Acasă | Despre noi | feedback-ul
La începutul anilor '40 secolului XX, sa demonstrat că iradierea cu neutroni a elementelor de uraniu formate din mijlocul sistemului periodic - lantan și bariu. Acest rezultat este inițiat reacții nucleare tip complet nou - reacția de fisiune nucleară este faptul că nucleul greu de neutroni, dar după cum sa dovedit mai târziu, și alte particule, este împărțit în mai multe nuclee mai ușoare (fragmente), cel mai adesea pe cele două miezuri care sunt aproape în greutate.
O caracteristică a fisiune nucleară este că aceasta este însoțită de emisia de două sau trei neutroni secundari numite neutroni de fisiune. Deoarece numărul mediu de neutroni nuclee este de aproximativ același număr de protoni și nuclee grele, numărul de neutroni este semnificativ mai mare decât numărul de protoni, fragmentele de fisiune formate, neutronii supraîncărcate, prin care emit neutroni de fisiune. Cu toate acestea, emisia de neutroni de fisiune nu elimină complet suprasarcină fragmente de neutroni nuclee. Aceasta conduce la faptul că fragmentele sunt radioactive. Acestea pot suferi o serie de # 946; - -prevrascheny, însoțită de emisia de g cuante. deoarece # 946; - dezintegrarea este însoțită de transformarea unui neutron într-un proton, după lanțul # 946; - raportul de transformare între neutroni și protoni din fragmentul atinge valoarea corespunzătoare izotopul stabil.
Cele mai multe dintre neutronilor de fisiune emise aproape instantaneu (# 964; <10 -14 с), а часть (около 0,7%) испускается осколками деления спустя некоторое время после деления (0,05 с Calculele arată că fisiunea nucleară ar trebui să fie, de asemenea, însoțită de eliberarea unor cantități mari de energie. De fapt, energia de legare pentru masa medie a nucleelor specifice este de aproximativ 8,7 MeV, în timp ce pentru nuclee grele este egală cu 7,6 MeV. Prin urmare, prin divizarea nucleului greu în două fragmente trebuie să fie eliberată de energie egală cu aproximativ 1,1 MeV per nucleon. Experimentele au confirmat faptul că, atunci când fiecare eveniment de fisiune de energie într-adevăr extraordinară este eliberată, care este distribuit între fragmentele (lobul principal), neutronilor de fisiune, precum și între produsele de degradare ulterioară a fragmentelor de fisiune. Baza de fisiune nucleară a pus modelul picăturii teoria nucleului. Miezul este considerat ca o picătură de fluid incompresibil încărcat electric (cu densitatea nucleară și se supune legilor mecanicii cuantice), particulele din care, în contact cu neutroni în miez care intră în mișcare oscilatorie, în care miezul este rupt în două părți, cu o mare împrăștiere a energiei. Probabilitatea este determinată de energia neutronilor de fisiune nucleară. De exemplu, în cazul în care neutroni de mare energie provoca fisiune aproape toate nucleele, neutronii cu energii ale mai multor MeV - doar nuclee grele (A> 210). Neutronii având o energie de activare (energia minimă necesară pentru reacția de fisiune nucleară) de ordinul a 1 MeV produce fisiune nucleară U uraniu, toriu Th, protactiniu și plutoniu. neutronilor termici sunt împărțite în U miez, Pu și U și Th (ultimele două izotop nu se găsesc în natură, ele sunt obținute prin mijloace artificiale). Emiși în fisiunea neutroni secundari pot provoca evenimente suplimentare de fisiune, făcând posibilă realizarea reacției de fisiune în lanț - o reacție nucleară în care particulele care provoacă reacția sunt formate ca produșii de reacție. reacție în lanț fisiunea se caracterizează printr-o reproducere coeficient k. neutroni, care este egal cu numărul de neutroni dintr-o anumită generație la numărul lor în generația anterioară. O condiție necesară pentru dezvoltarea reacției de fisiune în lanț este cerința k> 1. Se pare că nu toate neutronilor secundari care rezultă produce fisiune ulterioară, rezultând o reducere a factorului de multiplicare. În primul rând, din cauza dimensiunii finite a zonei active (spațiul în care există o reacție în lanț) și capacitatea ridicată penetrant de neutroni unii dintre ei vor părăsi zona activă înainte va fi capturat de către un nucleu. În al doilea rând, unele dintre neutronii capturat de impuritățile nuclee fisionabile prezente mereu în miez. În plus, împreună cu divizia poate avea loc procese concurente de captare radiativ si imprastiere