Fisi tina inti uranium. réaksi ranté. Pedaran proses

Ngabagi inti - a bengkahna atom beurat kana dua fragmen beurat kurang leuwih sarua, dituturkeun ku pembebasan tina loba énergi.

Kapanggihna fisi nuklir mimiti era anyar - "umur atom". Poténsi kagunaan mungkin sarta kasaimbangan résiko kauntungan tina pamakéan na, henteu ngan masihan naékna loba sosiologis, politik, ekonomi jeung ilmiah prestasi, tapi ogé masalah serius. Malah ti titik murni ilmiah of view, prosés fisi nuklir dijieun angka nu gede ngarupakeun puzzles jeung komplikasi, sarta katerangan teoritis lengkep pikeun éta hiji hal tina mangsa nu bakal datang.

Babagi - mangpaat

mengikat énergi (per nucleon) beda na intina béda. Heavier boga énérgi ngariung handap tinimbang nu lokasina di tengah tabel periodik.

Ieu ngandung harti yén inti beurat numana atom angka gede ti 100, advantageously dibagi jadi dua popotongan leutik, kukituna ngaleupaskeun énergi nu dirobah jadi énergi kinétik nu popotongan. Proses ieu disebut ngaranggitkeun bengkahna inti atom.

Luyu jeung kurva stabilitas, anu mintonkeun gumantungna tina jumlah proton tina nuclides stabil pikeun neutron inti heavier resep jumlah badag di neutron (dibandingkeun jeung jumlah proton) ti torek. Ieu nunjukkeun yen sajaba prosés bengkahna bakal dipancarkeun sababaraha "cadang" neutron. Sajaba ti éta, maranéhna ogé bakal nyandak leuwih sababaraha énérgi nu dileupaskeun. fisi ulikan ngeunaan atom uranium némbongkeun yén ieu dibangkitkeun hiji neutron 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

Jumlah atom (jeung massa atom) tina sempalan nu teu sarua jeung satengah massa atom indungna. Beda antara massa atom diwangun salaku hasil tina meulah téh biasana ngeunaan 50. Najan kitu, éta alesan pikeun ieu henteu acan sagemblengna jelas.

The énergi beungkeutan ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br sarta ⁹⁰ anu 1803, 1198 jeung 763 Mev mungguh. Ieu ngandung harti yén énergi dileupaskeun fisi uranium sarua 1198 + 158 = 763-1803 MeV hasilna tina réaksina.

fisi spontan

Prosés bengkahna spontan anu dipikawanoh di alam, tapi aranjeunna langka pisan. Hirupna rata proses ieu ngeunaan 10 ¹⁷ na, contona, anu hirupna rata alfa-buruk of radionuclide nyaeta ngeunaan 10 ¹¹ s.

Alesan keur ieu anu dina urutan pikeun misahkeun jadi dua bagian, inti kudu mimiti ngalaman deformasi (manteng) dina formulir ellipsoidal, lajeng, saméméh dipegatkeunana final kana dua popotongan ngabentuk "beuheung" di tengah.

poténsi panghalang

Dina kaayaan cacad dina inti dua pasukan. Salah sahijina - énergi ngaronjat permukaan (tegangan permukaan ogé titik-titik cairan ngécéskeun bentuk buleud na), sarta nu séjén - repulsion Coulomb antara popotongan fisi. Duaan maranéhna ngahasilkeun poténsial panghalang.

Saperti dina kasus buruk alfa kajadian fisi spontan of uranium atom inti, anu popotongan kudu nungkulan panghalang ieu ku cara maké tunneling kuantum. Pawates nyaeta ngeunaan 6 MeV, sakumaha dina kasus alfa-buruk, tapi kamungkinan tunneling of α-partikel anu considerably gede ti atom produk bengkahna teuing heavier.

degradasi kapaksa

Leuwih dipikaresep ieu ngainduksi fisi tina inti uranium. Dina hal ieu, indungna inti ieu irradiated kalawan neutron. Mun indung eta absorbs, teras aranjeunna dijilid rék dipegatkeun énergi ngariung di wangun tanaga vibrational nu bisa ngaleuwihan 6 MeV diperlukeun pikeun nungkulan potensi panghalang.

Dimana énergi neutron tambahan teu cukup pikeun nungkulan potensi panghalang, kajadian neutron kudu boga énergi kinétik minimum guna tiasa dipicuna dina bengkahna atom. Dina kasus ²³⁸ U neutron tambahan energi ngariung ieu leungit ngeunaan 1 MeV. Ieu ngandung harti yén fisi tina inti uranium ngainduksi ukur neutron ku énergi kinétik gede ti 1 MeV. Di sisi séjén, anu ²³⁵ U isotop boga salah neutron unpaired. Nalika inti a absorbs tambahan, karbon jadi rupa kalawan eta pasangan na hiji energi ngariung tambahan mangrupa hasil tina papasangan ieu. Ieu cukup pikeun ngaleupaskeun jumlah énergi nu dipikabutuh pikeun nungkulan éta panghalang potensi inti jeung division of isotop lumangsung dina tabrakan jeung neutron nanaon.

buruk béta

Najan kanyataan yén réaksi fisi anu dipancarkeun ku tilu atawa opat neutron, popotongan kénéh ngandung leuwih neutron ti isobars stabil maranéhanana. Ieu ngandung harti yén popotongan dipegatkeunana umumna stabil kalayan hormat ka buruk béta.

Contona, nalika aya hiji divisi ti inti uranium ²³⁸ U, isobars stabil ngandung A = 145 ¹⁴⁵ nyaeta neodymium nd, nu hartina yén sempalan lanthanum La ¹⁴⁵ splits kana tilu tahapan, unggal waktu ku radiating éléktron na neutrino a dugi a nuclide stabil kabentuk. isobars stabil ngandung A = 90 ⁹⁰ nyaéta zirconium Zr, jadi meulah sempalan Bromo Br ⁹⁰ splits kana lima hambalan ranté β-buruk.

ranté β-buruk ieu emit énergi tambahan nu dibawa jauh ampir kabéh tina éléktron na neutrino a.

réaksi nuklir: fisi of uranium

nuclide langsung tina radiasi neutron jeung jumlah badag teuing di antarana pikeun mastikeun kuatna intina masih aya kacangcayaan. Di dieu titik teh nya eta teu aya Coulomb repulsion, sarta jadi énergi permukaan condong ngaropéa nu neutron alatan indungna. Tapi, eta kadang kajadian. Contona, fisi sempalan Br ⁹⁰ dina munggaran béta-buruk ngahasilkeun kripton-90, nu bisa jadi ayana dina kaayaan gumbira kalawan énergi cukup pikeun nungkulan énergi permukaan. Dina hal ieu radiasi neutron bisa lumangsung langsung ka ngabentuk kripton-89. isobars Ieu masih stabil kalayan hormat ka béta-buruk teu acan buka kana stabil yttrium-89, jadi yén kripton-89 dibagi kana tilu tahapan.

Uranium fisi: Chain Réaksi

Neutron dipancarkeun dina réaksi meulah bisa diserep ku indungna-inti lianna, nu lajeng ngalaman fisi timer ngainduksi. Dina kasus uranium-238 tilu neutron, anu timbul kaluar kalawan énergi kirang ti 1 MeV (énergi dileupaskeun dina fisi inti uranium - 158 Mev - lolobana dirobah jadi popotongan dipegatkeunana énergi kinétik), ngarah teu tiasa ngabalukarkeun division salajengna ngeunaan nuclide ieu. Sanajan kitu, lamun konsentrasi signifikan tina isotop langka U ²³⁵ ieu neutron bébas bisa kawengku ku inti tina ²³⁵ U, mémang sabenerna ngakibatkeun dipegatkeunana, saprak dina hal ieu euweuh bangbarung énergi handap nu division henteu ngainduksi.

Ieu réaksi ranté prinsipna.

Rupa Réaksi Nuklir

Hayu k - Jumlah neutron dihasilkeun dina sampel tina bahan fisil dina hambalan n tina ranté nu, dibagi ku jumlah neutron dihasilkeun dina tahap n - 1. Jumlah ieu bakal gumantung kana Jumlah neutron dihasilkeun dina hambalan n - 1, anu diserep ku inti nu bisa ngalaman fisi ngainduksi.

• Lamun k <1 on, réaksi ranté téh saukur kaluar tina uap na proses bakal ngeureunkeun kacida gancangna. Ieu naon kajadian di alam bijih uranium, nu ^{konsentrasi 235} U nyaéta sangkan leutik nu kamungkinan nyerep hiji neutron isotop ieu pisan negligible.

• Lamun k> 1, anu réaksi ranté bakal terus tumuwuh salami sakabéh bahan fisil moal dipaké (bom atom). Ieu kahontal ku enriching bijih alam pikeun ménta konsentrasi sahingga luhur uranium-235. Pikeun buleud nilai sampel k nambahan kalawan kamungkinan diserep neutron, nu gumantung kana radius lapisan nu. Kituna U beurat kudu ngaleuwihan massa kritis tangtu fisi of uranium (réaksi ranté) bisa lumangsung.

• Lamun k = 1, teras aya réaksi dikawasa. Hal ieu dipaké dina réaktor nuklir. prosés ieu diatur distribution diantara rod uranium of cadmium atawa boron, nu nyerep lolobana neutron (elemen ieu sanggup motret neutron). Ngabagi cores uranium mangka otomatis dikawasa ku cara ngagerakkeun rod supados nilai k tetep sarua jeung hiji.