क्रिटिकल मास, परमाणु बम या परमाणु रिएक्टर में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक विखंडन-सक्षम सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान। एक परमाणु बम में, विस्फोट करने वाले पदार्थ को भागों में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक महत्वपूर्ण से कम होता है ... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

मास क्रिटिकल देखें। रायज़बर्ग बी.ए., लोज़ोव्स्की एल.एस., स्ट्रोडुबत्सेवा ई.बी. आधुनिक आर्थिक शब्दकोश। दूसरा संस्करण।, रेव। एम।: इंफ्रा एम। 479 एस .. 1999 ... आर्थिक शब्दकोश

क्रांतिक द्रव्यमान- सबसे छोटा (देखें) विखंडनीय पदार्थ (यूरेनियम 233 या 235, प्लूटोनियम 239, आदि), जिसमें परमाणु नाभिक के विखंडन की एक आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया हो सकती है और आगे बढ़ सकती है। क्रांतिक द्रव्यमान का मान विखंडनीय पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करता है, इसकी... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

महत्वपूर्ण द्रव्यमान, विखंडनीय सामग्री (परमाणु ईंधन) का न्यूनतम द्रव्यमान जो एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। क्रांतिक द्रव्यमान (Mcr) का मान परमाणु ईंधन के प्रकार और उसके ज्यामितीय पर निर्भर करता है। आधुनिक विश्वकोश

विखंडनीय सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान जो एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रवाह को सुनिश्चित करता है ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

महत्वपूर्ण द्रव्यमान ईंधन का सबसे छोटा द्रव्यमान है जिसमें परमाणु विखंडन की एक आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया कोर के एक निश्चित डिजाइन और संरचना के साथ आगे बढ़ सकती है (कई कारकों पर निर्भर करती है, उदाहरण के लिए: ईंधन संरचना, मॉडरेटर, आकार ... .. . परमाणु ऊर्जा शर्तें

क्रांतिक द्रव्यमान- ईंधन का सबसे छोटा द्रव्यमान जिसमें परमाणु विखंडन की एक आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया कोर के एक निश्चित डिजाइन और संरचना के साथ आगे बढ़ सकती है (कई कारकों पर निर्भर करती है, उदाहरण के लिए: ईंधन संरचना, मॉडरेटर, कोर आकार और ... .. . तकनीकी अनुवादक की हैंडबुक

क्रांतिक द्रव्यमान- महत्वपूर्ण द्रव्यमान, विखंडनीय सामग्री (परमाणु ईंधन) का न्यूनतम द्रव्यमान, जो एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। क्रांतिक द्रव्यमान (Mcr) का मान परमाणु ईंधन के प्रकार और उसके ज्यामितीय पर निर्भर करता है। सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

क्रोमियम के साथ फ्यूसाइल न्यूक्लाइड (233U, 235U, 239Pu, 251Cf) युक्त परमाणु ईंधन की न्यूनतम मात्रा, एक परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है (परमाणु विखंडन देखें। परमाणु रिएक्टर, परमाणु विस्फोट)। केएम आकार और आकार पर निर्भर करता है ... ... भौतिक विश्वकोश

विखंडनीय सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान जो एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। * * * क्रिटिकल मास क्रिटिकल मास, एक फिजाइल सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान जो एक आत्मनिर्भर के प्रवाह को सुनिश्चित करता है ... विश्वकोश शब्दकोश

पुस्तकें

• क्रिटिकल मास, वेसेलोवा एन।, नतालिया वेसेलोवा की पुस्तक में, रूसी अंतर्राज्यीय संघ के लेखक, रूसी साहित्य और ललित कला अकादमी के पूर्ण सदस्य। G. R. Derzhavin, चुने हुए लोगों ने प्रवेश किया ... श्रेणी: अन्य प्रकाशन
• क्रिटिकल मास, नतालिया वेसेलोवा, नतालिया वेसेलोवा की पुस्तक में, रूसी अंतर्राज्यीय संघ के लेखक, रूसी साहित्य और ललित कला अकादमी के पूर्ण सदस्य। G.R. Derzhavin, चयनित कहानियाँ शामिल हैं ... श्रेणी:

साइट इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीक की मूल बातें बताती है। इलेक्ट्रोकेमिकल और रासायनिक कोटिंग्स की तैयारी और आवेदन की प्रक्रियाओं के साथ-साथ कोटिंग गुणवत्ता नियंत्रण के तरीकों पर विस्तार से विचार किया जाता है। इलेक्ट्रोप्लेटिंग दुकान के मुख्य और सहायक उपकरण का वर्णन किया गया है। गैल्वेनिक उत्पादन के मशीनीकरण और स्वचालन के साथ-साथ स्वच्छता और सुरक्षा सावधानियों के बारे में जानकारी दी गई है।

साइट का उपयोग उत्पादन में श्रमिकों के व्यावसायिक प्रशिक्षण के लिए किया जा सकता है।

सुरक्षात्मक, सुरक्षात्मक-सजावटी और विशेष कोटिंग्स के उपयोग से कई समस्याओं को हल करना संभव हो जाता है, जिनमें से धातुओं को जंग से बचाने के लिए एक महत्वपूर्ण स्थान पर कब्जा कर लिया गया है। धातुओं का क्षरण, यानी पर्यावरण की विद्युत रासायनिक या रासायनिक क्रिया के कारण उनका विनाश, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था को भारी नुकसान पहुंचाता है। हर साल, जंग के परिणामस्वरूप, मूल्यवान भागों और संरचनाओं, जटिल उपकरणों और मशीनों के रूप में धातु के वार्षिक उत्पादन का 10-15% तक उपयोग से बाहर हो जाता है। कुछ मामलों में, जंग दुर्घटनाओं की ओर ले जाती है।

इलेक्ट्रोप्लेटेड कोटिंग्स जंग संरक्षण के प्रभावी तरीकों में से एक हैं, उनका व्यापक रूप से भागों की सतह पर कई मूल्यवान विशेष गुण प्रदान करने के लिए भी उपयोग किया जाता है: कठोरता में वृद्धि और प्रतिरोध, उच्च परावर्तन, बेहतर विरोधी घर्षण गुण, सतह विद्युत चालकता, आसान सोल्डरेबिलिटी, और अंत में, बाहरी प्रकार के उत्पादों को बेहतर बनाने के लिए।

रूसी वैज्ञानिक धातुओं के विद्युत रासायनिक प्रसंस्करण के कई महत्वपूर्ण तरीकों के निर्माता हैं। इस प्रकार, इलेक्ट्रोफॉर्मिंग का निर्माण शिक्षाविद बी.एस. जैकोबी (1837) की योग्यता है। इलेक्ट्रोप्लेटिंग के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण कार्य रूसी वैज्ञानिकों ई। ख। लेनज़ और आई। एम। फेडोरोव्स्की का है। अक्टूबर क्रांति के बाद इलेक्ट्रोप्लेटिंग का विकास वैज्ञानिक प्रोफेसरों एन.टी. कुद्रियात्सेव, वी.आई. लाइनर, एन.पी. फेडोटिव और कई अन्य लोगों के नामों के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है।

कोटिंग प्रक्रियाओं के मानकीकरण और सामान्यीकरण के लिए बहुत काम किया गया है। काम की तेजी से बढ़ती मात्रा, इलेक्ट्रोप्लेटिंग दुकानों के मशीनीकरण और स्वचालन के लिए प्रक्रियाओं का एक स्पष्ट विनियमन, कोटिंग के लिए इलेक्ट्रोलाइट्स का सावधानीपूर्वक चयन, इलेक्ट्रोप्लेटेड कोटिंग्स के जमाव से पहले भागों की सतह तैयार करने के लिए सबसे प्रभावी तरीकों का चयन और अंतिम संचालन की आवश्यकता होती है। साथ ही उत्पादों की गुणवत्ता नियंत्रण के लिए विश्वसनीय तरीके। इन शर्तों के तहत, एक कुशल इलेक्ट्रोप्लेटिंग कार्यकर्ता की भूमिका तेजी से बढ़ जाती है।

इस साइट का मुख्य उद्देश्य तकनीकी स्कूलों के छात्रों को एक इलेक्ट्रोप्लेटिंग कार्यकर्ता के पेशे में महारत हासिल करने में मदद करना है जो उन्नत इलेक्ट्रोप्लेटिंग दुकानों में उपयोग की जाने वाली आधुनिक तकनीकी प्रक्रियाओं को जानता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक क्रोमियम चढ़ाना रगड़ भागों के पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाने, उन्हें जंग से बचाने के साथ-साथ सुरक्षात्मक और सजावटी परिष्करण की एक प्रभावी तरीका है। पहना भागों को बहाल करते समय क्रोम चढ़ाना द्वारा महत्वपूर्ण बचत प्रदान की जाती है। क्रोमियम चढ़ाना की प्रक्रिया राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। कई शोध संगठन, संस्थान, विश्वविद्यालय और मशीन निर्माण उद्यम इसके सुधार पर काम कर रहे हैं। अधिक कुशल इलेक्ट्रोलाइट्स और क्रोमियम चढ़ाना मोड उभर रहे हैं, क्रोम भागों के यांत्रिक गुणों में सुधार के लिए तरीके विकसित किए जा रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्रोमियम चढ़ाना का दायरा बढ़ रहा है। आधुनिक क्रोमियम चढ़ाना प्रौद्योगिकी की मूल बातों का ज्ञान मानक और तकनीकी दस्तावेज़ीकरण के निर्देशों की पूर्ति और क्रोमियम चढ़ाना के आगे के विकास में चिकित्सकों की एक विस्तृत श्रृंखला की रचनात्मक भागीदारी में योगदान देता है।

साइट ने भागों की ताकत पर क्रोमियम चढ़ाना के प्रभाव के मुद्दों को विकसित किया, कुशल इलेक्ट्रोलाइट्स और तकनीकी प्रक्रियाओं के उपयोग का विस्तार किया, क्रोमियम चढ़ाना की दक्षता में सुधार के तरीकों पर एक नया खंड पेश किया। क्रोम चढ़ाना प्रौद्योगिकी में nporpecsivnyh अग्रिमों को ध्यान में रखते हुए मुख्य वर्गों को फिर से डिजाइन किया गया है। हैंगिंग फिक्स्चर के दिए गए तकनीकी निर्देश और डिजाइन अनुकरणीय हैं, क्रोम प्लेटिंग की स्थिति चुनने के मामलों में और हैंगिंग फिक्स्चर डिजाइन करने के सिद्धांतों में पाठक का मार्गदर्शन करते हैं।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग और उपकरण बनाने की सभी शाखाओं के निरंतर विकास ने इलेक्ट्रोलाइटिक और रासायनिक कोटिंग्स के आवेदन के क्षेत्र का एक महत्वपूर्ण विस्तार किया है।

धातुओं के रासायनिक निक्षेपण द्वारा, गैल्वेनिक धातु कोटिंग्स के साथ संयोजन में विभिन्न प्रकार के डाइलेक्ट्रिक्स पर बनाए जाते हैं: प्लास्टिक, सिरेमिक, फेराइट, ग्लास-सिरेमिक और अन्य सामग्री। धातुयुक्त सतह के साथ इन सामग्रियों से भागों के निर्माण ने नए डिजाइन और तकनीकी समाधान, उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार और उपकरण, मशीनों और उपभोक्ता वस्तुओं के उत्पादन की लागत में कमी सुनिश्चित की।

धातु कोटिंग्स के साथ प्लास्टिक से बने भागों का व्यापक रूप से मोटर वाहन उद्योग, रेडियो इंजीनियरिंग उद्योग और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। मुद्रित सर्किट बोर्डों के उत्पादन में बहुलक सामग्री के धातुकरण की प्रक्रियाएं विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गई हैं, जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और रेडियो इंजीनियरिंग उत्पादों का आधार हैं।

ब्रोशर डाइलेक्ट्रिक्स के रासायनिक-इलेक्ट्रोलाइटिक धातुकरण की प्रक्रियाओं के बारे में आवश्यक जानकारी प्रदान करता है, धातुओं के रासायनिक निक्षेपण की मुख्य नियमितताएं दी गई हैं। प्लास्टिक के धातुकरण के दौरान इलेक्ट्रोलाइटिक कोटिंग्स की विशेषताएं इंगित की जाती हैं। मुद्रित सर्किट बोर्डों के उत्पादन की तकनीक के साथ-साथ धातुकरण प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले समाधानों के विश्लेषण के तरीकों के साथ-साथ उनकी तैयारी और सुधार के तरीकों पर काफी ध्यान दिया जाता है।

एक सुलभ और मनोरंजक तरीके से, साइट आयनकारी विकिरण और रेडियोधर्मिता की विशेषताओं के संदर्भ में भौतिक प्रकृति का परिचय देती है, जीवित जीवों पर विकिरण की विभिन्न खुराक का प्रभाव, विकिरण खतरे की सुरक्षा और रोकथाम के तरीके, रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग करने की संभावनाएं मानव रोगों को पहचानें और उनका इलाज करें।

परमाणु खतरनाक विखंडनीय पदार्थों के साथ सुरक्षित संचालन के लिए, उपकरण के पैरामीटर महत्वपूर्ण से कम होने चाहिए। परमाणु सुरक्षा के लिए नियामक मानकों के रूप में, निम्नलिखित का उपयोग किया जाता है: परमाणु खतरनाक विखंडनीय सामग्री की मात्रा, एकाग्रता और मात्रा; बेलनाकार आकार वाले उपकरणों का व्यास; प्लेट के आकार के उपकरणों के लिए सपाट परत की मोटाई। मानक पैरामीटर अनुमेय पैरामीटर के आधार पर निर्धारित किया जाता है, जो महत्वपूर्ण से कम है और उपकरण के संचालन के दौरान इसे पार नहीं किया जाना चाहिए। साथ ही, यह आवश्यक है कि महत्वपूर्ण मापदंडों को प्रभावित करने वाली विशेषताएं कड़ाई से परिभाषित सीमाओं के भीतर हों। निम्नलिखित मान्य मापदंडों का उपयोग किया जाता है: एम ऐड की संख्या, वॉल्यूम वी ऐड, व्यास डी ऐड, लेयर मोटाई टी ऐड।

परमाणु खतरनाक विखंडनीय न्यूक्लाइड की सांद्रता पर महत्वपूर्ण मापदंडों की निर्भरता का उपयोग करते हुए, कोई भी महत्वपूर्ण पैरामीटर का ऐसा मूल्य निर्धारित करता है, जिसके नीचे, किसी भी एकाग्रता पर, एससीआरडी असंभव है। उदाहरण के लिए, प्लूटोनियम लवण और समृद्ध यूरेनियम के समाधान के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान, आयतन, एक अनंत सिलेंडर का व्यास, एक अनंत सपाट परत की मोटाई इष्टतम मंदी के क्षेत्र में न्यूनतम होती है। पानी के साथ धातु समृद्ध यूरेनियम के मिश्रण के लिए, समाधान के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान, इष्टतम मंदी के क्षेत्र में एक न्यूनतम न्यूनतम है, और महत्वपूर्ण मात्रा, एक अनंत सिलेंडर का व्यास, और उच्च पर एक अनंत फ्लैट परत की मोटाई है। संवर्द्धन (>35%) में मॉडरेटर की अनुपस्थिति में न्यूनतम मान होते हैं (r n /r 5 =0); 35% से कम संवर्धन के लिए, मिश्रण के महत्वपूर्ण मापदंडों में न्यूनतम इष्टतम मंदी है। जाहिर है, न्यूनतम महत्वपूर्ण मापदंडों के आधार पर निर्धारित पैरामीटर संपूर्ण एकाग्रता सीमा पर सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं। इन मापदंडों को सुरक्षित कहा जाता है, वे न्यूनतम महत्वपूर्ण मापदंडों से कम हैं। निम्नलिखित सुरक्षित मापदंडों का उपयोग किया जाता है: मात्रा, एकाग्रता, मात्रा, व्यास, परत की मोटाई।

सिस्टम की परमाणु सुरक्षा सुनिश्चित करते समय, विखंडनीय न्यूक्लाइड (कभी-कभी मॉडरेटर की मात्रा) की एकाग्रता आवश्यक रूप से अनुमेय पैरामीटर द्वारा सीमित होती है, जबकि एक ही समय में, सुरक्षित पैरामीटर का उपयोग करते समय, एकाग्रता पर कोई प्रतिबंध नहीं लगाया जाता है ( या मॉडरेटर की राशि पर)।

2 महत्वपूर्ण द्रव्यमान

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया विकसित होगी या नहीं यह चार प्रक्रियाओं की प्रतियोगिता के परिणाम पर निर्भर करता है:

(1) यूरेनियम से न्यूट्रॉन का निष्कासन,

(2) बिना विखंडन के यूरेनियम द्वारा न्यूट्रॉन पर कब्जा,

(3) अशुद्धियों द्वारा न्यूट्रॉन का कब्जा।

(4) यूरेनियम द्वारा विखंडन के साथ न्यूट्रॉन का कब्जा।

यदि पहली तीन प्रक्रियाओं में न्यूट्रॉन का नुकसान चौथे में जारी न्यूट्रॉन की संख्या से कम है, तो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है; अन्यथा यह असंभव है। जाहिर है, अगर पहली तीन प्रक्रियाओं में से बहुत अधिक संभावना है, तो विखंडन के दौरान जारी न्यूट्रॉन की अधिकता प्रतिक्रिया की निरंतरता सुनिश्चित करने में सक्षम नहीं होगी। उदाहरण के लिए, मामले में जब प्रक्रिया की संभावना (2) (बिना विखंडन के यूरेनियम द्वारा कब्जा) विखंडन के साथ कब्जा करने की संभावना से बहुत अधिक है, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया असंभव है। प्राकृतिक यूरेनियम के समस्थानिक द्वारा एक अतिरिक्त कठिनाई पेश की जाती है: इसमें तीन समस्थानिक होते हैं: 234U, 235U, और 238U, जिनका योगदान क्रमशः 0.006, 0.7 और 99.3% है। यह महत्वपूर्ण है कि विभिन्न समस्थानिकों के लिए प्रक्रियाओं (2) और (4) की संभावनाएं अलग-अलग हैं और न्यूट्रॉन ऊर्जा पर अलग-अलग निर्भर करती हैं।

एक पदार्थ में परमाणु विखंडन की एक श्रृंखला प्रक्रिया के विकास के दृष्टिकोण से विभिन्न प्रक्रियाओं की प्रतिस्पर्धा का आकलन करने के लिए, "महत्वपूर्ण द्रव्यमान" की अवधारणा पेश की जाती है।

क्रांतिक द्रव्यमानविखंडनीय सामग्री का न्यूनतम द्रव्यमान है जो एक आत्मनिर्भर परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। महत्वपूर्ण द्रव्यमान छोटा होता है, विखंडन आधा जीवन जितना छोटा होता है और एक विखंडनीय आइसोटोप के साथ काम करने वाले तत्व का संवर्धन उतना ही अधिक होता है।

क्रांतिक द्रव्यमान -एक आत्मनिर्भर विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम मात्रा में विखंडनीय सामग्री। इतनी मात्रा में न्यूट्रॉन गुणन कारक एकता के बराबर होता है।

क्रांतिक द्रव्यमानरिएक्टर की विखंडनीय सामग्री का द्रव्यमान है, जो एक महत्वपूर्ण अवस्था में है।

परमाणु रिएक्टर के महत्वपूर्ण आयाम- रिएक्टर कोर के सबसे छोटे आयाम, जिस पर एक आत्मनिर्भर परमाणु ईंधन विखंडन प्रतिक्रिया अभी भी की जा सकती है। आमतौर पर महत्वपूर्ण आकार के तहत सक्रिय क्षेत्र की महत्वपूर्ण मात्रा लेते हैं।

परमाणु रिएक्टर का महत्वपूर्ण आयतन- एक महत्वपूर्ण स्थिति में रिएक्टर कोर की मात्रा।

यूरेनियम से उत्सर्जित होने वाले न्यूट्रॉन की सापेक्ष संख्या को आकार और आकार बदलकर कम किया जा सकता है। एक गोले में, सतह के प्रभाव वर्ग के समानुपाती होते हैं, और आयतन प्रभाव त्रिज्या के घन के समानुपाती होते हैं। यूरेनियम से न्यूट्रॉन का पलायन एक सतही प्रभाव है, जो सतह के आकार पर निर्भर करता है; विखंडन के साथ कब्जा सामग्री के कब्जे वाले पूरे आयतन में होता है, और इसलिए है

वॉल्यूमेट्रिक प्रभाव। यूरेनियम की मात्रा जितनी अधिक होगी, उतनी ही कम संभावना है कि यूरेनियम के आयतन से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन विखंडन के साथ कब्जा कर लेगा और एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को रोक देगा। गैर-विखंडन कैप्चर के लिए न्यूट्रॉन का नुकसान एक बड़ा प्रभाव है, विखंडन कैप्चर में न्यूट्रॉन की रिहाई के समान है, इसलिए बढ़ते आकार उनके सापेक्ष महत्व को नहीं बदलते हैं।

यूरेनियम युक्त एक उपकरण के महत्वपूर्ण आयामों को उन आयामों के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिन पर विखंडन के दौरान जारी किए गए न्यूट्रॉन की संख्या उत्सर्जन और कैप्चर के कारण उनके नुकसान के बराबर होती है जो विखंडन के साथ नहीं होते हैं। दूसरे शब्दों में, यदि आयाम महत्वपूर्ण से कम हैं, तो परिभाषा के अनुसार, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया विकसित नहीं हो सकती है।

केवल विषम समस्थानिक ही क्रांतिक द्रव्यमान बना सकते हैं। प्रकृति में केवल 235 यू पाया जाता है, और 239 पु और 233 यू कृत्रिम हैं, वे एक परमाणु रिएक्टर में बनते हैं (238 यू नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन पर कब्जा करने के परिणामस्वरूप)

और 232 Th के बाद दो अनुवर्ती β-क्षय)।

पर प्राकृतिक यूरेनियम में, एक विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया यूरेनियम की किसी भी मात्रा के साथ विकसित नहीं हो सकती है, हालांकि, आइसोटोप में जैसे कि 235 यू और 239 पु श्रृंखला प्रक्रिया अपेक्षाकृत आसानी से हासिल की जाती है। न्यूट्रॉन मॉडरेटर की उपस्थिति में, प्राकृतिक यूरेनियम में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया भी होती है।

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के कार्यान्वयन के लिए एक आवश्यक शर्त पर्याप्त रूप से बड़ी मात्रा में विखंडनीय सामग्री की उपस्थिति है, क्योंकि छोटे आकार के नमूनों में, अधिकांश न्यूट्रॉन किसी भी नाभिक से टकराए बिना नमूने के माध्यम से उड़ते हैं। परमाणु विस्फोट की श्रृंखला अभिक्रिया तब होती है जब

कुछ महत्वपूर्ण द्रव्यमान की विखंडनीय सामग्री।

मान लीजिए कि विखंडन में सक्षम पदार्थ का एक टुकड़ा है, उदाहरण के लिए, 235 यू, जिसमें एक न्यूट्रॉन प्रवेश करता है। यह न्यूट्रॉन या तो विखंडन का कारण बनेगा, या यह पदार्थ द्वारा बेकार रूप से अवशोषित हो जाएगा, या विसरित होकर बाहरी सतह से बाहर आ जाएगा। यह महत्वपूर्ण है कि अगले चरण में क्या होगा - क्या न्यूट्रॉन की औसत संख्या घटेगी या घटेगी, अर्थात। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को कमजोर या विकसित करना, अर्थात। सिस्टम सबक्रिटिकल या सुपरक्रिटिकल (विस्फोटक) स्थिति में होगा या नहीं। चूंकि न्यूट्रॉन का उत्सर्जन आकार (एक गेंद के लिए, त्रिज्या द्वारा) द्वारा नियंत्रित होता है, इसलिए महत्वपूर्ण आकार (और द्रव्यमान) की अवधारणा उत्पन्न होती है। विस्फोट के विकास के लिए, आकार महत्वपूर्ण से बड़ा होना चाहिए।

विखंडनीय सामग्री में न्यूट्रॉन पथ की लंबाई ज्ञात होने पर एक विखंडनीय प्रणाली के महत्वपूर्ण आकार का अनुमान लगाया जा सकता है।

पदार्थ के माध्यम से उड़ने वाला न्यूट्रॉन कभी-कभी नाभिक से टकराता है, ऐसा लगता है कि इसका क्रॉस सेक्शन दिखाई देता है। कोर के क्रॉस सेक्शन का आकार σ=10-24 सेमी2 (खलिहान)। यदि एक घन सेंटीमीटर में नाभिकों की संख्या N है, तो संयोजन L = 1/N नाभिकीय प्रतिक्रिया के संबंध में माध्य न्यूट्रॉन पथ देता है। न्यूट्रॉन पथ की लंबाई एकमात्र आयामी मान है जो महत्वपूर्ण आकार के मूल्यांकन के लिए प्रारंभिक बिंदु के रूप में कार्य कर सकता है। किसी भी भौतिक सिद्धांत में, समानता विधियों का उपयोग किया जाता है, जो बदले में, आयामी मात्राओं, प्रणाली की विशेषताओं और पदार्थ के आयामहीन संयोजनों से निर्मित होते हैं। इतना आयामहीन

संख्या विखंडनीय सामग्री के एक टुकड़े की त्रिज्या और उसमें न्यूट्रॉन के पथ की लंबाई का अनुपात है। यदि हम मान लें कि आयाम रहित संख्या एकता के क्रम की है, और पथ की लंबाई N = 1023 के विशिष्ट मान पर है, L = 10 सेमी

(σ = 1 के लिए) (आमतौर पर σ आमतौर पर 1 से बहुत अधिक होता है, इसलिए क्रांतिक द्रव्यमान हमारे अनुमान से कम होता है)। महत्वपूर्ण द्रव्यमान एक विशेष न्यूक्लाइड की विखंडन प्रतिक्रिया के क्रॉस सेक्शन पर निर्भर करता है। तो, एक परमाणु बम बनाने के लिए, लगभग 3 किलो प्लूटोनियम या 8 किलो 235 यू (एक निहित योजना के साथ और शुद्ध 235 यू के मामले में) की आवश्यकता होती है। इस तरह के द्रव्यमान का लगभग 8.5 सेमी है, जो आश्चर्यजनक रूप से अच्छी तरह से है हमारे अनुमान के अनुरूप

आर \u003d एल \u003d 10 सेमी)।

आइए अब विखंडनीय सामग्री के एक टुकड़े के क्रांतिक आकार की गणना के लिए एक अधिक कठोर सूत्र प्राप्त करें।

जैसा कि ज्ञात है, यूरेनियम नाभिक के क्षय से कई मुक्त न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। उनमें से कुछ नमूना छोड़ देते हैं, और कुछ अन्य नाभिक द्वारा अवशोषित होते हैं, जिससे उनका विखंडन होता है। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया तब होती है जब नमूने में न्यूट्रॉन की संख्या हिमस्खलन की तरह बढ़ने लगती है। महत्वपूर्ण द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए न्यूट्रॉन प्रसार समीकरण का उपयोग किया जा सकता है:

	सी	डी सी + β सी
	t

जहां सी न्यूट्रॉन एकाग्रता है, β>0 न्यूट्रॉन गुणन प्रतिक्रिया की दर स्थिर है (रेडियोधर्मी क्षय स्थिरांक के समान आयाम 1/सेकंड है, डी न्यूट्रॉन प्रसार गुणांक है,

मान लें कि नमूना त्रिज्या R के साथ गोलाकार है। फिर हमें समीकरण (1) का एक हल खोजने की जरूरत है जो सीमा की स्थिति को संतुष्ट करता है: सी (आर, टी) = 0।

आइए हम परिवर्तन करें C = ν e β t , तो

सी

∂ν

वी = डी

+ βνe

t

t

हमने ऊष्मा चालन का शास्त्रीय समीकरण प्राप्त किया है:

∂ν

डीवी

t

इस समीकरण का हल सर्वविदित है

π 2 एन 2

(आर, टी)=

पाप एन रे

2 नहीं

β −

सी (आर, टी) =

पाप एन रे

आर एन = 1

चेन रिएक्शन इस शर्त के तहत होगा (अर्थात,

सी (आर, टी)

t →∞ → ) कि कम से कम एक n के लिए गुणांक in

प्रतिपादक सकारात्मक है।

अगर β - π 2 एन 2 डी > 0,

तब β > 2 n 2 D और गोले की क्रांतिक त्रिज्या:

आर = एन

अगर

≥ R , तो किसी भी n के लिए कोई वर्धित घातांक नहीं होगा

अगर

< R , то хотя бы при одном n мы получим растущую экспоненту.

हम खुद को श्रृंखला के पहले सदस्य n = 1 तक सीमित रखते हैं:

आर =

क्रांतिक द्रव्यमान:

एम = ρ वी =

गेंद की त्रिज्या का वह न्यूनतम मान जिस पर एक श्रृंखला अभिक्रिया होती है, कहलाती है

महत्वपूर्ण त्रिज्या , और संबंधित गेंद का द्रव्यमान हैक्रांतिक द्रव्यमान।

R के मान को प्रतिस्थापित करने पर, हमें क्रांतिक द्रव्यमान की गणना के लिए सूत्र प्राप्त होता है:

एम करोड़ = 4 4 डी 2 (9) 3 β

क्रांतिक द्रव्यमान का मान नमूने के आकार, न्यूट्रॉन गुणन कारक और न्यूट्रॉन प्रसार गुणांक पर निर्भर करता है। उनका निर्धारण एक जटिल प्रायोगिक समस्या है, इसलिए परिणामी सूत्र का उपयोग संकेतित गुणांकों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, और की गई गणना एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान के अस्तित्व का प्रमाण है।

नमूना आकार की भूमिका स्पष्ट है: घटते आकार के साथ, इसकी सतह के माध्यम से उत्सर्जित न्यूट्रॉन का प्रतिशत बढ़ जाता है, जिससे कि छोटे (महत्वपूर्ण से नीचे!) नमूना आकार में, अवशोषण की प्रक्रियाओं के बीच अनुकूल अनुपात के साथ भी एक श्रृंखला प्रतिक्रिया असंभव हो जाती है। न्यूट्रॉन का उत्पादन।

अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान लगभग 52 किलोग्राम है, हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के लिए, 11 किलोग्राम। चोरी से परमाणु सामग्री की सुरक्षा के लिए नियामक दस्तावेज महत्वपूर्ण द्रव्यमान का संकेत देते हैं: 5 किलो 235 यू या 2 किलो प्लूटोनियम (परमाणु बम के विस्फोट योजना के लिए)। तोप योजना के लिए, क्रांतिक जनता बहुत बड़ी है। इन मूल्यों के आधार पर आतंकवादी हमलों से विखंडनीय पदार्थों के संरक्षण की तीव्रता का निर्माण किया जाता है।

टिप्पणी। 93.5% समृद्ध यूरेनियम धातु प्रणाली (93.5% 235 यू; 6.5% 238 यू) का महत्वपूर्ण द्रव्यमान परावर्तक के बिना 52 किलोग्राम और जब सिस्टम बेरिलियम ऑक्साइड न्यूट्रॉन परावर्तक से घिरा होता है, तो 8.9 किलोग्राम होता है। यूरेनियम के जलीय घोल का क्रांतिक द्रव्यमान लगभग 5 किग्रा है।

महत्वपूर्ण द्रव्यमान का मान पदार्थ के गुणों (जैसे विखंडन और विकिरण कैप्चर क्रॉस सेक्शन), घनत्व पर, अशुद्धियों की मात्रा, उत्पाद के आकार और पर्यावरण पर भी निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन परावर्तकों की उपस्थिति महत्वपूर्ण द्रव्यमान को बहुत कम कर सकती है। एक विशेष विखंडनीय सामग्री के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान का गठन करने वाली सामग्री की मात्रा एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न हो सकती है और परावर्तक के घनत्व, विशेषताओं (सामग्री प्रकार और मोटाई), और किसी भी निष्क्रिय मंदक की प्रकृति और प्रतिशत पर निर्भर करती है (जैसे कि यूरेनियम ऑक्साइड में ऑक्सीजन, 238 यू आंशिक रूप से समृद्ध 235 यू या रासायनिक अशुद्धियों में)।

तुलनात्मक उद्देश्यों के लिए, यहां कुछ मानक घनत्व वाले कई प्रकार की सामग्रियों के लिए परावर्तक के बिना गेंदों के महत्वपूर्ण द्रव्यमान हैं।

तुलना के लिए, हम क्रांतिक द्रव्यमान के निम्नलिखित उदाहरण देते हैं: 10 किग्रा 239 पु, अल्फा चरण में धातु

(घनत्व 19.86 ग्राम/सेमी3); 52 किग्रा 94% 235 यू (6% 238 यू), धातु (घनत्व 18.72 ग्राम/सेमी3); 110 किग्रा यूओ2 (94% 235 यू)

11 ग्राम/सेमी3 के क्रिस्टलीय रूप में घनत्व पर; क्रिस्टलीय में घनत्व पर 35 किग्रा पुओ2 (94% 239 पु)

11.4 ग्राम/सेमी3 के रूप में। पानी के न्यूट्रॉन परावर्तक के साथ पानी में शुद्ध विखंडनीय न्यूक्लाइड के लवण के घोल में सबसे कम महत्वपूर्ण द्रव्यमान होता है। 235 यू के लिए क्रांतिक द्रव्यमान 0.8 किग्रा है, 239 पु के लिए यह 0.5 किग्रा है, 251 सीएफ के लिए यह है

महत्वपूर्ण द्रव्यमान एम महत्वपूर्ण लंबाई एल: एम एल एक्स से संबंधित है, जहां एक्स नमूने के आकार पर निर्भर करता है और 2 से 3 तक होता है। आकार निर्भरता सतह के माध्यम से न्यूट्रॉन के रिसाव से संबंधित है: सतह जितनी बड़ी होगी, महत्वपूर्ण द्रव्यमान जितना अधिक होगा। न्यूनतम क्रांतिक द्रव्यमान वाला नमूना गोलाकार होता है। टैब। 5. परमाणु विखंडन में सक्षम शुद्ध समस्थानिकों की मुख्य अनुमानित विशेषताएं

								न्यूट्रॉन
		रसीद		गंभीर	घनत्व	तापमान	ताप लोपन	अविरल
			हाफ लाइफ
		(स्रोत)			जी/सेमी³	गलनांक °C
			टी 1/2					105 (किलो एस)
	231 पा
	232यू	रिएक्टर चालू
		न्यूट्रॉन
	233यू
	235यू	प्राकृतिक	7.038×108 वर्ष
	236यू		2.3416×107 साल? किलोग्राम
	237एनपी		2.14×107 वर्ष
	236पु
	238पु
	239पु
	240पु
	241पु
	242पु
	241एएम
	242mA
	243mA
	243एएम
	243 सेमी
	244 सेमी
	245 सेमी
	246 सेमी
	247सेमी		1.56×107 वर्ष
	248 सेमी
	249Cf
	250Cf
	251Cf
	252Cf

आइए हम कुछ तत्वों के समस्थानिकों के महत्वपूर्ण मापदंडों पर अधिक विस्तार से ध्यान दें। आइए यूरेनियम से शुरू करते हैं।

जैसा कि बार-बार उल्लेख किया गया है, 235 यू (0.72% क्लार्क) का विशेष महत्व है, क्योंकि यह थर्मल न्यूट्रॉन (σ f = 583 बार्न) की क्रिया के तहत विखंडित होता है, जबकि 2 × 107 kWh / के "थर्मल ऊर्जा समकक्ष" को जारी करता है। क। चूंकि, α-क्षय के अलावा, 235 U भी अनायास विभाजित हो जाता है (T 1/2 \u003d 3.5 × 1017 वर्ष), न्यूट्रॉन हमेशा यूरेनियम के द्रव्यमान में मौजूद होते हैं, जिसका अर्थ है कि घटना के लिए स्थितियां बनाना संभव है एक आत्मनिर्भर विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया। 93.5% के संवर्धन के साथ धातु यूरेनियम के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान है: परावर्तक के बिना 51 किलो; बेरिलियम ऑक्साइड परावर्तक के साथ 8.9 किग्रा; 21.8 कि.ग्रा. यूरेनियम और उसके यौगिकों के सजातीय मिश्रण के महत्वपूर्ण पैरामीटर दिए गए हैं

प्लूटोनियम समस्थानिक के महत्वपूर्ण पैरामीटर: 239 पु: एम करोड़ = 9.6 किग्रा, 241 पु: एम करोड़ = 6.2 किग्रा, 238 पु: एम करोड़ = 12 से 7.45 किग्रा। सबसे बड़ी रुचि समस्थानिकों के मिश्रण हैं: 238 पु, 239 पु, 240 पु, 241 पु। 238 पु की उच्च विशिष्ट ऊर्जा रिलीज धातु के ऑक्सीकरण की ओर ले जाती है, इसलिए, इसे ऑक्साइड के रूप में उपयोग किए जाने की सबसे अधिक संभावना है। 238 पु प्राप्त होने पर, साथ वाला समस्थानिक 239 पु होता है। मिश्रण में इन समस्थानिकों का अनुपात महत्वपूर्ण मापदंडों के मूल्य और मॉडरेटर की सामग्री को बदलने पर उनकी निर्भरता दोनों को निर्धारित करता है। 238 पु के एक नंगे धातु के गोले के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान के विभिन्न अनुमान 9.6 किलोग्राम के 239 पु के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान की तुलना में 12 से 7.45 किलोग्राम के मान देते हैं। चूंकि 239 पु नाभिक में विषम संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं, इसलिए सिस्टम में पानी डालने पर महत्वपूर्ण द्रव्यमान कम हो जाएगा। 238 पु का क्रांतिक द्रव्यमान जल मिलाने से बढ़ता है। इन समस्थानिकों के मिश्रण के लिए जल मिलाने का शुद्ध प्रभाव समस्थानिक अनुपात पर निर्भर करता है। जब 239 पु का द्रव्यमान तत्व 37% या उससे कम होता है, तो 239 पु और 238 पु समस्थानिकों के मिश्रण का क्रांतिक द्रव्यमान प्रणाली में पानी डालने पर कम नहीं होता है। इस मामले में, 239 पु-238 पु डाइऑक्साइड की स्वीकार्य मात्रा 8 किलो है। दूसरों के साथ

238 पु और 239 पु डाइऑक्साइड के अनुपात में, महत्वपूर्ण द्रव्यमान का न्यूनतम मूल्य शुद्ध 239 पु के लिए 500 ग्राम से लेकर शुद्ध 238 पु के लिए 24.6 किलोग्राम तक भिन्न होता है।

टैब। अंजीर। 6. 235 यू संवर्धन पर महत्वपूर्ण द्रव्यमान और यूरेनियम के महत्वपूर्ण मात्रा की निर्भरता।

टिप्पणी। मैं - धातु यूरेनियम और पानी का सजातीय मिश्रण; II - यूरेनियम डाइऑक्साइड और पानी का सजातीय मिश्रण; III - पानी में यूरेनिल फ्लोराइड का घोल; IV - पानी में यूरेनिल नाइट्रेट का घोल। * ग्राफिकल इंटरपोलेशन का उपयोग करके प्राप्त डेटा।

विषम संख्या में न्यूट्रॉन के साथ एक और समस्थानिक 241 पु है। 241 पु के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान का न्यूनतम मान जलीय घोल में 30 ग्राम / लीटर की सांद्रता में प्राप्त किया जाता है और 232 किलोग्राम होता है। विकिरणित ईंधन से 241 पु प्राप्त होने पर, यह हमेशा 240 पु के साथ होता है, जो सामग्री में इससे अधिक नहीं होता है। समस्थानिकों के मिश्रण में न्यूक्लाइड के समान अनुपात के साथ, 241 पु का न्यूनतम क्रांतिक द्रव्यमान 239 पु के क्रांतिक द्रव्यमान से अधिक हो जाता है। इसलिए, न्यूनतम क्रांतिक द्रव्यमान के संबंध में, 241 पु समस्थानिक at

यदि समस्थानिकों के मिश्रण में समान मात्रा हो तो 239 पु को 239 पु से बदला जा सकता है

241 पु और 240 पु.

टैब। 7. 233 यू में 100% संवर्धन के साथ यूरेनियम के न्यूनतम महत्वपूर्ण पैरामीटर।

आइए अब अमरिकियम समस्थानिकों की महत्वपूर्ण विशेषताओं पर विचार करें। मिश्रण में 241 Am और 243 Am समस्थानिकों की उपस्थिति 242 m Am के क्रांतिक द्रव्यमान को बढ़ा देती है। जलीय घोलों के लिए, एक आइसोटोप अनुपात होता है जिस पर सिस्टम हमेशा सबक्रिटिकल होता है। जब 241 एएम और 242 मीटर एएम के मिश्रण में 242 मीटर एएम की द्रव्यमान सामग्री 5% से कम होती है, तो सिस्टम 2500 ग्राम / एल के बराबर पानी के साथ डाइऑक्साइड के घोल और यांत्रिक मिश्रण में एमरिकियम की सांद्रता तक सबक्रिटिकल रहता है। 243 Am को 242m के साथ मिलाकर Am भी बढ़ता है

मिश्रण का क्रांतिक द्रव्यमान, लेकिन कुछ हद तक, चूंकि 243 Am के लिए थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन, 241 Am की तुलना में कम परिमाण का एक क्रम है।

टैब। 8. सजातीय प्लूटोनियम (239 पु + 240 पु) गोलाकार असेंबलियों के महत्वपूर्ण पैरामीटर।

टैब। 9. प्लूटोनियम यौगिकों के लिए क्रांतिक द्रव्यमान और आयतन की निर्भरता* प्लूटोनियम के समस्थानिक संघटन पर

* मुख्य न्यूक्लाइड 94 239 पु है।

टिप्पणी। मैं - धातु प्लूटोनियम और पानी का सजातीय मिश्रण; II - प्लूटोनियम डाइऑक्साइड और पानी का सजातीय मिश्रण; III प्लूटोनियम ऑक्सालेट और पानी का सजातीय मिश्रण; IV - जल में प्लूटोनियम नाइट्रेट का विलयन।

टैब। अंजीर। 10. 242 m Am और 241 Am के मिश्रण में इसकी सामग्री पर 242 m Am के न्यूनतम महत्वपूर्ण द्रव्यमान की निर्भरता (पानी परावर्तक के साथ गोलाकार ज्यामिति में AmO2 + H2 O के लिए महत्वपूर्ण द्रव्यमान की गणना की गई थी):

	क्रांतिक द्रव्यमान 242 m Am, g

245 सेमी के एक छोटे द्रव्यमान अंश के साथ, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि 244 सेमी में मॉडरेटर के बिना सिस्टम में एक सीमित महत्वपूर्ण द्रव्यमान भी होता है। विषम संख्या में न्यूट्रॉन वाले अन्य क्यूरियम समस्थानिकों का न्यूनतम क्रांतिक द्रव्यमान 245 सेमी से कई गुना अधिक होता है। CmO2 + H2O के मिश्रण में, 243 सेमी समस्थानिक का न्यूनतम क्रांतिक द्रव्यमान लगभग 108 ग्राम और 247 सेमी - लगभग 1170 ग्राम होता है।

महत्वपूर्ण द्रव्यमान, हम मान सकते हैं कि 245 सेमी का 1 ग्राम 243 सेमी के 3 ग्राम या 247 सेमी के 30 ग्राम के बराबर है। mО2 + के लिए 244 सेमी और 245 सेमी आइसोटोप के मिश्रण में 245 सेमी की सामग्री के आधार पर न्यूनतम महत्वपूर्ण द्रव्यमान 245 सेमी, जी

H2O को सूत्र द्वारा काफी अच्छी तरह से वर्णित किया गया है

	एम करोड़ = 35.5 +
		+ 0.003

जहां क्यूरियम समस्थानिकों के मिश्रण में 245 सेमी का द्रव्यमान अंश है।

महत्वपूर्ण द्रव्यमान विखंडन प्रतिक्रिया के क्रॉस सेक्शन पर निर्भर करता है। हथियार बनाते समय, सभी प्रकार की चालें विस्फोट के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण द्रव्यमान को कम कर सकती हैं। तो, एक परमाणु बम बनाने के लिए, 8 किलो यूरेनियम -235 की आवश्यकता होती है (एक प्रत्यारोपण योजना के साथ और शुद्ध यूरेनियम -235 के मामले में; 90% यूरेनियम -235 का उपयोग करते समय और परमाणु बम की स्टेम योजना के साथ, कम से कम 45 किलोग्राम हथियार-ग्रेड यूरेनियम की आवश्यकता है)। न्यूट्रॉन को प्रतिबिंबित करने वाली सामग्री की एक परत के साथ विखंडनीय सामग्री के नमूने के आसपास महत्वपूर्ण द्रव्यमान को काफी कम किया जा सकता है, जैसे कि बेरिलियम या प्राकृतिक यूरेनियम। परावर्तक नमूने की सतह के माध्यम से उत्सर्जित न्यूट्रॉन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा लौटाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप यूरेनियम, लोहा, ग्रेफाइट जैसी सामग्रियों से बने 5 सेमी मोटे परावर्तक का उपयोग करते हैं, तो क्रांतिक द्रव्यमान "नंगे गेंद" के क्रांतिक द्रव्यमान का आधा होगा। मोटा परावर्तक महत्वपूर्ण द्रव्यमान को कम करता है। बेरिलियम विशेष रूप से प्रभावी है, जो मानक महत्वपूर्ण द्रव्यमान का 1/3 का महत्वपूर्ण द्रव्यमान प्रदान करता है। थर्मल न्यूट्रॉन प्रणाली में सबसे बड़ा महत्वपूर्ण मात्रा और सबसे छोटा महत्वपूर्ण द्रव्यमान होता है।

विखंडनीय न्यूक्लाइड में संवर्धन की डिग्री द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। 0.7% 235 यू वाले प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग परमाणु हथियारों के निर्माण के लिए नहीं किया जा सकता है, क्योंकि शेष यूरेनियम (238 यू) श्रृंखला प्रक्रिया को विकसित होने से रोकने के लिए, न्यूट्रॉन को गहन रूप से अवशोषित करता है। इसलिए, यूरेनियम समस्थानिकों को अलग किया जाना चाहिए, जो एक जटिल और समय लेने वाला कार्य है। पृथक्करण को 235 यू में 95% से अधिक संवर्धन की डिग्री तक किया जाना है। साथ ही, उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन वाले तत्वों की अशुद्धियों से छुटकारा पाना आवश्यक है।

टिप्पणी। हथियार-ग्रेड यूरेनियम तैयार करते समय, वे न केवल अनावश्यक अशुद्धियों से छुटकारा पाते हैं, बल्कि उन्हें अन्य अशुद्धियों से बदल देते हैं जो श्रृंखला प्रक्रिया में योगदान करते हैं, उदाहरण के लिए, वे तत्वों - न्यूट्रॉन प्रजनकों का परिचय देते हैं।

यूरेनियम संवर्धन का स्तर महत्वपूर्ण द्रव्यमान के मूल्य पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। उदाहरण के लिए, 235यू 50% से समृद्ध यूरेनियम का क्रांतिक द्रव्यमान 160 किग्रा (94% यूरेनियम के द्रव्यमान का 3 गुना) है, और 20% यूरेनियम का क्रांतिक द्रव्यमान 800 किलोग्राम है (अर्थात, क्रांतिक द्रव्यमान से 15 गुना अधिक है) 94% यूरेनियम)। संवर्धन के स्तर पर निर्भरता के समान गुणांक यूरेनियम ऑक्साइड पर लागू होते हैं।

क्रांतिक द्रव्यमान सामग्री के घनत्व के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, M से ~1/ρ 2 , । इस प्रकार, डेल्टा चरण (घनत्व 15.6 g/cm3) में धात्विक प्लूटोनियम का क्रांतिक द्रव्यमान 16 किग्रा है। कॉम्पैक्ट परमाणु बम डिजाइन करते समय इस परिस्थिति को ध्यान में रखा जाता है। चूंकि न्यूट्रॉन कैप्चर की संभावना नाभिक की एकाग्रता के समानुपाती होती है, इसलिए नमूना घनत्व में वृद्धि, उदाहरण के लिए, इसके संपीड़न के परिणामस्वरूप, नमूने में एक महत्वपूर्ण स्थिति की उपस्थिति हो सकती है। परमाणु विस्फोटक उपकरणों में, विखंडनीय सामग्री का एक द्रव्यमान जो एक सुरक्षित सबक्रिटिकल अवस्था में होता है, एक विस्फोटक सुपरक्रिटिकल अवस्था में एक निर्देशित विस्फोट का उपयोग करके स्थानांतरित किया जाता है जो चार्ज को उच्च स्तर के संपीड़न के अधीन करता है।

नागरिकों के लिए भत्ता "सावधानी! विकिरण"

परमाणु विखंडन

परमाणुओं के नाभिक का विखंडन एक स्वतःस्फूर्त है, या न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत, एक परमाणु के नाभिक को लगभग 2 बराबर भागों में, दो "टुकड़ों" में विभाजित करता है।

टुकड़े डी। आई। मेंडेलीव की तालिका के मध्य भाग में तत्वों के दो रेडियोधर्मी समस्थानिक हैं, लगभग तांबे से लेकर लैंथेनाइड तत्वों (समैरियम, यूरोपियम) के मध्य तक।

विखंडन के दौरान, 2-3 अतिरिक्त न्यूट्रॉन उत्सर्जित होते हैं और अतिरिक्त ऊर्जा गामा क्वांटा के रूप में निकलती है, जो रेडियोधर्मी क्षय के दौरान की तुलना में बहुत अधिक है। यदि रेडियोधर्मी क्षय का एक कार्य आमतौर पर एक गामा-क्वांटम के लिए होता है, तो विखंडन के 1 कार्य के लिए 8-10 गामा-क्वांटा होते हैं! इसके अलावा, उड़ने वाले टुकड़ों में एक बड़ी गतिज ऊर्जा (वेग) होती है, जो गर्मी में बदल जाती है।

उत्सर्जित न्यूट्रॉन दो या तीन समान नाभिकों के विखंडन का कारण बन सकते हैं यदि वे पास हैं और यदि न्यूट्रॉन उनसे टकराते हैं।

इस प्रकार, बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ परमाणु नाभिक के विखंडन की एक त्वरित, त्वरित श्रृंखला प्रतिक्रिया को लागू करना संभव हो जाता है।

यदि श्रृंखला अभिक्रिया को नियंत्रण में रखा जाए, उसके विकास को नियंत्रित किया जाए, उसे तेज न होने दिया जाए और निर्मुक्त ऊर्जा (ऊष्मा) को लगातार हटा दिया जाए, तो इस ऊर्जा ("परमाणु ऊर्जा") का उपयोग या तो हीटिंग के लिए या बिजली पैदा करने के लिए किया जा सकता है। . यह परमाणु रिएक्टरों में, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है।

यदि श्रृंखला अभिक्रिया को अनियंत्रित रूप से विकसित होने दिया जाता है, तो एक परमाणु (परमाणु) विस्फोट होगा। यह पहले से ही एक परमाणु हथियार है।

प्रकृति में केवल एक रासायनिक तत्व है - यूरेनियम, जिसमें केवल एक विखंडनीय समस्थानिक होता है - यूरेनियम-235. ये है हथियार-ग्रेड यूरेनियम. और प्राकृतिक यूरेनियम में यह आइसोटोप 0.7% है, यानी केवल 7 किलो प्रति टन! शेष 99.3% (993 किलो प्रति टन) एक गैर-विखंडन आइसोटोप - यूरेनियम -238 है। हालाँकि, एक और आइसोटोप है - यूरेनियम -234, लेकिन यह केवल 0.006% (60 ग्राम प्रति टन) है।

लेकिन एक साधारण यूरेनियम परमाणु रिएक्टर में, गैर-विखंडन ("गैर-हथियार-ग्रेड") यूरेनियम -238 से, न्यूट्रॉन (न्यूट्रॉन सक्रियण!) की क्रिया के तहत प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्व प्लूटोनियम। इस स्थिति में, प्लूटोनियम का एक विखंडनीय समस्थानिक तुरंत बनता है - प्लूटोनियम-239. ये है हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम.

परमाणु नाभिक का विखंडन परमाणु हथियारों और परमाणु ऊर्जा का सार, आधार है।

महत्वपूर्ण द्रव्यमान एक हथियार आइसोटोप की मात्रा है जिस पर नाभिक के सहज विखंडन के दौरान जारी न्यूट्रॉन बाहर नहीं निकलते हैं, लेकिन पड़ोसी नाभिक में गिरते हैं और उनके कृत्रिम विखंडन का कारण बनते हैं।

धात्विक यूरेनियम-235 का क्रांतिक द्रव्यमान 52 किग्रा है। यह एक गेंद है जिसका व्यास 18 सेमी है।

धात्विक प्लूटोनियम -239 का महत्वपूर्ण द्रव्यमान 11 किग्रा (और कुछ प्रकाशनों के अनुसार - 9 या 6 किग्रा) है। यह एक गेंद है जिसका व्यास लगभग 9-10 सेमी है।

इस प्रकार, अब मानवता के पास दो विखंडनीय, हथियार-श्रेणी के समस्थानिक हैं: यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम-239। उनके बीच एकमात्र अंतर यह है कि, सबसे पहले, यूरेनियम परमाणु ऊर्जा में उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त है: यह आपको इसकी श्रृंखला प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, और दूसरी बात, यह एक अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए कम प्रभावी है - एक परमाणु विस्फोट: इसमें कम होता है गति सहज परमाणु विखंडन और अधिक महत्वपूर्ण द्रव्यमान। और हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम, इसके विपरीत, परमाणु हथियारों के लिए अधिक उपयुक्त है: इसमें सहज परमाणु विखंडन की उच्च दर और बहुत कम महत्वपूर्ण द्रव्यमान होता है। प्लूटोनियम -239 अपनी श्रृंखला प्रतिक्रिया के विश्वसनीय नियंत्रण की अनुमति नहीं देता है और इसलिए परमाणु रिएक्टरों में परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग में अभी तक व्यापक आवेदन नहीं मिला है।

यही कारण है कि हथियार-ग्रेड यूरेनियम के साथ सभी समस्याएं कुछ ही वर्षों में हल हो गईं, और परमाणु ऊर्जा में प्लूटोनियम का उपयोग करने के प्रयास आज भी जारी हैं - 60 से अधिक वर्षों से।

इसलिए, यूरेनियम विखंडन की खोज के दो साल बाद, दुनिया का पहला यूरेनियम परमाणु रिएक्टर लॉन्च किया गया (दिसंबर 1942, एनरिको फर्मी, यूएसए), और ढाई साल बाद (1945 में) अमेरिकियों ने पहला यूरेनियम बम विस्फोट किया।

और प्लूटोनियम के साथ... पहला प्लूटोनियम बम 1945 में, यानी रासायनिक तत्व के रूप में इसकी खोज और इसके विखंडन की खोज के लगभग चार साल बाद विस्फोट किया गया था। इसके अलावा, इसके लिए पहले यूरेनियम परमाणु रिएक्टर बनाना, यूरेनियम -238 से इस रिएक्टर में प्लूटोनियम का उत्पादन करना, फिर इसे विकिरणित यूरेनियम से अलग करना, इसके गुणों का अच्छी तरह से अध्ययन करना और बम बनाना आवश्यक था। विकसित, पृथक, निर्मित। लेकिन प्लूटोनियम परमाणु रिएक्टरों में परमाणु ईंधन के रूप में प्लूटोनियम के उपयोग की संभावना के बारे में बात बनी हुई है, और 60 से अधिक वर्षों से ऐसा ही बना हुआ है।

विखंडन प्रक्रिया को "आधा-अवधि" की विशेषता हो सकती है।

पहली बार, 1940 में K. A. Petrzhak और G. I. Flerov द्वारा आधे जीवन काल का अनुमान लगाया गया था।

यूरेनियम और प्लूटोनियम दोनों के लिए, वे बहुत बड़े हैं। तो, विभिन्न अनुमानों के अनुसार, यूरेनियम -235 का आधा जीवन लगभग 10 ^ 17 (या 10 ^ 18 वर्ष (भौतिक विश्वकोश शब्दकोश) है; अन्य स्रोतों के अनुसार - 1.8 10 ^ 17 वर्ष। और प्लूटोनियम -239 (के अनुसार) एक ही शब्दकोश में) काफी कम है - लगभग 10 ^ 15.5 वर्ष; अन्य स्रोतों के अनुसार - 4 10 ^ 15 वर्ष।

तुलना के लिए, आधे जीवन को याद करें (टी 1/2) तो U-235 के लिए यह "केवल" 7.038 10 ^ 8 वर्ष है, और Pu-239 के लिए यह और भी कम है - 2.4 10 ^ 4 वर्ष

सामान्य तौर पर, कई भारी परमाणुओं के नाभिक यूरेनियम से शुरू होकर विभाजित हो सकते हैं। लेकिन हम दो मुख्य के बारे में बात कर रहे हैं, जो 60 से अधिक वर्षों से बहुत अधिक व्यावहारिक महत्व रखते हैं। अन्य विशुद्ध रूप से वैज्ञानिक हित के अधिक हैं।

रेडियोन्यूक्लाइड कहाँ से आते हैं

रेडियोन्यूक्लाइड तीन स्रोतों (तीन तरीकों से) से प्राप्त होते हैं।

पहला स्रोत प्रकृति है। ये है प्राकृतिक रेडियोन्यूक्लाइड, जो बच गए हैं, उनके गठन के क्षण से (शायद सौर मंडल या ब्रह्मांड के गठन के समय से) हमारे समय तक जीवित रहे, क्योंकि उनके पास लंबे आधे जीवन हैं, जिसका अर्थ है कि उनका जीवनकाल लंबा है। स्वाभाविक रूप से, शुरुआत की तुलना में उनमें से बहुत कम हैं। वे प्राकृतिक कच्चे माल से निकाले जाते हैं।

दूसरे और तीसरे स्रोत कृत्रिम हैं।

कृत्रिम रेडियोन्यूक्लाइड दो तरह से बनते हैं।

प्रथम - विखंडन रेडियोन्यूक्लाइड, जो परमाणुओं के नाभिक के विखंडन के परिणामस्वरूप बनते हैं। ये "विखंडन के टुकड़े" हैं। स्वाभाविक रूप से, उनमें से अधिकांश विभिन्न उद्देश्यों के लिए परमाणु रिएक्टरों में बनते हैं, जिसमें एक नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है, साथ ही परमाणु हथियारों (अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया) के परीक्षण में भी। वे सैन्य रिएक्टरों ("औद्योगिक रिएक्टरों" से) से निकाले गए विकिरणित यूरेनियम में पाए जाते हैं, और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के बिजली रिएक्टरों से निकाले गए खर्च किए गए परमाणु ईंधन (एसएनएफ) में भारी मात्रा में पाए जाते हैं।

पहले, वे परमाणु परीक्षणों और विकिरणित यूरेनियम के प्रसंस्करण के दौरान प्राकृतिक वातावरण में आ गए थे। अब वे खर्च किए गए परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण (पुनरुद्धार) के साथ-साथ परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में दुर्घटनाओं के दौरान, रिएक्टरों में प्राप्त करना जारी रखते हैं। यदि आवश्यक हो, तो उन्हें विकिरणित यूरेनियम से निकाला जाता था, और अब खर्च किए गए परमाणु ईंधन से।

दूसरे हैं सक्रियण मूल के रेडियोन्यूक्लाइड. वे सक्रियण के परिणामस्वरूप सामान्य स्थिर समस्थानिकों से बनते हैं, अर्थात जब एक उप-परमाणु कण एक स्थिर परमाणु के नाभिक में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप स्थिर परमाणु रेडियोधर्मी हो जाता है। अधिकांश मामलों में, ऐसा प्रक्षेप्य कण न्यूट्रॉन होता है। इसलिए, कृत्रिम रेडियोन्यूक्लाइड प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर न्यूट्रॉन सक्रियण विधि का उपयोग किया जाता है। यह इस तथ्य में समाहित है कि किसी भी रासायनिक तत्व (धातु, नमक, रासायनिक यौगिक) के एक स्थिर समस्थानिक को एक निश्चित समय के लिए रिएक्टर कोर में रखा जाता है। और चूंकि रिएक्टर कोर में हर सेकंड बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं, इसलिए, सभी रासायनिक तत्व जो कोर में या उसके पास होते हैं, धीरे-धीरे रेडियोधर्मी हो जाते हैं। रिएक्टर-कूलिंग पानी में घुलने वाले तत्व भी सक्रिय हो जाते हैं।

प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों, आदि के साथ प्राथमिक कण त्वरक में एक स्थिर आइसोटोप पर बमबारी करने की विधि का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है।

रेडियोन्यूक्लाइड प्राकृतिक हैं - प्राकृतिक मूल के और कृत्रिम - विखंडन और सक्रियण मूल के। प्राकृतिक वातावरण में विखंडन मूल के रेडियोन्यूक्लाइड की एक नगण्य मात्रा हमेशा मौजूद रही है, क्योंकि वे यूरेनियम -235 नाभिक के सहज विखंडन के परिणामस्वरूप बनते हैं। लेकिन उनमें से इतने कम हैं कि विश्लेषण के आधुनिक साधनों से उनका पता लगाना संभव नहीं है।

विभिन्न प्रकार के रिएक्टरों के क्रोड में न्यूट्रॉनों की संख्या ऐसी होती है कि लगभग 10^14 न्यूट्रॉन 1 सें.

आयनकारी विकिरण का मापन। परिभाषाएं

केवल आयनकारी विकिरण (एसआईआर) के स्रोतों और केवल उनकी गतिविधि (क्षय की घटनाओं की संख्या) को चिह्नित करना हमेशा सुविधाजनक और समीचीन नहीं होता है। और बात केवल यह नहीं है कि गतिविधि को एक नियम के रूप में, बहुत जटिल प्रतिष्ठानों पर स्थिर परिस्थितियों में ही मापा जा सकता है। मुख्य बात यह है कि विभिन्न समस्थानिकों के क्षय के एक ही कार्य में विभिन्न प्रकृति के कण बन सकते हैं, कई कण और गामा क्वांटा एक साथ बन सकते हैं। इस मामले में, ऊर्जा, और फलस्वरूप, विभिन्न कणों की आयनीकरण क्षमता भिन्न होगी। इसलिए, आईआरएस को चिह्नित करने के लिए मुख्य संकेतक उनकी आयनीकरण क्षमता का आकलन है, यानी (अंत में) वह ऊर्जा जो वे किसी पदार्थ (माध्यम) से गुजरते समय खो देते हैं और जिसे इस पदार्थ द्वारा अवशोषित किया जाता है।

आयनकारी विकिरण को मापते समय, खुराक की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, और जैविक वस्तुओं पर उनके प्रभाव का आकलन करते समय, सुधार कारकों का उपयोग किया जाता है। आइए उन्हें नाम दें, कई परिभाषाएँ दें।

खुराक, अवशोषित खुराक (ग्रीक से - अंश, भाग) - विकिरणित पदार्थ द्वारा अवशोषित आयनकारी विकिरण (II) की ऊर्जा और अक्सर इसके द्रव्यमान की प्रति इकाई की गणना की जाती है (देखें "रेड", "ग्रे")। यही है, खुराक को ऊर्जा की इकाइयों में मापा जाता है जो पदार्थ (पदार्थ द्वारा अवशोषित) में जारी किया जाता है जब आयनकारी विकिरण इसके माध्यम से गुजरता है।

कई प्रकार की खुराक हैं।

एक्सपोजर खुराक(एक्स-रे और गामा विकिरण के लिए) - वायु आयनीकरण द्वारा निर्धारित। SI प्रणाली में माप की इकाई "कूलम्ब प्रति किग्रा" (C/kg) है, जो 1 किग्रा वायु में इतनी संख्या में आयनों के निर्माण से मेल खाती है, जिसका कुल आवेश 1 C (प्रत्येक चिन्ह का) है। . माप की गैर-प्रणालीगत इकाई "roentgen" है (देखें "C/kg" और "roentgen")।

मनुष्यों पर एआई के प्रभाव का आकलन करने के लिए, हम उपयोग करते हैं सुधार कारक.

कुछ समय पहले तक, "समकक्ष खुराक" की गणना करते समय "विकिरण गुणवत्ता कारक "(के) - सुधार कारक जो एक ही अवशोषित खुराक पर विभिन्न विकिरणों की जैविक वस्तुओं (शरीर के ऊतकों को नुकसान पहुंचाने की विभिन्न क्षमता) पर विभिन्न प्रभावों को ध्यान में रखते हैं। उनका उपयोग "समकक्ष खुराक" की गणना करते समय किया जाता है। अब ये गुणांक हैं विकिरण सुरक्षा मानकों (NRB-99) को बहुत "वैज्ञानिक रूप से" कहा जाता था - "समकक्ष खुराक (W) की गणना करते समय व्यक्तिगत प्रकार के विकिरण के लिए वजन कारकविकिरण जोखिम गुणांक

खुराक की दर- समय की प्रति यूनिट प्राप्त खुराक (सेकंड, घंटा)।

पार्श्वभूमि- किसी दिए गए स्थान पर आयनकारी विकिरण की जोखिम खुराक दर।

प्राकृतिक पृष्ठभूमि- IR के सभी प्राकृतिक स्रोतों द्वारा निर्मित आयनकारी विकिरण की जोखिम खुराक दर (देखें "विकिरण पृष्ठभूमि")।