inelastica. factor de multiplicare depinde de natura materialului fisionabil, iar izotopul din cantitatea sa, precum și de mărimea și forma miezului. Dimensiunile minime ale miezului, în care posibila implementare a unei reacții în lanț, numit dimensiunile critice. Masa minimă a substanței fisionabile în dimensiune critică a sistemului necesare pentru o reacție în lanț numit masa critică. Rata de dezvoltare a reacțiilor în lanț sunt diferite. Pentru k> 1 este o reacție în curs de dezvoltare, numărul de diviziuni este în continuă creștere, iar reacția poate deveni explozivă. Atunci când k = 1 este reacția de sine stătătoare, în care numărul de neutroni în timp nu se schimba. pentru k <1 идет затухающая реакция. Reacțiile în lanț sunt împărțite în gestionate și neadministrate. Explozia bombei atomice, de exemplu, este o reacție necontrolabilă. Pentru bomba atomică în timpul depozitării nu explodează, este U (sau Pu) este împărțit în două porțiuni distanțate cu mase de mai jos critică. Apoi, folosind aceste mase de explozie convenționale converge, masa totală a materialului fisionabil devine mai mare și are loc reacția critică lanț exploziv, însoțită de eliberarea instantanee cantități uriașe de energie și mare distrugere. reacție explozivă începe în interiorul neutronilor de fisiune spontane existente sau a radiației cosmice. Reacțiile în lanț controlate apar în reactoare nucleare. În natură, există trei izotop, care pot servi drept combustibil nuclear (U: în uraniu natural conține aproximativ 0,7%) sau materie primă pentru producerea acesteia (U și Th: în uraniu natural conține aproximativ 99,3%). Th este materia primă pentru producerea de combustibil nuclear U artificial și U, care absoarbe neutronii de două consecutive # 946; - dezintegreaza - să fie transformată în Pu miez. 36,8. inginerie nucleară De o mare importanță în puterea nucleară devine nu numai punerea în aplicare a reacției de fisiune în lanț, dar, de asemenea, gestionarea acestuia. Dispozitivele în care este transportat și susținut de reacție de fisiune controlată reactoare nucleare numite valoroase. Pentru a explica funcționarea reactorului, să ia în considerare principiul funcționării reactorului pe neutroni termici (ris.36.1). In miezul reactorului, elementele combustibile 7 sunt aranjate și întârzietor 2, în care neutronii sunt încetinite vitezelor termice. Elementele combustibile (cartușe) sunt blocuri de fisionabil la materialul închis într-o incintă etanșă, care absoarbe slab neutroni. Pentru factura de energie eliberată în timpul elementelor de combustibil nuclear de fisiune sunt încălzite și, prin urmare, acestea sunt plasate în fluxul de lichid de răcire pentru răcire (3 - un canal de curgere a lichidului de răcire). Zona activă înconjurată de reflector 4, reducerea scurgerilor de neutroni. reacție în lanț este controlat prin tije speciale de control 5 din materiale puternic absorbi neutroni (de exemplu, in, Cd). Parametrii de reactor sunt calculate astfel încât, atunci când reacția tije complet introduse nu este cunoscută, în timp ce eliminarea treptată a tijelor factorului de multiplicare cu neutroni crește și la unele din poziția lor ia o valoare egală cu unu. În acest moment, reactorul începe să funcționeze. După cum funcționarea sa, cantitatea de material fisionabil în miez și poluarea redusă se produce fragmente de fisiune, care pot include puternic absorbant de neutroni. Pentru reacția este oprită, de miez printr-un dispozitiv de control automat extras gradat (și, adesea speciale compensatoare) tije. Un astfel de control al reacției este posibilă datorită existenței neutronilor întârziate emise de nucleele fisionabile cu întârziere la 1 min. Când combustibilul nuclear este ars, reacția se oprește. Inainte de a lansa un nou reactor de ardere-combustibil nuclear este îndepărtat și un nou încărcat. În reactor, există, de asemenea, tije de siguranță, introducerea căruia creșterea bruscă a intensității de reacție o dată se rupe. Reactorul nuclear este o sursă puternică de radiații penetrante (neutroni, # 947; -radiation), aproximativ 10 de 11 ori mai mari decât normele sanitare. De aceea, orice reactor are o protecție biologică - Sistemul de afișare de ecranare materiale (de exemplu, beton, plumb, apa), se află în spatele reflectorului său, precum și un control de la distanță.articole similare