Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования" -> 168

Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.

Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования — М.: Наука, 1989. — 596 c.
Скачать (прямая ссылка): spravochdelo1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 196 >> Следующая

5°. Тяжелые делящиеся ядра перегружены нейтронами: для них NIZwXfi (VI.4.1.1°). Это означает, что в момент образования осколков деления они также перегружены нейтронами. Но в устойчивых ядрах-осколках NlZ ближе к 1. Следовательно, при делении ядер имеются избыточные
490
ОТДЕЛ VI. ГЛ. 4. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
нейтроны, число которых равно разности между числом нейтронов в исходном ядре и их числом в ядрах-осколках [нейтроны деления). Среднее число п нейтронов деления, приходящихся на один акт деления, характеризует процесс размножения нейтронов при делении ядер. Например, при делении ядер плутония '"'Pu и урана JJf5U под действием тепловых нейтронов среднее число п равно соответственно 3,0 и 2,5.
6°. Для осуществления реакции деления ядра необходима затрата некоторого количества энергии, которая называется энергией активации деления ядра {порог деления). Ядро-капля (VI.4.3.4°) наиболее устойчиво, если сумма поверхностной энергии, стягивающей каплю (VI.4.3.4°),
и электростатической энергии отталкивания протонов сферического ядра-капли будет наименьшей. При захвате нейтрона ядро-капля (рис. VI.4.8, а) деформируется и принимает форму эллипсоида (рис. VI.4.8, б). В связи с огромной плотностью ядерного вещества (VI.4.1.6°) объем ядра-капли не изменяется, но поверхность' ее возрастает и возрастает величина поверхностной энергии ядра. Одновременно происходит уменьшение электростатической энергии, ибо при сферической форме ядра протоны максимально сближены и энергия их отталкивания наибольшая. Ядро — заряженная капля при захвате нейтрона приходит в колебания: попеременно то вытягивается, то сжимается. При малых деформациях капли (рис. VI.4.8, в) силы поверхностного натяжения (VI.4.3.4°) не позволяют капле достануть критического значения деформации (рис. VI.4.8, г), при котором наступает деление (рис. VI.4.8, д). Промежуточные состояния связаны с образованием и удлинением «перетяжки» в капле (рис. VI.4.8, в, г). При энергиях возбуждения ядра, меньших, чем энергия активации деления, деформация ядра-капли не доходит до критической, ядро не делится и возвращается в основное энергетическое состояние, испустив у-фотон.
7°, Как показывают расчеты на основе капельной мо-
(>Г2)0Ю 00
а
Рис. VI.4.8
4.12. ЦЕПНЫЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ. ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР 491
дели, условием энергетической выгодности деления является неравенство Z2IA>\8, где Z — порядковый номер химического элемента, А — массовое число. Величина Z2IA называется параметром деления. Неравенство Z2/А> >18 выполняется для всех ядер, начиная с серебра JfAg. Однако из-за наличия энергии активации (п. 6°) тяжелые ядра начинают делиться при гораздо больших значениях Z2IA. При критическом значении параметра деления Z2IA^49 существование ядра вообще невозможно — оно претерпевает спонтанное (самопроизвольное) деление. При несколько меньших значениях параметра Z2IA ядро может разделиться спонтанно за счет туннельного эффекта, аналогично существующему при а-распаде (VI.4.7.2°). Это явление было обнаружено для ядер урана 2JSIU и ядер трансурановых элементов (VI.4.9.4°). Наиболее важным процессом является деление тяжелых ядер нейтронами, которые вносят необходимую энергию активации.
4.12. Цепные ядерные реакции деления. Ядерный реактор
1°. Если каждый из нейтронов деления (VI.4.11.5°) взаимодействует с соседними ядрами делящегося вещества и в свою очередь вызывает в них реакцию деления, то происходит лавинообразное нарастание числа актов деления. Такая реакция деления называется цепной реакцией, названной так по аналогии с цепными химическими реакциями, продукты которых могут вновь вступать в реакции с исходными веществами.
2°. Условием возникновения цепной реакции является наличие размножения нейтронов (VI.4.11.5°) при делении ядра. Коэффициентом k размножения нейтронов называется отношение числа нейтронов, возникших в некотором звене реакции, к числу таких Нейтронов в предыдущем звене. Необходимым условием развития цепной реакции является требование k~^\.
3°. Не каждый из нейтронов деления вызывает развитие цепной реакции. Часть из них попадает в ядра атомов неделящихся веществ, присутствующих в активной зоне —¦ области пространства, где происходит цепная реакция. Такими веществами являются замедлители нейтронов (VI.4.9.3°), теплоносители, уносящие тепло из активной зоны, и др. Часть нейтронов просто выходит за пределы активной зоны и не может вызывать развития цепной реакции.
492 ОТДЕЛ Vt. ГЛ. і. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
4°. Помимо причин, указанных в п. 3°, развитие цепной реакции зависит от среднего числа и нейтронов, возникших при одном акте деления (VI.4.11.50), от размеров активной зоны и от процессов взаимодействия нейтронов с ядрами делящихся веществ и ядрами веществ-примесей.
5°. Уменьшение размеров активной зоны увеличивает долю нейтронов, уходящих из зоны, и уменьшает возможность развития цепной реакции. Потери нейтронов пропорциональны площади поверхности S, а размножение нейтронов пропорционально массе делящегося вещества, а следовательно, его объему V. Для делящегося вещества сферической формы S^R2, V^R3, S/V~l/R. С уменьшением R, т. е. с уменьшением объема и массы делящегося вещества, растет доля потерь нейтронов, уходящих из активной зоны. Минимальные размеры активной зоны, при которых k^l (п. 2°), называются критическими размерами. Минимальная масса делящихся веществ, находящихся в активной зоне критических размеров, называется критической массой.
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 196 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed