Pembelahan inti uranium terjadi dengan cara berikut: pertama, sebuah neutron mengenai nukleus, seperti peluru di dalam apel. Dalam kasus apel, peluru akan membuat lubang di dalamnya, atau akan meledakkannya berkeping-keping. Ketika neutron memasuki nukleus, ia ditangkap oleh gaya nuklir. Neutron dikenal netral, sehingga tidak ditolak oleh gaya elektrostatik.

Bagaimana fisi uranium terjadi?

Jadi, setelah masuk ke komposisi nukleus, neutron merusak keseimbangan, dan nukleus tereksitasi. Ini membentang ke samping seperti halter atau tanda tak terhingga: ∞ . Gaya nuklir, seperti diketahui, bekerja pada jarak yang sepadan dengan ukuran partikel. Ketika nukleus diregangkan, aksi gaya nuklir menjadi tidak signifikan untuk partikel ekstrim "halter", sementara gaya listrik bekerja sangat kuat pada jarak seperti itu, dan nukleus pecah menjadi dua bagian. Dalam hal ini, dua atau tiga neutron juga dipancarkan.

Fragmen nukleus dan neutron yang dilepaskan menyebar dengan kecepatan tinggi ke arah yang berbeda. Fragmen tersebut agak diperlambat oleh lingkungan, tetapi energi kinetiknya sangat besar. Ini diubah menjadi energi internal medium, yang memanas. Dalam hal ini, jumlah energi yang dilepaskan sangat besar. Energi yang diperoleh dari fisi lengkap satu gram uranium kira-kira sama dengan energi yang diperoleh dari pembakaran 2,5 ton minyak.

Reaksi berantai dari pembelahan beberapa inti

Kami telah mempertimbangkan fisi satu inti uranium. Selama fisi, beberapa (paling sering dua atau tiga) neutron dilepaskan. Mereka menyebar ke samping dengan kecepatan tinggi dan dapat dengan mudah jatuh ke dalam inti atom lain, menyebabkan reaksi fisi di dalamnya. Ini adalah reaksi berantai.

Artinya, neutron yang diperoleh sebagai hasil dari fisi nuklir menggairahkan dan memaksa inti lain untuk fisi, yang pada gilirannya memancarkan neutron yang terus merangsang fisi lebih lanjut. Dan seterusnya sampai fisi semua inti uranium di sekitarnya terjadi.

Dalam hal ini, reaksi berantai dapat terjadi seperti longsoran salju, misalnya, jika terjadi ledakan bom atom. Jumlah fisi nuklir meningkat secara eksponensial dalam waktu singkat. Namun, reaksi berantai dapat terjadi dengan redaman.

Faktanya adalah tidak semua neutron bertemu nuklei dalam perjalanannya, yang mereka induksi ke fisi. Seperti yang kita ingat, di dalam zat, volume utama ditempati oleh kekosongan di antara partikel-partikel. Oleh karena itu, beberapa neutron terbang melalui semua materi tanpa bertabrakan dengan apa pun di sepanjang jalan. Dan jika jumlah fisi nuklir berkurang seiring waktu, maka reaksinya secara bertahap memudar.

Reaksi nuklir dan massa kritis uranium

Apa yang menentukan jenis reaksi? Dari massa uranium. Semakin besar massanya, semakin banyak partikel neutron terbang yang akan bertemu dalam perjalanannya dan memiliki lebih banyak peluang untuk masuk ke nukleus. Oleh karena itu, "massa kritis" uranium dibedakan - ini adalah massa minimum di mana reaksi berantai dimungkinkan.

Jumlah neutron yang terbentuk akan sama dengan jumlah neutron yang terbang keluar. Dan reaksi akan berlangsung pada laju yang kira-kira sama sampai seluruh volume zat dihasilkan. Ini digunakan dalam praktik di pembangkit listrik tenaga nuklir dan disebut reaksi nuklir terkontrol.

Telah diketahui dengan baik bahwa energi fisi inti berat, yang digunakan untuk tujuan praktis, adalah energi kinetik fragmen inti asli. Tapi apa asal usul energi ini, yaitu. energi apa yang diubah menjadi energi kinetik pecahan?

Pandangan resmi tentang masalah ini sangat tidak konsisten. Jadi, Mukhin menulis bahwa energi besar yang dilepaskan selama fisi inti berat disebabkan oleh perbedaan cacat massa pada inti dan fragmen asli - dan berdasarkan logika ini, ia memperoleh perkiraan hasil energi selama fisi uranium inti: "200 MeV. Tetapi kemudian dia menulis bahwa energi tolakan Coulomb mereka diubah menjadi energi kinetik dari fragmen - yang, ketika fragmen saling berdekatan, adalah sama »200 MeV. Kedekatan kedua perkiraan ini dengan nilai eksperimen, tentu saja, mengesankan, tetapi pertanyaannya relevan: apakah perbedaan cacat massa atau energi tolakan Coulomb masih berubah menjadi energi kinetik fragmen? Anda sudah memutuskan apa yang Anda ceritakan kepada kami - tentang yang lebih tua pada atau tentang seorang paman di Kyiv!

Para ahli teori telah menciptakan dilema buntu ini sendiri: menurut logika mereka, mereka tentu membutuhkan perbedaan dalam cacat massa dan tolakan Coulomb. Menolak salah satu atau yang lain, dan tidak berharganya asumsi awal tradisional dalam fisika nuklir menjadi sangat jelas. Misalnya, mengapa mereka berbicara tentang perbedaan cacat massa? Kemudian, entah bagaimana menjelaskan kemungkinan fenomena fisi inti berat. Mereka mencoba meyakinkan kita bahwa pembelahan inti berat terjadi karena energinya menguntungkan. Apa itu keajaiban? Selama fisi inti berat, beberapa ikatan nuklir dihancurkan - dan energi ikatan nuklir dihitung dalam MeV! Nukleon dalam nukleus terikat urutan besarnya lebih kuat dari elektron atom. Dan pengalaman mengajarkan kita bahwa sistem itu stabil tepat di bidang profitabilitas energi - dan jika itu menguntungkan secara energi untuk hancur, itu akan segera hancur. Tapi deposit bijih uranium memang ada di alam! Apa jenis "profitabilitas energi" dari fisi nuklir uranium yang dapat kita bicarakan?

Agar absurditas asumsi bahwa pembelahan inti berat menguntungkan tidak terlalu mencolok, para ahli teori telah memulai manuver pengalihan: mereka berbicara tentang "keuntungan" ini dalam hal energi ikat rata-rata yang disebabkan oleh per nukleon. Memang, dengan peningkatan nomor atom, ukuran cacat massa dalam nukleus juga meningkat, tetapi jumlah nukleon dalam nukleus meningkat lebih cepat - karena kelebihan neutron. Oleh karena itu, untuk inti berat, energi ikat total, dihitung ulang per nukleon, menurun dengan meningkatnya nomor atom. Tampaknya berbagi benar-benar bermanfaat bagi inti berat? Sayangnya, logika ini didasarkan pada gagasan tradisional bahwa ikatan nuklir ditutupi oleh semua nukleon di dalam nukleus. Dengan asumsi ini, energi ikat rata-rata per nukleon E 1 adalah hasil bagi divisi energi ikat inti D E untuk jumlah nukleon:

E 1=D E/A, D E=(Zm p +( A-Z)M N)c 2 -(M pada - Zme)c 2 , (4.13.1)

di mana Z- nomor atom, mis. jumlah proton A- jumlah nukleon, m p , M N dan Saya adalah massa proton, neutron dan elektron, masing-masing, M di adalah massa atom. Namun, kami telah mengilustrasikan kekurangan gagasan tradisional tentang inti di atas ( 4.11 ). Dan jika, menurut logika model yang diusulkan ( 4.12 ), ketika menghitung energi ikat per nukleon, tidak memperhitungkan nukleon-nukleon dalam inti yang sementara tidak tercakup oleh ikatan nuklir, maka kita akan mendapatkan rumus yang berbeda dari (4.13.1). Jika kita berasumsi bahwa jumlah nukleon terikat saat ini adalah 2 Z (4.12 ), dan masing-masing terhubung hanya setengah dari waktu koneksi ( 4.12 ), maka untuk energi ikat rata-rata per nukleon kita peroleh rumus

E 1*=D E/Z , (4.13.2)

yang berbeda dari (4.13.1) hanya pada penyebutnya. Fitur yang Dihaluskan E 1 (Z) dan E 1 * (Z) diberikan pada Gambar 4.13. Berbeda dengan jadwal biasanya E 1 (Z), ditempatkan di banyak buku teks, grafik E 1 * (Z) memiliki fitur yang mencolok: ini menunjukkan, untuk inti berat, kemerdekaan energi ikat per nukleon pada jumlah nukleon. Jadi dari model kami ( 4.12 ) maka tidak ada pertanyaan tentang "keuntungan energi" dari pembelahan inti berat - sesuai dengan akal sehat. Artinya, energi kinetik fragmen tidak dapat disebabkan oleh perbedaan cacat massa inti awal dan fragmen.

Gambar 4.13

Sesuai dengan akal sehat yang sama, energi tolakan Coulomb mereka tidak dapat diubah menjadi energi kinetik fragmen: kami telah memberikan sebagai argumen teoretis ( 4.7 , 4.12 ) dan bukti eksperimental ( 4.12 ) bahwa tidak ada gaya tolak-menolak Coulomb untuk partikel-partikel penyusun inti.

Lalu bagaimanakah asal mula energi kinetik pecahan-pecahan inti berat? Pertama, mari kita coba menjawab pertanyaan: mengapa, dalam reaksi berantai nuklir, fisi nuklir secara efektif disebabkan oleh neutron yang dipancarkan selama fisi sebelumnya - apalagi, oleh neutron termal, mis. memiliki energi yang dapat diabaikan pada skala nuklir. Dengan fakta bahwa neutron termal memiliki kemampuan untuk memecah inti berat, tampaknya sulit untuk mendamaikan kesimpulan kami bahwa "berlebihan" - pada saat ini - neutron dalam inti berat bebas ( 4.12 ). Sebuah inti berat secara harfiah diisi dengan neutron termal, tetapi tidak meluruh sama sekali - meskipun fisi langsungnya menyebabkan satu neutron termal yang dipancarkan pada fisi sebelumnya mengenainya.

Adalah logis untuk mengasumsikan bahwa neutron termal bebas sementara di inti berat dan neutron termal yang dipancarkan selama fisi inti berat masih berbeda satu sama lain. Karena keduanya tidak memiliki interupsi nuklir, tingkat kebebasan di mana mereka dapat berbeda harus memiliki proses yang menyediakan kopling internal dalam neutron - melalui transformasi siklik dari pasangan penyusunnya ( 4.10 ). Dan satu-satunya derajat kebebasan yang kita lihat di sini adalah kemungkinan pelemahan koneksi internal ini "pada perolehan massa" ( 4.10 ), karena penurunan frekuensi transformasi siklik dalam neutron - dengan emisi g-quanta yang sesuai. Membawa neutron ke dalam keadaan yang begitu lemah - misalnya, selama peluruhan inti berat, ketika transformasi energi yang ekstrem dari satu bentuk ke bentuk lain - bagi kita tampaknya bukan sesuatu yang tidak biasa. Keadaan neutron yang melemah tampaknya disebabkan oleh operasi abnormal dari program yang membentuk neutron di dunia fisik - dan pada saat yang sama lebih mudah bagi neutron untuk meluruh menjadi proton dan elektron. Tampaknya masa hidup rata-rata 17 menit yang diukur untuk neutron yang dipancarkan dari reaktor nuklir adalah tipikal dari neutron yang dilemahkan. Neutron yang tidak dilemahkan mampu hidup, menurut pendapat kami, selama algoritma yang menghubungkannya berfungsi ( 4.10 ), yaitu, tanpa batas.

Bagaimana neutron yang lemah menghancurkan inti yang berat? Dibandingkan dengan neutron yang tidak dilemahkan, periode interupsi pulsasi nukleon meningkat untuk neutron yang dilemahkan. Jika neutron seperti itu, yang telah memasuki nukleus, akan memiliki interupsi nuklir "dihidupkan", sehingga akan dikaitkan dengan beberapa proton, maka sinkronisme ikatan switching yang dijelaskan di atas dalam rangkap tiga n 0 -p + -n 0 (4.12 ) tidak akan mungkin. Akibatnya, sinkronisme ikatan di kompleks-a yang sesuai akan terganggu, yang akan menyebabkan rangkaian kegagalan peralihan ikatan yang secara optimal membentuk kembali kompleks-a dan memastikan struktur dinamis dari inti ( 4.12 ). Secara kiasan, retakan akan melewati nukleus, yang dihasilkan bukan oleh gaya pemutusan ikatan nuklir, tetapi oleh pelanggaran sinkronisme peralihannya. Perhatikan bahwa momen kunci untuk skenario yang dijelaskan adalah "pengaktifan" ikatan nuklir di neutron yang melemah - dan agar "pengaktifan" ini terjadi, neutron harus memiliki energi kinetik yang cukup kecil. Inilah cara kami menjelaskan mengapa neutron dengan energi kinetik beberapa ratus keV hanya mengeksitasi nukleus berat, sedangkan neutron termal dengan energi hanya beberapa ratus eV dapat memecahnya secara efektif.

Apa yang kita lihat? Ketika nukleus dibagi menjadi dua fragmen, ikatan nuklir itu "secara tidak sengaja" hancur, yang, dalam mode normal peralihannya ( 4.12 ), menghubungkan kedua fragmen ini dalam inti aslinya. Situasi abnormal muncul di mana energi-diri dari beberapa nukleon dikurangi oleh energi ikatan nuklir, tetapi ikatan ini sendiri tidak ada lagi. Kontingensi ini, menurut logika prinsip transformasi energi otonom ( 4.4 ), situasinya segera dikoreksi sebagai berikut: energi-diri nukleon tetap apa adanya, dan energi sebelumnya dari ikatan yang putus diubah menjadi energi kinetik nukleon - dan, pada akhirnya, menjadi energi kinetik nukleon fragmen. Jadi, energi fisi inti berat tidak disebabkan oleh perbedaan antara cacat massa inti awal dan fragmen, dan bukan karena energi tolakan Coulomb dari fragmen. Energi kinetik fragmen adalah energi awal dari ikatan nuklir yang menahan fragmen-fragmen ini dalam inti aslinya. Kesimpulan ini didukung oleh fakta yang mengejutkan dan sedikit diketahui tentang keteguhan energi kinetik fragmen, terlepas dari kekuatan tumbukan yang memulai fisi inti. Jadi, ketika fisi inti uranium dimulai oleh proton dengan energi 450 MeV, energi kinetik fragmen adalah 163 ± 8 MeV, yaitu. sebanyak ketika fisi dimulai oleh neutron termal, dengan energi dalam seperseratus eV!

Berdasarkan model yang diusulkan, mari kita membuat perkiraan perkiraan energi fisi inti uranium menurut varian yang paling mungkin, 92 U 235 ® 36 Kr 94 + 56 Ba 139 , di mana fragmen termasuk 18 dan 28 kompleks-a . Dengan asumsi bahwa kompleks 18 dan 28 a ini dihubungkan dalam inti asli oleh 8-10 ikatan yang dapat dialihkan, masing-masing dengan energi rata-rata 20 MeV (lihat Gambar. Gambar 4.13), maka energi fragmen harus 160–200 MeV, mis. nilai yang mendekati nilai sebenarnya.

Isi artikel

FISI NUKLIR, reaksi nuklir di mana inti atom, ketika dibombardir oleh neutron, terpecah menjadi dua atau lebih fragmen. Massa total fragmen biasanya kurang dari jumlah massa inti awal dan neutron yang membombardir. "Misa yang Hilang" m berubah menjadi energi E menurut rumus Einstein E = mc 2 , dimana c adalah kecepatan cahaya. Karena kecepatan cahaya sangat tinggi (299.792.458 m/s), massa yang kecil sama dengan sejumlah besar energi. Energi ini dapat diubah menjadi listrik.

Energi yang dilepaskan selama fisi nuklir diubah menjadi panas ketika fragmen fisi melambat. Laju pelepasan panas tergantung pada jumlah pembelahan inti per satuan waktu. Ketika pembelahan sejumlah besar inti terjadi dalam volume kecil dalam waktu singkat, reaksinya bersifat ledakan. Ini adalah prinsip bom atom. Sebaliknya, jika jumlah fisi inti yang relatif kecil dalam volume yang besar untuk waktu yang lebih lama, maka hasilnya adalah pelepasan panas yang dapat digunakan. Inilah yang menjadi dasar pembangkit listrik tenaga nuklir. Di pembangkit listrik tenaga nuklir, panas yang dilepaskan dalam reaktor nuklir sebagai hasil dari fisi nuklir digunakan untuk menghasilkan uap, yang diumpankan ke turbin yang memutar generator listrik.

Untuk penggunaan praktis proses fisi, uranium dan plutonium paling cocok. Mereka memiliki isotop (atom dari unsur tertentu dengan nomor massa yang berbeda) yang membelah ketika mereka menyerap neutron, bahkan pada energi yang sangat rendah.

Kunci untuk penggunaan praktis energi fisi adalah kenyataan bahwa beberapa elemen memancarkan neutron dalam proses fisi. Meskipun satu neutron diserap selama fisi nuklir, kehilangan ini dibuat oleh produksi neutron baru selama fisi. Jika perangkat di mana fisi terjadi memiliki massa ("kritis") yang cukup besar, maka "reaksi berantai" dapat dipertahankan karena neutron baru. Reaksi berantai dapat dikendalikan dengan mengatur jumlah neutron yang dapat menyebabkan fisi. Jika lebih besar dari satu, maka intensitas pembagian meningkat, dan jika kurang dari satu, itu berkurang.

REFERENSI SEJARAH

Sejarah penemuan fisi nuklir berawal dari karya A. Becquerel (1852–1908). Menyelidiki pendar berbagai bahan pada tahun 1896, ia menemukan bahwa mineral yang mengandung uranium secara spontan memancarkan radiasi yang menyebabkan menghitamnya pelat fotografi, bahkan jika padatan buram ditempatkan di antara mineral dan pelat. Berbagai peneliti telah menetapkan bahwa radiasi ini terdiri dari partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron) dan sinar gamma (radiasi elektromagnetik keras).

Transformasi inti pertama, yang secara artifisial diinduksi oleh manusia, dilakukan pada tahun 1919 oleh E. Rutherford, yang mengubah nitrogen menjadi oksigen dengan menyinari nitrogen dengan partikel alfa uranium. Reaksi ini disertai dengan penyerapan energi, karena massa produknya - oksigen dan hidrogen - melebihi massa partikel yang masuk ke dalam reaksi - partikel nitrogen dan alfa. Pelepasan energi nuklir pertama kali dicapai pada tahun 1932 oleh J. Cockcroft dan E. Walton, yang membombardir lithium dengan proton. Dalam reaksi ini, massa inti yang masuk ke dalam reaksi agak lebih besar daripada massa produk, akibatnya energi dilepaskan.

Pada tahun 1932, J. Chadwick menemukan neutron - partikel netral dengan massa kira-kira sama dengan massa inti atom hidrogen. Fisikawan di seluruh dunia mulai mempelajari sifat-sifat partikel ini. Diasumsikan bahwa neutron tanpa muatan listrik dan tidak ditolak oleh inti bermuatan positif akan lebih mungkin menyebabkan reaksi nuklir. Hasil yang lebih baru telah mengkonfirmasi dugaan ini. Di Roma, E. Fermi dan rekan-rekannya melakukan penyinaran neutron pada hampir semua elemen sistem periodik dan mengamati reaksi nuklir dengan pembentukan isotop baru. Bukti pembentukan isotop baru adalah radioaktivitas "buatan" dalam bentuk radiasi gamma dan beta.

Indikasi pertama kemungkinan fisi nuklir.

Fermi dikreditkan dengan penemuan banyak reaksi neutron yang dikenal saat ini. Secara khusus, ia mencoba mendapatkan unsur dengan nomor atom 93 (neptunium) dengan membombardir uranium (unsur dengan nomor atom 92) dengan neutron. Pada saat yang sama, ia mencatat elektron yang dipancarkan sebagai hasil penangkapan neutron dalam reaksi yang diusulkan

238 U + 1 n ® 239 Np + b–,

di mana 238 U adalah isotop uranium-238, 1 n adalah neutron, 239 Np adalah neptunium, dan b- - elektron. Namun, hasilnya beragam. Untuk mengesampingkan kemungkinan bahwa radioaktivitas yang terdaftar milik isotop uranium atau unsur lain yang terletak dalam sistem periodik sebelum uranium, perlu dilakukan analisis kimia unsur radioaktif.

Hasil analisis menunjukkan bahwa unsur yang tidak diketahui sesuai dengan nomor urut 93, 94, 95 dan 96. Oleh karena itu, Fermi menyimpulkan bahwa ia telah memperoleh unsur transuranium. Namun, O. Hahn dan F. Strassman di Jerman, setelah melakukan analisis kimia menyeluruh, menemukan bahwa barium radioaktif ada di antara unsur-unsur yang dihasilkan dari penyinaran uranium dengan neutron. Ini berarti, mungkin, bagian dari inti uranium terbagi menjadi dua fragmen besar.

Konfirmasi divisi.

Setelah itu, Fermi, J. Dunning dan J. Pegram dari Universitas Columbia melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa fisi nuklir memang terjadi. Fisi uranium oleh neutron dikonfirmasi oleh metode penghitung proporsional, ruang awan, dan akumulasi fragmen fisi. Metode pertama menunjukkan bahwa pulsa energi tinggi dipancarkan ketika sumber neutron mendekati sampel uranium. Di ruang awan, terlihat bahwa inti uranium yang dibombardir oleh neutron terbelah menjadi dua bagian. Metode terakhir memungkinkan untuk menetapkan bahwa, seperti yang diprediksi oleh teori, fragmen-fragmen tersebut bersifat radioaktif. Semua ini disatukan dengan meyakinkan membuktikan bahwa fisi benar-benar terjadi, dan memungkinkan untuk dengan yakin menilai energi yang dilepaskan selama fisi.

Karena rasio yang diperbolehkan antara jumlah neutron dengan jumlah proton dalam inti stabil berkurang dengan menurunnya ukuran inti, fraksi neutron dalam fragmen harus lebih kecil daripada di inti uranium asli. Jadi, ada banyak alasan untuk percaya bahwa proses fisi disertai dengan emisi neutron. Ini segera dikonfirmasi secara eksperimental oleh F. Joliot-Curie dan rekan-rekannya: jumlah neutron yang dipancarkan dalam proses fisi lebih besar daripada jumlah neutron yang diserap. Ternyata untuk satu neutron yang diserap ada sekitar dua setengah neutron baru. Kemungkinan reaksi berantai dan prospek untuk menciptakan sumber energi yang sangat kuat dan menggunakannya untuk tujuan militer segera menjadi jelas. Setelah itu, di sejumlah negara (terutama di Jerman dan Amerika Serikat), pekerjaan pembuatan bom atom dimulai dalam kondisi sangat rahasia.

Perkembangan selama Perang Dunia II.

Dari tahun 1940 sampai 1945 arah pembangunan ditentukan oleh pertimbangan militer. Pada tahun 1941, sejumlah kecil plutonium diperoleh dan sejumlah parameter nuklir uranium dan plutonium ditetapkan. Di Amerika Serikat, perusahaan produksi dan penelitian terpenting yang diperlukan untuk ini berada di bawah yurisdiksi "Distrik Teknik Militer Manhattan", tempat "Proyek Uranium" dipindahkan pada 13 Agustus 1942. Di Universitas Columbia (New York), sekelompok karyawan yang dipimpin oleh E. Fermi dan V. Zinn melakukan percobaan pertama di mana perkalian neutron dipelajari dalam kisi blok uranium dioksida dan grafit - "boiler" atom. Pada Januari 1942, pekerjaan ini dipindahkan ke Universitas Chicago, di mana pada Juli 1942 diperoleh hasil yang menunjukkan kemungkinan reaksi berantai yang berkelanjutan. Awalnya, reaktor beroperasi pada daya 0,5 W, tetapi setelah 10 hari daya ditingkatkan menjadi 200 W. Kemungkinan memperoleh energi nuklir dalam jumlah besar pertama kali ditunjukkan pada 16 Juli 1945, ketika bom atom pertama diledakkan di lokasi uji Alamogordo (New Mexico).

REAKTOR NUKLIR

Reaktor nuklir adalah instalasi di mana dimungkinkan untuk melakukan reaksi berantai mandiri yang terkendali dari fisi nuklir. Reaktor dapat diklasifikasikan berdasarkan bahan bakar yang digunakan (isotop fisil dan mentah), berdasarkan jenis moderator, berdasarkan jenis elemen bahan bakar dan jenis pendingin.

isotop fisil.

Ada tiga isotop fisil - uranium-235, plutonium-239 dan uranium-233. Uranium-235 diproduksi dengan pemisahan isotop; plutonium-239 - dalam reaktor di mana uranium-238 diubah menjadi plutonium, 238 U ® 239 U ® 239 Np ® 239 Pu; uranium-233 - dalam reaktor di mana thorium-232 diproses menjadi uranium. Bahan bakar nuklir untuk reaktor daya dipilih berdasarkan sifat nuklir dan kimianya, serta biayanya.

Tabel di bawah ini menunjukkan parameter utama isotop fisil. Penampang melintang total mencirikan kemungkinan interaksi jenis apa pun antara neutron dan nukleus tertentu. Penampang fisi mencirikan kemungkinan fisi nuklir oleh neutron. Hasil energi per neutron yang diserap tergantung pada fraksi inti mana yang tidak berpartisipasi dalam proses fisi. Jumlah neutron yang dipancarkan dalam satu peristiwa fisi penting dari sudut pandang mempertahankan reaksi berantai. Jumlah neutron baru per neutron yang diserap penting karena mencirikan intensitas fisi. Fraksi neutron tertunda yang dipancarkan setelah fisi terjadi terkait dengan energi yang tersimpan dalam material.

KARAKTERISTIK ISOTOPE FISIL

KARAKTERISTIK ISOTOPE FISIL
Isotop	Uranium-235		Uranium-233		Plutonium-239
energi neutron	1 MeV	0,025 eV	1 MeV	0,025 eV	1 MeV	0,025 eV
Bagian penuh	6.6±0.1	695±10	6.2±0.3	600±10	7.3±0.2	1005±5
Penampang melintang divisi	1,25 ± 0,05	581 ± 6	1,85 ± 0,10	526±4	1,8±0,1	751±10
Fraksi inti yang tidak berpartisipasi dalam pembelahan	0,077 ± 0,002	0,174 ± 0,01	0,057 ± 0,003	0,098 ± 0,004	0,08 ± 0,1	0,37 ± 0,03
Jumlah neutron yang dipancarkan dalam satu peristiwa fisi	2.6±0.1	2,43 ± 0,03	2.65±0.1	2.50±0.03	3.03±0.1	2.84±0.06
Jumlah neutron per neutron yang diserap	2.41±0.1	2,07 ± 0,02	2.51±0.1	2,28 ± 0,02		2.07±0.04
Fraksi neutron tertunda, %	(0,64±0,03)	(0,65±0,02)	(0,26±0,02)	(0,26±0,01)	(0,21±0,01)	(0.22±0.01)
Energi fisi, MeV
Semua bagian diberikan dalam lumbung (10 -28 m 2).

Data tabel menunjukkan bahwa setiap isotop fisil memiliki kelebihannya sendiri. Misalnya, dalam kasus isotop dengan penampang terbesar untuk neutron termal (dengan energi 0,025 eV), lebih sedikit bahan bakar yang dibutuhkan untuk mencapai massa kritis saat menggunakan moderator neutron. Karena jumlah neutron tertinggi per neutron yang diserap terjadi dalam reaktor plutonium cepat (1 MeV), dalam mode pemuliaan lebih baik menggunakan plutonium dalam reaktor cepat atau uranium-233 dalam reaktor termal daripada uranium-235 dalam reaktor termal. Uranium-235 lebih disukai dalam hal kemudahan kontrol, karena memiliki proporsi neutron tertunda yang lebih besar.

Isotop mentah.

Ada dua isotop mentah: thorium-232 dan uranium-238, dari mana isotop fisil uranium-233 dan plutonium-239 diperoleh. Teknologi untuk menggunakan isotop mentah tergantung pada berbagai faktor, seperti kebutuhan pengayaan. Bijih uranium mengandung 0,7% uranium-235, sedangkan bijih thorium tidak mengandung isotop fisil. Oleh karena itu, isotop fisil yang diperkaya harus ditambahkan ke thorium. Jumlah neutron baru per neutron yang diserap juga penting. Mempertimbangkan faktor ini, perlu untuk memberikan preferensi pada uranium-233 dalam kasus neutron termal (dimoderasi hingga energi 0,025 eV), karena dalam kondisi seperti itu jumlah neutron yang dipancarkan lebih besar, dan, akibatnya, konversi faktornya adalah jumlah inti fisil baru per satu inti fisil yang "dihabiskan".

retarder.

Moderator berfungsi untuk mereduksi energi neutron yang dipancarkan pada proses fisi dari sekitar 1 MeV menjadi energi termal sekitar 0,025 eV. Karena moderasi terjadi terutama sebagai akibat dari hamburan elastis oleh inti atom non-fisi, massa atom moderator harus sekecil mungkin sehingga neutron dapat mentransfer energi maksimum kepada mereka. Selain itu, atom moderator harus memiliki penampang tangkapan yang kecil (dibandingkan dengan penampang hamburan), karena neutron harus berulang kali bertumbukan dengan atom moderator sebelum diperlambat menjadi energi panas.

Moderator terbaik adalah hidrogen, karena massanya hampir sama dengan massa neutron dan, oleh karena itu, neutron kehilangan energi terbesar saat bertabrakan dengan hidrogen. Tetapi hidrogen (ringan) biasa menyerap neutron terlalu kuat, dan oleh karena itu deuterium (hidrogen berat) dan air berat menjadi moderator yang lebih cocok, meskipun massanya sedikit lebih besar, karena mereka menyerap neutron lebih sedikit. Berilium dapat dianggap sebagai moderator yang baik. Karbon memiliki penampang serapan neutron yang begitu kecil sehingga secara efektif memoderasi neutron, meskipun membutuhkan lebih banyak tumbukan untuk memperlambat daripada hidrogen.

Angka rata-rata N Tumbukan elastis yang diperlukan untuk memperlambat neutron dari 1 MeV menjadi 0,025 eV menggunakan hidrogen, deuterium, berilium, dan karbon masing-masing kira-kira 18, 27, 36, dan 135. Sifat perkiraan dari nilai-nilai ini disebabkan oleh fakta bahwa, karena adanya energi kimia, ikatan dalam moderator tumbukan pada energi di bawah 0,3 eV hampir tidak elastis. Pada energi rendah, kisi atom dapat mentransfer energi ke neutron atau mengubah massa efektif dalam tumbukan, sehingga melanggar proses perlambatan.

Pembawa panas.

Pendingin yang digunakan dalam reaktor nuklir adalah air, air berat, natrium cair, paduan natrium-kalium cair (NaK), helium, karbon dioksida, dan cairan organik seperti terfenil. Zat-zat ini adalah pembawa panas yang baik dan memiliki penampang serapan neutron yang rendah.

Air adalah moderator dan pendingin yang sangat baik, tetapi menyerap neutron terlalu kuat dan memiliki tekanan uap yang terlalu tinggi (14 MPa) pada suhu operasi 336 ° C. Moderator paling terkenal adalah air berat. Karakteristiknya dekat dengan air biasa, dan penampang penyerapan neutron lebih kecil. Natrium adalah pendingin yang sangat baik, tetapi tidak efektif sebagai moderator neutron. Oleh karena itu, digunakan dalam reaktor neutron cepat, di mana lebih banyak neutron dipancarkan selama fisi. Benar, natrium memiliki sejumlah kelemahan: ia menginduksi radioaktivitas, ia memiliki kapasitas panas yang rendah, ia aktif secara kimia dan membeku pada suhu kamar. Paduan natrium dan kalium memiliki sifat yang mirip dengan natrium, tetapi tetap cair pada suhu kamar. Helium adalah pendingin yang sangat baik, tetapi memiliki kapasitas panas spesifik yang rendah. Karbon dioksida adalah pendingin yang baik dan telah banyak digunakan dalam reaktor yang dimoderasi dengan grafit. Terfenil memiliki keunggulan dibandingkan air yang memiliki tekanan uap rendah pada suhu operasi, tetapi terurai dan berpolimerisasi di bawah suhu tinggi dan fluks radiasi yang merupakan karakteristik reaktor.

Elemen pembangkit panas.

Elemen bahan bakar (FE) adalah inti bahan bakar dengan selubung kedap udara. Cladding mencegah kebocoran produk fisi dan interaksi bahan bakar dengan pendingin. Bahan cangkang harus menyerap neutron dengan lemah dan memiliki karakteristik mekanik, hidrolik, dan konduktor panas yang dapat diterima. Elemen bahan bakar biasanya berupa pelet uranium oksida yang disinter dalam tabung aluminium, zirkonium, atau baja tahan karat; pelet paduan uranium dengan zirkonium, molibdenum dan aluminium dilapisi dengan zirkonium atau aluminium (dalam hal paduan aluminium); tablet grafit dengan karbida uranium terdispersi yang dilapisi dengan grafit kedap air.

Semua elemen bahan bakar ini digunakan, tetapi untuk reaktor air bertekanan, pelet uranium oksida dalam tabung baja tahan karat paling disukai. Uranium dioksida tidak bereaksi dengan air, memiliki ketahanan radiasi yang tinggi dan ditandai dengan titik leleh yang tinggi.

Sel bahan bakar grafit tampaknya sangat cocok untuk reaktor berpendingin gas suhu tinggi, tetapi mereka memiliki kelemahan serius - produk fisi gas dapat menembus kelongsongnya karena difusi atau cacat pada grafit.

Pendingin organik tidak kompatibel dengan batang bahan bakar zirkonium dan oleh karena itu memerlukan penggunaan paduan aluminium. Prospek reaktor dengan pendingin organik tergantung pada apakah paduan aluminium atau produk metalurgi serbuk dibuat yang akan memiliki kekuatan (pada suhu operasi) dan konduktivitas termal yang diperlukan untuk penggunaan sirip yang meningkatkan perpindahan panas ke pendingin. Karena perpindahan panas antara bahan bakar dan pendingin organik karena konduksi termal kecil, maka diinginkan untuk menggunakan pendidihan permukaan untuk meningkatkan perpindahan panas. Masalah baru akan diasosiasikan dengan pendidihan permukaan, tetapi harus diselesaikan jika penggunaan cairan perpindahan panas organik terbukti bermanfaat.

JENIS REAKTOR

Secara teoritis, lebih dari 100 jenis reaktor yang berbeda dimungkinkan, berbeda dalam bahan bakar, moderator, dan pendingin. Kebanyakan reaktor konvensional menggunakan air sebagai pendingin, baik di bawah tekanan atau air mendidih.

Reaktor air bertekanan.

Dalam reaktor seperti itu, air berfungsi sebagai moderator dan pendingin. Air panas dipompa di bawah tekanan ke penukar panas, di mana panas ditransfer ke air dari sirkuit sekunder, di mana uap dihasilkan yang memutar turbin.

Reaktor mendidih.

Dalam reaktor seperti itu, air mendidih langsung di teras reaktor dan uap yang dihasilkan memasuki turbin. Kebanyakan reaktor air mendidih juga menggunakan air sebagai moderator, tetapi kadang-kadang digunakan moderator grafit.

Reaktor dengan pendingin logam cair.

Dalam reaktor seperti itu, logam cair yang bersirkulasi melalui pipa digunakan untuk mentransfer panas yang dilepaskan selama fisi di dalam reaktor. Hampir semua reaktor jenis ini menggunakan natrium sebagai pendingin. Uap yang dihasilkan di sisi lain dari pipa sirkuit primer diumpankan ke turbin konvensional. Reaktor berpendingin logam cair dapat menggunakan neutron berenergi relatif tinggi (reaktor neutron cepat) atau neutron yang dimoderasi dalam grafit atau berilium oksida. Sebagai reaktor breeder, reaktor neutron cepat berpendingin logam cair lebih disukai, karena dalam hal ini tidak ada kehilangan neutron yang terkait dengan moderasi.

reaktor berpendingin gas.

Dalam reaktor seperti itu, panas yang dilepaskan selama proses fisi ditransfer ke generator uap oleh gas - karbon dioksida atau helium. Moderator neutron biasanya grafit. Reaktor berpendingin gas dapat beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada reaktor berpendingin cairan dan oleh karena itu cocok untuk sistem pemanas industri dan pembangkit listrik dengan efisiensi tinggi. Reaktor berpendingin gas kecil dicirikan oleh peningkatan keselamatan dalam operasi, khususnya, tidak adanya risiko kehancuran reaktor.

reaktor homogen.

Dalam inti reaktor homogen, digunakan cairan homogen yang mengandung isotop uranium fisil. Cairan tersebut biasanya berupa senyawa uranium cair. Ini dipompa ke dalam bejana bertekanan bola besar di mana reaksi berantai fisi terjadi dalam massa kritis. Cairan tersebut kemudian diumpankan ke pembangkit uap. Reaktor homogen belum mendapatkan popularitas karena kesulitan desain dan teknologi.

REAKTIVITAS DAN KONTROL

Kemungkinan reaksi berantai mandiri dalam reaktor nuklir tergantung pada seberapa banyak neutron yang bocor dari reaktor. Neutron yang dihasilkan selama fisi menghilang sebagai akibat dari penyerapan. Selain itu, kebocoran neutron dimungkinkan karena difusi melalui materi, mirip dengan difusi satu gas melalui gas lainnya.

Untuk mengontrol reaktor nuklir, Anda harus dapat mengontrol faktor perkalian neutron k, didefinisikan sebagai perbandingan jumlah neutron dalam satu generasi dengan jumlah neutron pada generasi sebelumnya. Pada k= 1 (reaktor kritis) terjadi reaksi berantai stasioner dengan intensitas konstan. Pada k> 1 (reaktor superkritis), intensitas proses meningkat, dan pada k r = 1 – (1/ k) disebut reaktivitas.)

Karena fenomena neutron tertunda, waktu "kelahiran" neutron meningkat dari 0,001 s menjadi 0,1 s. Waktu reaksi yang khas ini memungkinkan untuk mengontrolnya dengan bantuan aktuator mekanis - batang kendali yang terbuat dari bahan yang menyerap neutron (B, Cd, Hf, In, Eu, Gd, dll.). Konstanta waktu kontrol harus dalam orde 0,1 s atau lebih. Untuk memastikan keamanan, mode operasi reaktor seperti itu dipilih di mana neutron tertunda diperlukan di setiap generasi untuk mempertahankan reaksi berantai stasioner.

Untuk memastikan tingkat daya yang diberikan, batang kendali dan reflektor neutron digunakan, tetapi masalah kontrol dapat sangat disederhanakan dengan perhitungan reaktor yang benar. Misalnya, jika reaktor dirancang sedemikian rupa sehingga ketika daya atau suhu meningkat, reaktivitasnya menurun, maka akan lebih stabil. Misalnya, jika perlambatan tidak mencukupi, air dalam reaktor memuai karena kenaikan suhu, mis. kepadatan moderator berkurang. Akibatnya, penyerapan neutron dalam uranium-238 meningkat, karena mereka tidak punya waktu untuk memperlambat secara efektif. Di beberapa reaktor, faktor digunakan untuk meningkatkan kebocoran neutron dari reaktor karena penurunan densitas air. Cara lain untuk menstabilkan reaktor adalah dengan memanaskan "penyerap neutron resonansi", seperti uranium-238, yang kemudian menyerap neutron lebih kuat.

Sistem keamanan.

Keamanan reaktor dipastikan dengan satu atau lain mekanisme untuk mematikannya jika terjadi peningkatan daya yang tajam. Ini mungkin mekanisme proses fisik, atau operasi sistem kontrol dan perlindungan, atau keduanya. Ketika merancang reaktor air bertekanan, keadaan darurat disediakan ketika air dingin memasuki reaktor, penurunan laju aliran pendingin, dan reaktivitas yang terlalu tinggi selama start-up. Karena intensitas reaksi meningkat dengan penurunan suhu, dengan masuknya air dingin yang tajam ke dalam reaktor, reaktivitas dan daya meningkat. Sistem proteksi biasanya menyediakan kunci otomatis untuk mencegah masuknya air dingin. Dengan penurunan aliran pendingin, reaktor menjadi terlalu panas, meskipun dayanya tidak meningkat. Dalam kasus seperti itu, penghentian otomatis diperlukan. Selain itu, pompa pendingin harus berukuran untuk memasok pendingin yang dibutuhkan untuk mematikan reaktor. Situasi darurat mungkin timbul ketika memulai reaktor dengan reaktivitas terlalu tinggi. Karena tingkat daya yang rendah, reaktor tidak memiliki waktu yang cukup untuk memanaskan agar pelindung suhu bekerja sampai terlambat. Satu-satunya ukuran yang dapat diandalkan dalam kasus seperti itu adalah memulai reaktor dengan hati-hati.

Menghindari keadaan darurat ini cukup sederhana jika Anda mengikuti aturan berikut: semua tindakan yang dapat meningkatkan reaktivitas sistem harus dilakukan dengan hati-hati dan perlahan. Hal terpenting dalam masalah keselamatan reaktor adalah kebutuhan mutlak akan pendinginan teras reaktor dalam jangka panjang setelah penghentian reaksi fisi di dalamnya. Faktanya adalah bahwa produk fisi radioaktif yang tersisa di kartrid bahan bakar memancarkan panas. Ini jauh lebih sedikit daripada panas yang dilepaskan dalam mode daya penuh, tetapi cukup untuk melelehkan elemen bahan bakar tanpa adanya pendinginan yang diperlukan. Gangguan singkat dalam pasokan air pendingin menyebabkan kerusakan signifikan pada teras dan kecelakaan reaktor di Three Mile Island (AS). Perusakan teras reaktor adalah kerusakan minimum jika terjadi kecelakaan seperti itu. Parahnya, jika terjadi kebocoran isotop radioaktif berbahaya. Sebagian besar reaktor industri dilengkapi dengan cangkang pengaman yang tertutup rapat, yang seharusnya mencegah pelepasan isotop ke lingkungan jika terjadi kecelakaan.

Sebagai kesimpulan, kami mencatat bahwa kemungkinan penghancuran reaktor sangat tergantung pada skema dan desainnya. Reaktor dapat dirancang sedemikian rupa sehingga mengurangi laju aliran pendingin tidak akan menyebabkan masalah besar. Ini adalah berbagai jenis reaktor berpendingin gas.

Fakta bahwa energi dilepaskan selama fisi inti berat mengikuti langsung dari ketergantungan energi ikat spesifik = E St (A,Z)/A pada nomor massa A (Gbr. 2). Selama pembelahan inti berat, inti yang lebih ringan terbentuk, di mana nukleon terikat lebih kuat, dan sebagian energi dilepaskan selama pembelahan.
Sebagai aturan, fisi nuklir disertai dengan emisi 1-4 neutron.
Mari kita nyatakan energi bagian Q fisi dalam bentuk energi ikat inti awal dan akhir. Energi inti awal, yang terdiri dari proton Z dan neutron N, dan memiliki massa M (A, Z) dan energi ikat E St (A, Z), kita tulis dalam bentuk berikut:

M(A,Z)c 2 = (Zm p + Nm n)c 2 – E St (A,Z).

Pembelahan inti (A, Z) menjadi 2 fragmen (A 1, Z 1) dan (A 2, Z 2) disertai dengan pembentukan N n = A - A 1 - A 2 neutron cepat. Jika inti (A,Z) dibagi menjadi fragmen dengan massa M 1 (A 1 ,Z 1), M 2 (A 2 ,Z 2) dan energi ikat E st1 (A 1 ,Z 1), E st2 (A 2 , Z 2), maka untuk energi fisi kita memiliki ekspresi:

Q div \u003d (M (A, Z) -) c 2 \u003d E sv1 (A 1, Z 1) + E sv (A 2, Z 2) - E sv (A, Z),

Dan

A \u003d A 1 + A 2 + N n, Z \u003d Z 1 + Z 2.

Pada Gambar. Gambar 26 menunjukkan bentuk pencarian kalkulator Fisi Nuklir dengan contoh pembentukan resep pencarian untuk menentukan ambang energi dan energi reaksi fisi spontan inti 235 U dengan pembentukan fragmen 139 Xe dan emisi satu neutron .

Pembentukan instruksi permintaan dilakukan sebagai berikut:

• « Nukleus adalah targetnya» – 235 U (nilai Z = 92, A= 235 dipilih);
• « partikel insiden» – tidak ada partikel yang datang – pembelahan spontan (dipilih di menu tarik-turun « Tidak ada partikel terbang»);
• « Pecahan (pengguna) yang dapat dipilih» – inti fragmen, misalnya, 95 Sr (nilai Z = 38, A = 95 dipilih);
• « (ditentukan program) shard» – 140 inti fragmen Xe (Z = 92 – 38 = 54,
  A = 235 - 95 = 140);
• « Partikel instan 1 fisi yang menyertainya» adalah neutron (nilai Z = 0,
  A = 1, " Jumlah partikel" - satu); pada saat yang sama, pembacaan fragmen yang ditentukan oleh program - 139 Xe (Z = 54, A = 140 - 1 = 149) berubah.

Pada Gambar. Gambar 27 menunjukkan bentuk keluaran dari query ini: dapat dilihat bahwa tidak ada ambang batas energi untuk pembelahan inti 235 U. Inti 235 U memiliki mode peluruhan – “Emisi Neutron”).

>> fisi uranium

107 FISI NUKLEI URANIUS

Hanya inti beberapa elemen berat yang dapat dibagi menjadi beberapa bagian. Selama fisi inti, dua atau tiga neutron dan sinar - dipancarkan. Pada saat yang sama, banyak energi dilepaskan.

Penemuan fisi uranium. Fisi inti uranium ditemukan pada tahun 1938 oleh ilmuwan Jerman O. Hahn dan F. Strassmann. Mereka menetapkan bahwa ketika uranium dibombardir dengan neutron, unsur-unsur dari bagian tengah sistem periodik muncul: barium, kripton, dll. Namun, interpretasi yang benar dari fakta ini persis seperti fisi inti uranium yang menangkap neutron diberikan di awal tahun 1939 oleh fisikawan Inggris O. Frisch bersama dengan fisikawan Austria L. Meitner.

Penangkapan neutron menghancurkan stabilitas inti. Nukleus tereksitasi dan menjadi tidak stabil, yang menyebabkan pembelahannya menjadi fragmen. Fisi nuklir dimungkinkan karena massa istirahat inti berat lebih besar daripada jumlah massa sisa fragmen yang muncul selama fisi. Oleh karena itu, terjadi pelepasan energi yang setara dengan penurunan massa diam yang menyertai fisi.

Kemungkinan pembelahan inti berat juga dapat dijelaskan dengan menggunakan grafik ketergantungan energi ikat spesifik pada nomor massa A (lihat Gambar 13.11). Energi ikat spesifik inti atom unsur yang menempati tempat terakhir dalam sistem periodik (A 200) kira-kira 1 MeV lebih kecil dari energi ikat spesifik inti unsur yang terletak di tengah sistem periodik (A 100) . Oleh karena itu, proses pembelahan inti berat menjadi inti unsur di bagian tengah sistem periodik sangat menguntungkan. Setelah fisi, sistem masuk ke keadaan dengan energi internal minimal. Lagi pula, semakin besar energi ikat inti, semakin besar energi yang harus dilepaskan ketika inti muncul dan, akibatnya, semakin rendah energi internal sistem yang baru terbentuk.

Selama fisi nuklir, energi ikat per nukleon meningkat sebesar 1 MeV, dan total energi yang dilepaskan harus besar - sekitar 200 MeV. Tidak ada reaksi nuklir lain (tidak terkait dengan fisi) yang melepaskan energi sebesar itu.

Pengukuran langsung dari energi yang dilepaskan selama fisi inti uranium mengkonfirmasi pertimbangan di atas dan memberikan nilai 200 MeV. Selain itu, sebagian besar energi ini (168 MeV) jatuh pada energi kinetik fragmen. Pada Gambar 13.13 Anda melihat jejak fragmen uranium fisil di ruang awan.

Energi yang dilepaskan selama fisi nuklir lebih bersifat elektrostatik daripada nuklir. Energi kinetik besar yang dimiliki fragmen muncul karena gaya tolak Coulomb mereka.

mekanisme fisi nuklir. Proses fisi nuklir dapat dijelaskan berdasarkan model jatuhnya nukleus. Menurut model ini, sekelompok nukleon menyerupai setetes cairan bermuatan (Gbr. 13.14, a). Gaya nuklir antara nukleon adalah jarak pendek, seperti gaya yang bekerja antara molekul cair. Seiring dengan gaya tolak-menolak elektrostatik yang kuat antara proton, yang cenderung merobek inti, masih ada gaya tarik inti yang besar. Gaya-gaya ini menjaga inti agar tidak hancur.

Inti uranium-235 berbentuk bulat. Setelah menyerap neutron ekstra, ia tereksitasi dan mulai berubah bentuk, memperoleh bentuk memanjang (Gbr. 13.14, b). Inti akan meregang sampai gaya tolak menolak antara bagian inti yang memanjang mulai mendominasi gaya tarik menarik yang bekerja di tanah genting (Gbr. 13.14, c). Setelah itu, robek menjadi dua bagian (Gbr. 13.14, d).

Di bawah aksi gaya tolak Coulomb, pecahan-pecahan ini terbang terpisah dengan kecepatan yang sama dengan 1/30 kecepatan cahaya.

Emisi neutron selama fisi. Fakta mendasar dari fisi nuklir adalah emisi dua atau tiga neutron selama fisi. Berkat inilah penggunaan praktis energi intranuklear menjadi mungkin.

Dimungkinkan untuk memahami mengapa neutron bebas dipancarkan dari pertimbangan berikut. Diketahui bahwa rasio jumlah neutron terhadap jumlah proton dalam inti stabil meningkat dengan meningkatnya nomor atom. Oleh karena itu, dalam fragmen yang muncul selama fisi, jumlah relatif neutron ternyata lebih besar daripada yang diizinkan untuk inti atom yang terletak di tengah tabel periodik. Akibatnya, beberapa neutron dilepaskan dalam proses fisi. Energi mereka memiliki nilai yang berbeda - dari beberapa juta elektron volt hingga sangat kecil, mendekati nol.

Fisi biasanya terjadi menjadi fragmen, yang massanya berbeda sekitar 1,5 kali. Fragmen ini sangat radioaktif, karena mengandung jumlah neutron yang berlebihan. Sebagai hasil dari serangkaian peluruhan berturut-turut, isotop stabil akhirnya diperoleh.

Sebagai kesimpulan, kami mencatat bahwa ada juga fisi spontan inti uranium. Ditemukan oleh fisikawan Soviet G. N. Flerov dan K. A. Petrzhak pada tahun 1940. Waktu paruh untuk fisi spontan adalah 10 16 tahun. Ini dua juta kali lebih lama dari waktu paruh peluruhan uranium.

Reaksi fisi nuklir disertai dengan pelepasan energi.

Isi pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan ujian mandiri lokakarya, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, perumpamaan komik, ucapan, teka-teki silang, kutipan Add-on abstrak chip artikel untuk lembar contekan yang ingin tahu, buku teks dasar dan glosarium tambahan istilah lainnya Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk tahun rekomendasi metodologis dari program diskusi Pelajaran Terintegrasi