Ядерные реакции. Деление ядер урана

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов. В конце 1938 года немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Продолжая исследования, начатые Ферми, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Ядерная реакция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Ядерные реакции происходят, когда частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Положительно заряженные частицы, которым с помощью ускорителя сообщается кинетическая энергия Протоны Дейтроны α-частицы

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Для осуществления ядерных реакций такой метод гораздо эффективнее, чем использование ядер гелия, испускаемых радиоактивными элементами.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Преимущества использования ускорителя для сообщения энергии частицам С помощью ускорителей частицам может быть E ≈ 105 МэВ, т.е. гораздо большая той, которую сообщена имеют α-частицы (max = 9 МэВ). Можно использовать протоны, которые в процессе радиоактивного распада не появляются. Можно ускорить ядра более тяжёлые, чем ядра гелия.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

В 1932 году провели первое ядерное превращение с помощью искусственно разогнанных протонов: мишенью служило ядро атома лития — самого лёгкого элемента после водорода и гелия. Джон Кокрофт 1897–1967 г. Эрнест Томас Синтон Уолтон 1903–1995 гг.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Отечественные физики-атомщики. Вскоре после кембриджских учёных и независимо от них обнаружили ту же реакцию, первыми дали вероятное объяснение процесса. Кирилл Дмитриевич Синельников 1901–1966 гг. Игорь Васильевич Курчатов 1903–1960 г.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Реакция превращения атома лития в атом гелия

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Существенным прорывом в области физики было открытие нейтрона. Нейтрон

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Наблюдается следующая реакция при взаимодействии алюминия с нейтроном.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Великий итальянский физик. Первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения обусловлены не только быстрыми, но и медленными нейтронами. Энрико Ферми 1901–1954 гг.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

O H H Вода Для уменьшения скоростей нейтронов применяют воду, так как в воде есть большое число ядер атома водорода, масса которых практически такая же как и масса нейтронов.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Проводимые реакции очень разнообразны. И так как ядро не способно оттолкнуть нейтрон, здесь можно говорить о различных превращениях.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Ядерные превращения, приводящие к испусканию радиоактивных излучений Схема реакции деления ядра

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Немецкие учёные. В конце 1938 года открыли деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы — радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др. Отто Ган 1879–1968 г. Фриц Штрассман 1902–1980 гг.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Объяснили появление этих элементов распадом ядер урана, захватившего нейтрон, на две примерно равные части. Лиза Мейтнер 1878–1968 г. Отто Роберт 1904–1979 гг. Фриш

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Деление ядра урана-235 Осколки деления ядра

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Изотопы урана U235 (0,7%) Реакция деления наиболее интенсивно идёт на медленных (тепловых) нейтронах. U238 (99,3%) в реакцию Ядра вступают деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Деление ядра урана-235

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Деление ядра урана-235

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Деление ядра урана-235

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Деление ядра урана-235 1/30 скорости света

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Продуктами деления ядер U235 могут быть и другие изотопы бария, ксенона, стронция, рубидия и т.д.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

200 МэВ кинетическая энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана Оценку выделяющейся при делении ядра энергии можно сделать с помощью удельной энергии связи нуклонов в ядре.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

n n n n Фундаментальный факт ядерного деления — испускание в процессе деления 2–3 нейтронов.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Ядерные реакции. Деление ядер урана

n n n n E Энергия имеет различные значения — от нескольких млн эВ до совсем малых, близких к 0.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

Массы осколков отличаются примерно в 1,5 раза.

Ядерные реакции. Деление ядер урана

В результате серии последовательных β- распадов в конце концов получаются стабильные изотопы.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

28.04.2018