Реакция деления ядра

Деление ядер — особый вид ядерных реакций, при которых ядро тяжелого элемента под действием нейтронов и других частиц делится на несколько более легких ядер (осколков), чаще всего на два ядра, близких по массе.

Тяжелые ядра элементов перегружены нейтронами (число нейтронов превышает число протонов), поэтому в момент образования осколков деления имеются избыточные нейтроны. Образовавшиеся осколки деления также перегружены нейтронами, в результате чего они и выделяют вторичные нейтроны, называемые нейтронами деления. Однако испускание нейтронов деления не устраняет полностью перегрузку ядер-осколков нейтронами. Это приводит к тому, что осколки оказываются радиоактивными.

Цепная реакция деления — ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты реакции. Условием возникновения цепной реакции является наличие размножения нейтронов при делении ядра.

При цепной ядерной реакции каждый из нейтронов деления взаимодействует с соседними осколками делящегося вещества и в свою очередь вызывает в них реакцию деления, поэтому наблюдается лавинообразное нарастание числа актов деления.

Критическая масса — минимальное количество вещества, необходимое для осуществления цепной реакции. Например, для чистого урана критическая масса составляет порядка 50 кг.

Коэффициент размножения нейтронов (К) — отношение числа нейтронов в данном «поколении» к их числу в предыдущем «поколении». Необходимым условием развития цепной реакции является требование: коэффициент размножения нейтронов К > 1.

Термоядерная реакция — реакция слияния (синтеза) легких атомов ядер в более тяжелые, происходящая при очень высокой температуре (10⁷ К и выше). Для слияния ядер необходимо, чтобы они попали в сферу действия ядерных сил (1(Г¹⁴ м), чему препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено за счет кинетической энергии и теплового движения. Термоядерные реакции являются источниками энергии солнца и звезд.

Реакция синтеза атомных ядер — реакция образования из легких ядер более тяжелых.

Примеры реакции синтеза ядер:

где Q — энерговыделение.

Синтез тяжелых изотопов водорода — дейтерия jH и трития jH — является наиболее перспективной термоядерной реакцией. Действительно, удельная энергия связи 8?_св резко возрастает при переходе от этих изотопов к^Не (рис. 7.7), поэтому реакция синтеза ядер водорода сопровождается выделением огромной энергии (Е_св = А8Е_СВ, где, А — массовое число).

Ядерный реактор — устройство, в котором осуществляются управляемые реакции деления ядер.

Основные элементы ядерного реактора:

• а) ядерное топливо —^{U, 2}9®U;
• б) замедлитель нейтронов — вода, тяжелая вода, графит;
• в) теплоносители — вода, жидкий натрий;
• г) вещество для регулировки скорости реакции — кадмий, бор;
• е) защита — оболочка из бетона, железо.