154 155 156 < 157 > 158 159 160 161 162 163 .. 190 >> Следующая

Энергия возбуждения составного ядра складывается из энергии связи
нейтрона в составном ядре и кинетической энергии нейтрона :
ЕВ03б = s(tm)B(A-\-1)-\-Тп. (15.19)
(Часть кинетической энергии нейтрона идет не на возбуждение ядра, а на
сообщение ему энергии отдачи, однако, доля этой энергии невелика и ею
можно пренебречь.).
Рассмотрим захват нейтрона с энергией Тп ядром изотопа !5и. при захвате
образуется возбужденное ядро 926U*. При Тп " 0 его энергия
410
Глава 15
возбуждения равна энергии связи нейтрона в составном ядре: Ев03б = =
?cb(926U). Воспользуемся формулой (14.9) и рассчитаем энергию связи
нейтрона в ядре 926U:
в(tm)(МэВ) = 931.5(МэВ/а.е.м.) • {[MaT(|f U) + тп] - MaT(^6U)}(a.e.M.);
после подстановки табличных значений масс атомов и нейтрона получаем:
?возб=е?в(926и)=6,4МэВ.
Возбужденное ядро может потерять энергию возбуждения путем испускания 7-
кванта (в этом случае произойдет реакция радиационного захвата нейтрона
(тгу)), или путем испускания нейтрона (тогда произойдет реакция упругого
рассеяния нейтрона (пп)). Кроме этих каналов распада у тяжелых ядер есть
возможность разделиться на два (или больше) ядер-осколков (рис. 170).
Однако, для того, чтобы этот канал распада стал возможным, нужно, чтобы
энергия возбуждения была не меньше высоты потенциального барьера,
препятствующего делению, т. е. не меньше энергии активации: Ев03б ^ Еакт.
Если при захвате нейтрона ядром (Z, А) энергия связи нейтрона в составном
ядре (Z, А + 1) будет больше или равна Еакт этого ядра, то деление
оказывается возможным даже на самых медленных нейтронах с Тп " 0. Если же
Еакт > ?(tm)в, то для осуществления реакции деления нейтроны должны иметь
энергию, равную или большую пороговой энергии:
Тп > Г"П°Р = Еакт - ?%. (15.20)
Яд. реакция 2^tJ+n^2g^U* -- 293^U+7 (n,i)
N\Nv ^U+n (n,n)
^ (Zi>A1)-\-(Z2,A2) (n,f)
Рис. 170. Возможные каналы распада тяжелого возбужденного ядра.
Для использования в ядерной энергетике необходимы изотопы, которые
делятся на нейтронах любой энергии, т. е. для которых пороговая энергия
деления на нейтронах Тп°р равна нулю. В природе существует только один
изотоп, удовлетворяющий этому требованию. Это изотоп 925U. Энергия
активации для ядра 926U, рассчитанная по формуле (15.18), равна 5,6 МэВ.
Она меньше, чем е?в(!6U) = 6.4 МэВ, и тг = 0. Однако в естественной смеси
изотопов урана на долю 925U
§79. Цепная реакция деления. Проблемы ядерной энергетики 411
приходится всего 0,72%; изотопы g28U(99,28%) и g24U(0,006%) на медленных
нейтронах не делятся, для них Т^ор " 1 МэВ.
Характеристиками, близкими к характеристикам gjpU, обладает изотоп
плутония q49Pu (Т^/2 = 24,3 • 103 л; х^дел- = 5,5 • 1015 л). Этот изотоп
практически не сохранился в природе, но он с большим выходом получается в
любом ядерном реакторе, активная зона которого содержит изотоп 928U. Под
действием нейтронов идет реакция:
238т т I __ 239 гг* _ 239 т т ,
92 U + П ^92 U ^92 U + 7-Изотоп 929U /3"-активен и распадается по схеме:
й9и if np -f- a"pu.
23 мин 2,3 дня
Полученный g39Pu может быть выделен из смеси изотопов, которая получается
при работе ядерных реакторов. Эти два изотопа - естественный 925U И
искусственный 949Ри - и являются основными изотопами, как для
использования в ядерной энергетике, так и для изготовления ядерного
оружия.
При облучении изотопа тория |o2Th медленными нейтронами с большим выходом
идет реакция H2Th(nj) + п ^|o3Th; Изотоп |o3Th после 2-х последовательных
/3--распадов превращается в изотоп ||3U, у которого, так же, как и
у изотопов Ц5и и |f Ри, Тппор = 0. Но этот изотоп по некоторым
причинам пока
не оказал заметного влияния на развитие ядерной энергетики.
Продукты реакции деления. К продуктам реакции деления, кроме ядер-
осколков, относятся "мгновенные" нейтроны и 7-кванты, а также продукты
распада ядер-осколков, в том числе и запаздывающие нейтроны. Деление ядер
под действием нейтронов осуществляется по ~ 40 различным каналам, причем,
как правило, получаются два несимметричных осколка: легкий (изотопы 35ВГ,
збКг, 37Kb,.. . с А " 90 ... 100) и тяжелый (изотопы 55CS, БбВа, 57La,.
.. с А " 135 ... 145).
Пример одного из каналов деления:
п + If и -+if и* ->{$ Кг + Ва + 3 п + неск. 7.
Ядра-осколки разлетаются с суммарной кинетической энергией ЕТ0СК ~ 167
Мэв, которая распределяется между ними в соответствии с законом
сохранения импульса.
При делении ядра 92U236*, как это видно из записи процесса, приведенного
в качестве примера, образовалось 3 нейтрона и несколько 7-квантов. Эти
частицы испускаются возбужденными ядрами-осколками
412
Глава 15
практически сразу же после их образования. Для нейтронов т^гн " 10-14 с,
их среднее число на 1 акт деления v " 2,5, т. е. с наибольшей
вероятностью при делении ядра испускаются два или три мгновенных
нейтрона. Среди них встречаются нейтроны с Тп > 15 МэВ. Но средняя
энергия мгновенных нейтронов Т(tm)ш ~ 2 Мэв и на долю мгновенных нейтронов в
среднем приходится энергия ~ 5 Мэв. Оставшая-
Предыдущая << 1 .. 151 152 153 154 155 156 < 157 > 158 159 160 161 162 163 .. 190 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed