კრიტიკული მასა, ატომურ ბომბში ან ატომურ რეაქტორში ჯაჭვური რეაქციის დასაწყებად საჭირო მასალის მინიმალური მასა. ატომურ ბომბში აფეთქებული მასალა იყოფა ნაწილებად, რომელთაგან თითოეული კრიტიკულზე ნაკლებია ... ... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

იხილეთ მასობრივი კრიტიკული. Raizberg B.A., Lozovsky L.Sh., Starodubtseva E.B. თანამედროვე ეკონომიკური ლექსიკონი. მე-2 გამოცემა, რევ. M .: INFRA M. 479 s .. 1999 ... ეკონომიკური ლექსიკონი

ᲙᲠᲘᲢᲘᲙᲣᲚᲘ ᲛᲐᲡᲐ- ყველაზე პატარა (იხ.) დაშლის ნივთიერება (ურანი 233 ან 235, პლუტონიუმი 239 და ა. კრიტიკული მასის ღირებულება დამოკიდებულია დასაშლელი მასალის ტიპზე, მის ... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

კრიტიკული მასა, დასაშლელი მასალის (ბირთვული საწვავი) მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დინებას. კრიტიკული მასის (Mcr) მნიშვნელობა დამოკიდებულია ბირთვული საწვავის ტიპზე და მის გეომეტრიულ ... ... თანამედროვე ენციკლოპედია

დასაშლელი მასალის მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დინებას ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კრიტიკული მასა არის საწვავის უმცირესი მასა, რომელშიც ბირთვული დაშლის თვითშენარჩუნებული ჯაჭვური რეაქცია შეიძლება მიმდინარეობდეს ბირთვის გარკვეული დიზაინით და შემადგენლობით (დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე, მაგალითად: საწვავის შემადგენლობა, მოდერატორი, ფორმა ... .. . ბირთვული ენერგიის პირობები

კრიტიკული მასა- საწვავის უმცირესი მასა, რომელშიც ბირთვული დაშლის თვითშენარჩუნებული ჯაჭვური რეაქცია შეიძლება მიმდინარეობდეს ბირთვის გარკვეული დიზაინით და შემადგენლობით (დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე, მაგალითად: საწვავის შემადგენლობა, მოდერატორი, ბირთვის ფორმა და ... .. . ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

Კრიტიკული მასა- კრიტიკული მასა, დასაშლელი მასალის (ბირთვული საწვავი) მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დინებას. კრიტიკული მასის (Mcr) მნიშვნელობა დამოკიდებულია ბირთვული საწვავის ტიპზე და მის გეომეტრიულ ... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ბირთვული საწვავის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც შეიცავს ფისილურ ნუკლიდებს (233U, 235U, 239Pu, 251Cf), ქრომით, შესაძლებელია ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქცია (იხ. ბირთვული დაშლა. ბირთვული რეაქტორი, ბირთვული აფეთქება). K.m დამოკიდებულია ზომასა და ფორმაზე ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

დასაშლელი მასალის მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დინებას. * * * კრიტიკული მასა კრიტიკული მასა, დასაშლელი მასალის მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

წიგნები

• კრიტიკული მასა, ვესელოვა ნ., რუსეთის მწერალთა ინტერრეგიონული კავშირის წევრის, რუსული ლიტერატურისა და სახვითი ხელოვნების აკადემიის ნამდვილი წევრის ნატალია ვესელოვას წიგნში. გ.რ დერჟავინი, არჩეულები შევიდნენ ... კატეგორია: სხვა გამოცემები
• კრიტიკული მასა, ნატალია ვესელოვა, რუსეთის მწერალთა ინტერრეგიონული კავშირის წევრის, რუსული ლიტერატურისა და სახვითი ხელოვნების აკადემიის ნამდვილი წევრის ნატალია ვესელოვას წიგნში. G.R.Derzhavin, მოიცავდა შერჩეულ მოთხრობებს ... კატეგორია:

საიტი ასახავს ელექტრული საფარის ტექნოლოგიის საფუძვლებს. დეტალურად არის განხილული ელექტროქიმიური და ქიმიური საფარის მომზადებისა და გამოყენების პროცესები, აგრეთვე საფარის ხარისხის კონტროლის მეთოდები. აღწერილია ელექტრული მაღაზიის ძირითადი და დამხმარე აღჭურვილობა. მოცემულია ინფორმაცია გალვანური წარმოების მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის, აგრეთვე სანიტარული და უსაფრთხოების ზომების შესახებ.

საიტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას წარმოებაში მუშაკთა პროფესიული გადამზადებისთვის.

დამცავი, დამცავ-დეკორატიული და სპეციალური საფარის გამოყენება შესაძლებელს ხდის მრავალი პრობლემის გადაჭრას, რომელთა შორის მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს ლითონების დაცვას კოროზიისგან. ლითონების კოროზია, ანუ მათი განადგურება გარემოს ელექტროქიმიური ან ქიმიური მოქმედებით, უზარმაზარ ზიანს აყენებს ეროვნულ ეკონომიკას. ყოველწლიურად, კოროზიის შედეგად, გამოდის ხმარებიდან ლითონის წლიური გამომუშავების 10-15%-მდე ძვირფასი ნაწილებისა და კონსტრუქციების სახით, რთული ინსტრუმენტები და მანქანები. ზოგიერთ შემთხვევაში, კოროზია იწვევს ავარიებს.

ელექტრული საფარი კოროზიისგან დაცვის ერთ-ერთი ეფექტური მეთოდია, ისინი ასევე ფართოდ გამოიყენება ნაწილების ზედაპირზე რიგი ღირებული განსაკუთრებული თვისებების მისაცემად: გაზრდილი სიხისტე და აცვიათ წინააღმდეგობა, მაღალი არეკვლა, გაუმჯობესებული ხახუნის საწინააღმდეგო თვისებები, ზედაპირის ელექტრული გამტარობა. უფრო ადვილია შედუღება და, ბოლოს, უბრალოდ გარე ტიპის პროდუქტების გაუმჯობესება.

რუსი მეცნიერები არიან ლითონების ელექტროქიმიური დამუშავების მრავალი მნიშვნელოვანი მეთოდის შემქმნელები. ამრიგად, ელექტროფორმირების შექმნა აკადემიკოს ბ.ს.იაკობის (1837) დამსახურებაა. ელექტრული საფარის სფეროში ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაშრომი ეკუთვნის რუს მეცნიერებს ე.ხ.ლენცს და ი.მ.ფედოროვსკის. ოქტომბრის რევოლუციის შემდეგ ელექტრული საფარის განვითარება განუყოფლად არის დაკავშირებული მეცნიერ პროფესორების N. T. Kudryavcev, V. I. Liner, N. P. Fedotiev და მრავალი სხვა სახელებთან.

ბევრი სამუშაო გაკეთდა საფარის პროცესების სტანდარტიზაციისა და ნორმალიზებისთვის. სამუშაოების მკვეთრად მზარდი მოცულობის, მექანიზაციისა და ელექტრული მაღაზიების ავტომატიზაცია მოითხოვდა პროცესების მკაფიო რეგულირებას, ელექტროლიტების ფრთხილად შერჩევას დაფარვისთვის, ნაწილების ზედაპირის მომზადების ყველაზე ეფექტური მეთოდების შერჩევას ელექტრული საფარის დეპონირებამდე და საბოლოო ოპერაციები. ასევე პროდუქციის ხარისხის კონტროლის საიმედო მეთოდებს. ამ პირობებში მკვეთრად მატულობს გამოცდილი ელექტრული მუშის როლი.

ამ საიტის მთავარი მიზანია დაეხმაროს ტექნიკური სკოლების სტუდენტებს, დაეუფლონ ქარხნის მუშაკის პროფესიას, რომელმაც იცის თანამედროვე ტექნოლოგიური პროცესები, რომლებიც გამოიყენება მოწინავე ელექტრული მაღაზიებში.

ელექტროლიტური ქრომის მოპირკეთება არის ეფექტური გზა გახეხილი ნაწილების აცვიათ წინააღმდეგობის გასაზრდელად, მათ კოროზიისგან დასაცავად, ასევე დამცავი და დეკორატიული დასრულების მეთოდი. ნახმარი ნაწილების აღდგენისას მნიშვნელოვანი დანაზოგია ქრომირებული მოპირკეთება. ქრომის დაფარვის პროცესი ფართოდ გამოიყენება ეროვნულ ეკონომიკაში. მის გაუმჯობესებაზე არაერთი კვლევითი ორგანიზაცია, ინსტიტუტი, უნივერსიტეტი და მანქანათმშენებელი საწარმო მუშაობს. ჩნდება უფრო ეფექტური ელექტროლიტები და ქრომის დაფარვის რეჟიმები, მუშავდება მეთოდები ქრომის ნაწილების მექანიკური თვისებების გასაუმჯობესებლად, რის შედეგადაც ფართოვდება ქრომის საფარის ფარგლები. თანამედროვე ქრომის საფარის ტექნოლოგიის საფუძვლების ცოდნა ხელს უწყობს ნორმატიული და ტექნიკური დოკუმენტაციის ინსტრუქციების შესრულებას და პრაქტიკოსთა ფართო სპექტრის შემოქმედებით მონაწილეობას ქრომირებული საფარის შემდგომ განვითარებაში.

საიტმა შეიმუშავა ნაწილების სიძლიერეზე ქრომის საფარის გავლენის საკითხები, გააფართოვა ეფექტური ელექტროლიტების და ტექნოლოგიური პროცესების გამოყენება, გააცნო ახალი განყოფილება ქრომის დაფარვის ეფექტურობის გაუმჯობესების მეთოდებზე. ძირითადი სექციები გადაკეთებულია ქრომირებული საფარის ტექნოლოგიაში nporpecsivnyh მიღწევების გათვალისწინებით. საკიდი მოწყობილობების მოცემული ტექნოლოგიური ინსტრუქციები და კონსტრუქციები სამაგალითოა, ხელმძღვანელობს მკითხველს ქრომირებული მოპირკეთების პირობების არჩევის საკითხებში და საკიდური მოწყობილობების დიზაინის პრინციპებში.

მანქანათმშენებლობისა და ხელსაწყოების დამზადების ყველა დარგის უწყვეტმა განვითარებამ გამოიწვია ელექტროლიტური და ქიმიური საფარების გამოყენების სფეროს მნიშვნელოვანი გაფართოება.

ლითონების ქიმიური დეპონირებით, გალვანურ ლითონის საფარებთან ერთად, წარმოიქმნება დიელექტრიკის მრავალფეროვნებაზე: პლასტმასებზე, კერამიკაზე, ფერიტები, მინა-კერამიკა და სხვა მასალები. ამ მასალებისგან ნაწილების დამზადება მეტალიზებული ზედაპირით უზრუნველყოფდა ახალი დიზაინის და ტექნიკური გადაწყვეტილებების დანერგვას, პროდუქციის ხარისხის გაუმჯობესებას და აღჭურვილობის, მანქანებისა და სამომხმარებლო საქონლის წარმოების ღირებულების შემცირებას.

პლასტმასისგან დამზადებული ნაწილები ლითონის საფარით ფართოდ გამოიყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში, რადიოინჟინერიაში და ეროვნული ეკონომიკის სხვა სექტორებში. პოლიმერული მასალების მეტალიზაციის პროცესები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი გახდა ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოებაში, რომლებიც თანამედროვე ელექტრონული მოწყობილობებისა და რადიოინჟინერიის პროდუქტების საფუძველია.

ბროშურაში მოცემულია საჭირო ინფორმაცია დიელექტრიკების ქიმიურ-ელექტროლიტური მეტალიზაციის პროცესების შესახებ, მოცემულია ლითონების ქიმიური დალექვის ძირითადი კანონზომიერებები. მითითებულია ელექტროლიტური საფარის მახასიათებლები პლასტმასის მეტალიზების დროს. დიდი ყურადღება ეთმობა ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების ტექნოლოგიას, ასევე მეტალიზების პროცესებში გამოყენებული ხსნარების ანალიზის მეთოდებს, აგრეთვე მათი მომზადებისა და კორექტირების მეთოდებს.

ხელმისაწვდომი და გასართობი გზით, საიტი წარმოგიდგენთ ფიზიკურ ბუნებას მაიონებელი გამოსხივებისა და რადიოაქტიურობის მახასიათებლების, ცოცხალ ორგანიზმებზე რადიაციის სხვადასხვა დოზის ზემოქმედების, რადიაციული საფრთხის დაცვისა და პრევენციის მეთოდებს, რადიოაქტიური იზოტოპების გამოყენების შესაძლებლობებს. აღიაროს და განკურნოს ადამიანის დაავადებები.

ბირთვული სახიფათო ფისილურ ნივთიერებებთან უსაფრთხო მუშაობისთვის, აღჭურვილობის პარამეტრები კრიტიკულზე ნაკლები უნდა იყოს. ბირთვული უსაფრთხოების ნორმატიულ პარამეტრებად გამოიყენება: ბირთვული სახიფათო ფისილი მასალის რაოდენობა, კონცენტრაცია და მოცულობა; აღჭურვილობის დიამეტრი, რომელსაც აქვს ცილინდრული ფორმა; ბრტყელი ფენის სისქე ფირფიტის ფორმის აღჭურვილობისთვის. ნორმატიული პარამეტრი დგინდება დასაშვებ პარამეტრზე დაყრდნობით, რომელიც ნაკლებია კრიტიკულზე და არ უნდა გადააჭარბოს აღჭურვილობის მუშაობისას. ამავდროულად, აუცილებელია, რომ მახასიათებლები, რომლებიც გავლენას ახდენს კრიტიკულ პარამეტრებზე, იყოს მკაცრად განსაზღვრულ საზღვრებში. გამოიყენება შემდეგი მოქმედი პარამეტრები: M add-ის რაოდენობა, მოცულობა V add, დიამეტრი D add, ფენის სისქე t add.

კრიტიკული პარამეტრების დამოკიდებულების გამოყენებით ბირთვული სახიფათო ნაშთები ნუკლიდის კონცენტრაციაზე, შეიძლება განისაზღვროს კრიტიკული პარამეტრის ისეთი მნიშვნელობა, რომლის ქვემოთ, ნებისმიერ კონცენტრაციაზე, შეუძლებელია SCRD. მაგალითად, პლუტონიუმის მარილების და გამდიდრებული ურანის ხსნარებისთვის, უსასრულო ცილინდრის კრიტიკულ მასას, მოცულობას, დიამეტრს, უსასრულო ბრტყელი ფენის სისქეს აქვს მინიმუმი ოპტიმალური შენელების რეგიონში. ლითონით გამდიდრებული ურანის წყალთან ნარევებისთვის, კრიტიკულ მასას, როგორც ხსნარებს, აქვს გამოხატული მინიმუმი ოპტიმალური შენელების რეგიონში და კრიტიკული მოცულობა, უსასრულო ცილინდრის დიამეტრი და უსასრულო ბრტყელი ფენის სისქე მაღალზე. გამდიდრებას (>35%) აქვს მინიმალური მნიშვნელობები მოდერატორის არარსებობის შემთხვევაში (r n/r 5 =0); 35%-ზე დაბალი გამდიდრებისთვის ნარევის კრიტიკულ პარამეტრებს აქვთ მინიმალური ოპტიმალური შენელებისას. აშკარაა, რომ მინიმალური კრიტიკული პარამეტრების საფუძველზე დაყენებული პარამეტრები უზრუნველყოფს უსაფრთხოებას კონცენტრაციის მთელ დიაპაზონში. ამ პარამეტრებს უწოდებენ უსაფრთხო, ისინი ნაკლებია მინიმალურ კრიტიკულ პარამეტრებზე. გამოიყენება შემდეგი უსაფრთხო პარამეტრები: რაოდენობა, კონცენტრაცია, მოცულობა, დიამეტრი, ფენის სისქე.

სისტემის ბირთვული უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად, დაშლის ნუკლიდის კონცენტრაცია (ზოგჯერ მოდერატორის რაოდენობა) აუცილებლად შემოიფარგლება დასაშვები პარამეტრით, ხოლო ამავდროულად, უსაფრთხო პარამეტრის გამოყენებისას, კონცენტრაციაზე შეზღუდვები არ არის დაწესებული ( ან მოდერატორის ოდენობაზე).

2 კრიტიკული მასა

განვითარდება თუ არა ჯაჭვური რეაქცია, დამოკიდებულია ოთხი პროცესის შეჯიბრის შედეგზე:

(1) ნეიტრონების გამოდევნა ურანიდან,

(2) ურანის მიერ ნეიტრონების დაჭერა დაშლის გარეშე,

(3) ნეიტრონების დაჭერა მინარევებისაგან.

(4) ურანის მიერ ნეიტრონების დაჭერა დაშლის გზით.

თუ პირველ სამ პროცესში ნეიტრონების დაკარგვა ნაკლებია, ვიდრე მეოთხეში გამოთავისუფლებული ნეიტრონების რაოდენობა, მაშინ ხდება ჯაჭვური რეაქცია; წინააღმდეგ შემთხვევაში შეუძლებელია. ცხადია, თუ პირველი სამი პროცესიდან ძალიან სავარაუდოა, მაშინ დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ნეიტრონების სიჭარბე ვერ უზრუნველყოფს რეაქციის გაგრძელებას. მაგალითად, იმ შემთხვევაში, როდესაც პროცესის (2) (ურანის მიერ დაჭერის დაშლის გარეშე) ალბათობა გაცილებით მეტია, ვიდრე გაყოფით დაჭერის ალბათობა, ჯაჭვური რეაქცია შეუძლებელია. დამატებით სირთულეს შემოაქვს ბუნებრივი ურანის იზოტოპი: იგი შედგება სამი იზოტოპისგან: 234 U, 235 U და 238 U, რომელთა წვლილი არის შესაბამისად 0,006, 0,7 და 99,3%. მნიშვნელოვანია, რომ (2) და (4) პროცესების ალბათობა განსხვავებულია სხვადასხვა იზოტოპისთვის და განსხვავებულად იყოს დამოკიდებული ნეიტრონულ ენერგიაზე.

სხვადასხვა პროცესების კონკურენციის შესაფასებლად ნივთიერებაში ბირთვული დაშლის ჯაჭვური პროცესის განვითარების თვალსაზრისით, შემოტანილია „კრიტიკული მასის“ ცნება.

Კრიტიკული მასაარის დასაშლელი მასალის მინიმალური მასა, რომელიც უზრუნველყოფს თვითშენარჩუნებული ბირთვული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დინებას. კრიტიკული მასა რაც უფრო მცირეა, მით უფრო მოკლეა დაშლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი და მით უფრო მაღალია სამუშაო ელემენტის გამდიდრება დაშლის იზოტოპით.

Კრიტიკული მასა -დასაშლელი მასალის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც საჭიროა თვითშენარჩუნებული დაშლის ჯაჭვური რეაქციის დასაწყებად. ნეიტრონის გამრავლების კოეფიციენტი მატერიის ასეთ რაოდენობაში უდრის ერთიანობას.

Კრიტიკული მასაარის რეაქტორის დაშლელი მასალის მასა, რომელიც კრიტიკულ მდგომარეობაშია.

ბირთვული რეაქტორის კრიტიკული ზომები- რეაქტორის ბირთვის უმცირესი ზომები, რომლებზეც ჯერ კიდევ შეიძლება განხორციელდეს ბირთვული საწვავის თვითშენარჩუნებული დაშლის რეაქცია. ჩვეულებრივ კრიტიკული ზომის ქვეშ იღებენ აქტიური ზონის კრიტიკულ მოცულობას.

ბირთვული რეაქტორის კრიტიკული მოცულობა- რეაქტორის ბირთვის მოცულობა კრიტიკულ მდგომარეობაში.

ნეიტრონების შედარებითი რაოდენობა, რომლებიც გამოიყოფა ურანიდან, შეიძლება შემცირდეს ზომისა და ფორმის შეცვლით. სფეროებში ზედაპირის ეფექტები კვადრატის პროპორციულია, მოცულობის ეფექტები კი რადიუსის კუბის პროპორციულია. ნეიტრონების გაქცევა ურანიდან არის ზედაპირული ეფექტი, რომელიც დამოკიდებულია ზედაპირის ზომაზე; გაყოფით დაჭერა ხდება მასალის მიერ დაკავებულ მთელ მოცულობაში და, შესაბამისად, არის

მოცულობითი ეფექტი. რაც უფრო დიდია ურანის რაოდენობა, მით ნაკლებია ალბათობა იმისა, რომ ურანის მოცულობიდან ნეიტრონების ემისია ჭარბობს დაჭერით დაშლას და ხელს უშლის ჯაჭვურ რეაქციას. ნეიტრონების დაკარგვა დაშლის გარეშე დაჭერისას არის ნაყარი ეფექტი, მსგავსია ნეიტრონების გამოყოფის დაშლის დროს, ამიტომ ზომის ზრდა არ ცვლის მათ შედარებით მნიშვნელობას.

ურანის შემცველი მოწყობილობის კრიტიკული ზომები შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ზომები, რომლებშიც დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ნეიტრონების რაოდენობა ზუსტად უდრის მათ დანაკარგს ემისიის და დაჭერის გამო, რომელსაც არ ახლავს დაყოფა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ზომები კრიტიკულზე ნაკლებია, მაშინ, განსაზღვრებით, ჯაჭვური რეაქცია ვერ განვითარდება.

მხოლოდ კენტ იზოტოპებს შეუძლიათ შექმნან კრიტიკული მასა. ბუნებაში მხოლოდ 235 U გვხვდება, ხოლო 239 Pu და 233 U ხელოვნურია, ისინი წარმოიქმნება ბირთვულ რეაქტორში (238 U ბირთვით ნეიტრონების დაჭერის შედეგად

და 232 Th მოჰყვა ორი შემდგომი β-დაშლა).

AT ბუნებრივ ურანში დაშლის ჯაჭვური რეაქცია არ შეიძლება განვითარდეს ურანის ნებისმიერი რაოდენობით, თუმცა იზოტოპებში, როგორიცაა 235 U და 239 Pu ჯაჭვის პროცესი შედარებით მარტივად მიიღწევა. ნეიტრონის მოდერატორის თანდასწრებით, ჯაჭვური რეაქცია ასევე ხდება ბუნებრივ ურანში.

ჯაჭვური რეაქციის განხორციელების აუცილებელი პირობაა საკმარისად დიდი რაოდენობით დაშლილი მასალის არსებობა, რადგან მცირე ზომის ნიმუშებში ნეიტრონების უმეტესობა ნიმუშში დაფრინავს რაიმე ბირთვზე დარტყმის გარეშე. ბირთვული აფეთქების ჯაჭვური რეაქცია ხდება მაშინ, როდესაც

გარკვეული კრიტიკული მასის დაშლის მასალა.

დაე, იყოს მატერიის ნაწილი, რომელსაც შეუძლია დაშლა, მაგალითად, 235 U, რომელშიც შედის ნეიტრონი. ეს ნეიტრონი ან გამოიწვევს დაშლას, ან უსარგებლოდ შეიწოვება ნივთიერების მიერ, ან, გაფანტვის შემდეგ, გამოვა გარე ზედაპირზე. მნიშვნელოვანია, რა მოხდება შემდეგ ეტაპზე - შემცირდება თუ შემცირდება ნეიტრონების საშუალო რაოდენობა, ე.ი. დასუსტება ან განვითარდება ჯაჭვური რეაქცია, ე.ი. იქნება სისტემა სუბკრიტიკულ თუ სუპერკრიტიკულ (ასაფეთქებელ) მდგომარეობაში. ვინაიდან ნეიტრონების ემისია კონტროლდება ზომით (ბურთისთვის, რადიუსით), ჩნდება კრიტიკული ზომის (და მასის) კონცეფცია. იმისათვის, რომ აფეთქება განვითარდეს, ზომა უნდა იყოს კრიტიკულზე დიდი.

დაშლელი სისტემის კრიტიკული ზომა შეიძლება შეფასდეს, თუ ცნობილია ნეიტრონული ბილიკის სიგრძე გაყოფილ მასალაში.

ნეიტრონი, რომელიც დაფრინავს ნივთიერებაში, ზოგჯერ ეჯახება ბირთვს, როგორც ჩანს, ხედავს მის კვეთას. ბირთვის კვეთის ზომა σ=10-24 სმ2 (ბეღლი). თუ N არის ბირთვების რაოდენობა კუბურ სანტიმეტრში, მაშინ კომბინაცია L =1/N σ იძლევა საშუალო ნეიტრონულ გზას ბირთვული რეაქციის მიმართ. ნეიტრონული ბილიკის სიგრძე არის ერთადერთი განზომილებიანი მნიშვნელობა, რომელიც შეიძლება გახდეს საწყისი წერტილი კრიტიკული ზომის შესაფასებლად. ნებისმიერ ფიზიკურ თეორიაში გამოიყენება მსგავსების მეთოდები, რომლებიც, თავის მხრივ, აგებულია განზომილებიანი რაოდენობების, სისტემის მახასიათებლებისა და მატერიის განზომილებიანი კომბინაციებიდან. ასე განზომილებიანი

რიცხვი არის ნატეხი მასალის რადიუსის თანაფარდობა მასში ნეიტრონების ბილიკის სიგრძესთან. თუ დავუშვებთ, რომ უგანზომილებიანი რიცხვი არის ერთიანობის რიგისა და ბილიკის სიგრძე ტიპიური მნიშვნელობით N = 1023, L = 10 სმ.

(σ = 1-ისთვის) (ჩვეულებრივ, σ ჩვეულებრივ 1-ზე ბევრად მაღალია, ამიტომ კრიტიკული მასა ჩვენს შეფასებაზე ნაკლებია). კრიტიკული მასა დამოკიდებულია კონკრეტული ნუკლიდის დაშლის რეაქციის კვეთაზე. ასე რომ, ატომური ბომბის შესაქმნელად საჭიროა დაახლოებით 3 კგ პლუტონიუმი ან 8 კგ 235 U (ამაფეთქებელი სქემით და სუფთა 235 U-ს შემთხვევაში), ასეთი მასა არის დაახლოებით 8,5 სმ, რაც გასაკვირია კარგად. შეესაბამება ჩვენს შეფასებას

R \u003d L \u003d 10 სმ).

მოდით, ახლა გამოვიტანოთ უფრო მკაცრი ფორმულა, რათა გამოვთვალოთ ნატეხი მასალის კრიტიკული ზომა.

როგორც ცნობილია, ურანის ბირთვის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება რამდენიმე თავისუფალი ნეიტრონი. ზოგიერთი მათგანი ტოვებს ნიმუშს, ზოგს კი სხვა ბირთვები შთანთქავს, რაც იწვევს მათ დაშლას. ჯაჭვური რეაქცია ხდება იმ შემთხვევაში, თუ ნიმუშში ნეიტრონების რაოდენობა იწყებს ზრდას, როგორც ზვავი. ნეიტრონის დიფუზიის განტოლება შეიძლება გამოყენებულ იქნას კრიტიკული მასის დასადგენად:

	∂C	D C + β C
	∂ტ

სადაც C არის ნეიტრონის კონცენტრაცია, β>0 არის ნეიტრონის გამრავლების რეაქციის სიჩქარის მუდმივი (რადიოაქტიური დაშლის მუდმივის მსგავსად აქვს განზომილება 1/წმ, D არის ნეიტრონის დიფუზიის კოეფიციენტი,

მოდით ნიმუში იყოს სფერული R რადიუსით. შემდეგ უნდა ვიპოვოთ (1) განტოლების ამონახსნი, რომელიც აკმაყოფილებს სასაზღვრო პირობას: C (R,t )=0.

მოდით გავაკეთოთ ცვლილება C = ν e β t, მაშინ

∂C

∂ν

v = D

+ βνe

∂ტ

∂ტ

ჩვენ მივიღეთ სითბოს გამტარობის კლასიკური განტოლება:

∂ν

დვ

∂ტ

ამ განტოლების ამოხსნა კარგად არის ცნობილი

π 2 n 2

ν(r, t)=

ცოდვა ნ რე

π 2 n

β −

C(r, t) =

ცოდვა ნ რე

r n = 1

ჯაჭვური რეაქცია წავა იმ პირობით (ანუ

C(r, t)

t →∞ → ∞ ) რომ მინიმუმ ერთი n-ის კოეფიციენტი in

მაჩვენებელი დადებითია.

თუ β − π 2 n 2 D > 0,

შემდეგ β > π 2 n 2 D და სფეროს კრიტიკული რადიუსი:

R = n

თუ π

≥ R, მაშინ ნებისმიერი n-სთვის არ იქნება მზარდი მაჩვენებლები

თუ π

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

ჩვენ შემოვიფარგლებით სერიის პირველი წევრით, n = 1:

R = π

Კრიტიკული მასა:

M = ρ V = ρ

ბურთის რადიუსის მინიმალური მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ხდება ჯაჭვური რეაქცია, ეწოდება

კრიტიკული რადიუსი და შესაბამისი ბურთის მასა არისკრიტიკული მასა.

R-ის მნიშვნელობის ჩანაცვლებით, მივიღებთ კრიტიკული მასის გამოთვლის ფორმულას:

M cr = ρπ 4 4 D 2 (9) 3 β

კრიტიკული მასის მნიშვნელობა დამოკიდებულია ნიმუშის ფორმაზე, ნეიტრონის გამრავლების კოეფიციენტზე და ნეიტრონის დიფუზიის კოეფიციენტზე. მათი დადგენა რთული ექსპერიმენტული პრობლემაა, ამიტომ მიღებული ფორმულა გამოიყენება მითითებული კოეფიციენტების დასადგენად, ხოლო ჩატარებული გამოთვლები კრიტიკული მასის არსებობის დასტურია.

ნიმუშის ზომის როლი აშკარაა: ზომის კლებასთან ერთად იზრდება მის ზედაპირზე გამოსხივებული ნეიტრონების პროცენტი, ასე რომ ნიმუშის მცირე ზომის (კრიტიკულზე დაბლა!) ზომებში ჯაჭვური რეაქცია შეუძლებელი ხდება შთანთქმის პროცესებსა და პროცესებს შორის ხელსაყრელი თანაფარდობითაც კი. ნეიტრონების წარმოება.

