Цепная реакция деления

деление ядер урана цепная реакция деления ядер урана при бомбардировке нейтронами была открыта 1939 году немецкими учеными отто ганнам из фрицем стр османам рассмотрим механизм этого явления на рисунке условно изображена ядро атома урана 235 проглотив лишний нейтрон и агро возбуждается не деформируется приобретая вытянутую форму вы уже знаете что в ядре действуют два вида сил электростатические силы отталкивания между протонами стремящиеся разорвать ядро и ядерные силы притяжения между всеми нуклонами благодаря которому ядро не распадается но ядерные силы коротка действующие поэтому вы вытянутом ядре они уже не могут удержать сильно удалены друг от друга части игра а действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части которые разлетаются в разные стороны с огромной скоростью и излучая при этом 23 нейтрона получается что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц осколки быстро тормозятся в окружающей среде в результате чего их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию среды то есть в энергию взаимодействие и теплового движения составляющих ее частиц при одновременном деление большого количества ядер урана внутренняя энергия окружающей уран среды и соответственно и и температуры заметно возрастают то есть среда нагревается таким образом реакция деления урана идет с выделением энергии в окружающую среду энергия заключенное в ядрах атомов колоссально например при полном деление я der имеющихся в одном грамме урана выделилась бы столько же энергии сколько выделяется при сгорании двух с половиной тонн нефти для преобразования внутренняя энергия атомных ядер в электрическую на атомных электростанциях использует так называемые цепные реакции деления ядер рассмотрим механизм протекания цепной реакции деления ядра и зато по урана 235 ядро атома урана в результате захвата нейтрона разделилось на 2 часть изучив при этом три нейтрона два из этих нейтронов вызвали реакцию деления еще двух ядер при этом образовалась уже 4 нейтрона эти в свою очередь вызвали деление четырех ядер после чего образовалась 9 нейтронах и так далее цепная реакция возможна благодаря тому что при делении каждого ядра образуется 23 нейтрона которые могут принять участие в делении других лидер на рисунке показана схема цепной реакции при которой общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем соответственно резко возрастает число делений я тёр и энергия выделяющаяся в единицу времени поэтому такая реакция носит взрывной характер она протекает в атомной бомбе возможно другой вариант при котором число свободных нейтронов уменьшается со временем в этом случае цепная реакция прекращается следовательно такую реакцию тоже нельзя использовать для производства электроэнергии в мирных целях возможно использовать энергию только такой цепной реакции в которой число нейтронов не меняется с течением времени как же добиться того чтобы число нейтронов все время оставалось постоянным для решения этой проблемы нужно знать какие факторы влияют на увеличение и на уменьшение общего числа свободных нейтронов в куске урана в котором протекает цепная реакция одним из таких факторов является масса урона дело в том что не каждый нейтрон излучин на определение игра вызывает делению других нет если масса и соответственно размеры куска урана слишком мало то многие нейтроны вылетит за его пределы не успев встретить на своем пути ядро вызов его деления и породить таким образом новое поколение нейтронов необходимых для продолжения реакции в этом случае цепная реакция прекратится чтобы реакция не прекращалась нужно увеличить массу урана до определенного значения называемого критическим почему при увеличении массы цепная реакция становится возможной чем больше масса куска тем больше его размеры и длиннее путь который проходит с ним не трон и при этом вероятность встречи нейтронов с ядрами возрастает соответственно увеличивается число деления ядер и число излучаемых нейтронов при критической массе урана число нейтронов появившихся определение я мир становится равным числу потерянных нейтронов то есть захваченных ядрами без деления и вылетевших за пределы куска поэтому их общее число остается неизменным при этом цепная реакция может идти длительное время не прекращаясь и не приобретая взрывного характера наименьшая в масса урана при которой возможно протекание цепной реакции называется критической массы если масса ураном больше критической то в результате резкого увеличения числа свободных нейтронов цепная реакция приведет к срыву а если меньше критической тут цепная реакция не протекает из-за недостатка свободных нейтронов уменьшить потерю нейтронов которые вылетают из урана непрореагировавший адр-ами можно не только за счет увеличения массы урана но и с помощью специальной отражающий оболочки для этого кусок урана помещают в оболочку сделанную из вещества хорошо отражающего нейтроны например избери ли отражаясь от этой оболочки нейтроны возвращаются в уран и могут принять участие в делении ягер существует еще несколько факторов от которых зависит возможность протекания цепной реакции например если кусок урана содержит слишком много примесей других химических элементов то они поглощают большую часть нейтронов и реакция прекращается наличие в уране так называемого замедлителя нейтронов также влияет на ход реакции дело в том что ядра урана 235 с наибольшей вероятностью делятся под 10 медленных нейтронов определение я der образуются быстрые нейтроны если быстрый нейтроны замедлить то большая их часть за хватится ядрами урана 235 с последующим делением этих ядер в качестве замедлителя используются такие вещества как графит вода тяжелая вода состав которой входит дейтерий изотоп водорода с массовым числом 2 и некоторые другие такие вещества только замедляют нейтроны почти не поглощая их таким образом возможность протекания цепной реакции определяется массой урана количеством примесей в нем наличием оболочки и замедлителя и некоторыми другими факторами критическая масса шарообразного куска урана 235 приблизительно равна 50 килограмм при этом его радиус составляет всего девять сантиметров поскольку уран имеет очень большую плотность применяя замедлитель и отражающую оболочку и уменьшая количество примесей удается снизить критическую массу урана до 800 грамм