Главная | Обратная связь

Деление тяжелых атомных ядер

После облучения нейтронами химически чистого урана обнаружили барий и лантан. Появление этих элементов объясняется распадом ядер урана на две примерно равные части. Это явление получило название деление ядер(рисунок 39).

Ядра ₉₂U²³⁵ поглощают нейтроны и превращаются в ядра ₉₂U²³⁶, которые за очень короткое время распадаются на две примерно равные части. Осколки деления перегружены нейтронами. Поэтому из них освобождаются 2-3 нейтрона, которые могут вызвать деление других ядер. В результате может возникнуть цепная реакция, которая будет продолжаться без внешнего облучения урана нейтронами.

Отношение числа делений, вызванных вторичными нейтронами, к числу делений, при котором они сами образовались называется эффективным коэффициентом размножения нейтронов k_эфф.

Если k_эфф < 1, реакция без внешнего источника нейтронов быстро затухает.

Если k_эфф =1, число делений ядер за единицу времени поддерживается постоянным. Такой режим называется критическим, и применяется в ядерных реакторах. Для каждого ядерного «горючего» существует критическая масса, при которой k_эфф =1.

Если k_эфф >1, цепная реакция лавинообразно нарастает. Происходит взрыв с огромным выделением энергии. Применяется в ядерном оружии.

Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется цепная ядерная реакция с k_эфф =1 и с большим выделением энергии. Энергия от 1 грамма урана равноценна энергии от сжигания 3 тонн угля.

		Рисунок 40. Реактор на медленных нейтронах

иммммммммммм

На рисунке 40 схематически представлено строение реактора на медленных нейтронах. Урановые стержни 1, запрессованные в стальные цилиндры, называются тепловыделяющими элементами. Они помещены в замедлитель нейтронов 3, выполненный из графита. Реактор окружен отражателем нейтронов 2 и бетонной защитой 6. Цепной реакцией управляют с помощью регулирующих стержней4, сделанных из материала сильно поглощающего нейтроны (кадмий, бор). При определенной глубине погружения регулирующих стержней реакция протекает с k_эфф =1 (рисунок 41). Энергия распада ядер урана отдается теплоносителю5, которым является жидкий металл (например, натрий) или вода.

		Рисунок 41. Деление ядер урана в реакторе

Эволюция Вселенной