უაღრესად გამდიდრებული ურანის კრიტიკული მასა არის დაახლოებით 52 კგ, იარაღის კლასის პლუტონიუმისთვის 11 კგ. ბირთვული მასალების ქურდობისაგან დაცვის მარეგულირებელი დოკუმენტები მიუთითებს კრიტიკულ მასებზე: 5 კგ 235 U ან 2 კგ პლუტონიუმი (ატომური ბომბის აფეთქების სქემისთვის). ქვემეხის სქემისთვის კრიტიკული მასები გაცილებით დიდია. ამ ფასეულობების საფუძველზე აგებულია ტერორისტული თავდასხმებისგან დაშლელი ნივთიერებების დაცვის ინტენსივობა.

კომენტარი. 93,5%-ით გამდიდრებული ურანის ლითონის სისტემის კრიტიკული მასა (93,5% 235 U; 6,5% 238 U) არის 52 კგ რეფლექტორის გარეშე და 8,9 კგ, როდესაც სისტემა გარშემორტყმულია ბერილიუმის ოქსიდის ნეიტრონის რეფლექტორით. ურანის წყალხსნარის კრიტიკული მასა არის დაახლოებით 5 კგ.

კრიტიკული მასის მნიშვნელობა დამოკიდებულია ნივთიერების თვისებებზე (როგორიცაა დაშლისა და რადიაციის დაჭერის ჯვარი მონაკვეთები), სიმკვრივეზე, მინარევების რაოდენობაზე, პროდუქტის ფორმაზე და ასევე გარემოზე. მაგალითად, ნეიტრონული რეფლექტორების არსებობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს კრიტიკული მასა. კონკრეტული დასაშლელი მასალისთვის, მასალის რაოდენობა, რომელიც წარმოადგენს კრიტიკულ მასას, შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო დიაპაზონში და დამოკიდებულია რეფლექტორის სიმკვრივეზე, მახასიათებლებზე (მასალის ტიპი და სისქე) და ნებისმიერი ინერტული გამხსნელების ბუნებასა და პროცენტზე (მაგ. ჟანგბადი ურანის ოქსიდში, 238 U ნაწილობრივ გამდიდრებულ 235 U ან ქიმიურ მინარევებს).

შედარების მიზნით, აქ მოცემულია ბურთების კრიტიკული მასები რეფლექტორის გარეშე რამდენიმე ტიპის მასალისთვის, გარკვეული სტანდარტული სიმკვრივით.

შედარებისთვის მოვიყვანთ კრიტიკული მასების შემდეგ მაგალითებს: 10 კგ 239 Pu, მეტალი ალფა ფაზაში

(სიმკვრივე 19,86 გ/სმ3); 52 კგ 94% 235 U (6% 238 U), ლითონი (სიმკვრივე 18,72 გ/სმ3); 110 კგ UO2 (94% 235 U)

სიმკვრივით კრისტალური სახით 11 გ/სმ3; 35 კგ PuO2 (94% 239 Pu) კრისტალურ სიმკვრივეში

11,4 გ/სმ3 სახით. წყლის ნეიტრონის რეფლექტორით წყალში სუფთა დაშლილი ნუკლიდების მარილების ხსნარებს აქვთ ყველაზე დაბალი კრიტიკული მასა. 235 U-სთვის კრიტიკული მასა არის 0.8 კგ, 239 Pu-სთვის არის 0.5 კგ, 251 Cf არის

კრიტიკული მასა M დაკავშირებულია l კრიტიკულ სიგრძესთან: M l x, სადაც x დამოკიდებულია ნიმუშის ფორმაზე და მერყეობს 2-დან 3-მდე. ფორმის დამოკიდებულება დაკავშირებულია ნეიტრონების გაჟონვასთან ზედაპირზე: რაც უფრო დიდია ზედაპირი, რაც უფრო დიდია კრიტიკული მასა. მინიმალური კრიტიკული მასის ნიმუში სფერულია. ჩანართი 5. ბირთვული დაშლის უნარის მქონე სუფთა იზოტოპების ძირითადი სავარაუდო მახასიათებლები

								ნეიტრონები
		ქვითარი		კრიტიკული	სიმკვრივე	ტემპერატურა	სითბოს გაფრქვევა	სპონტანური
			ნახევარი ცხოვრება
		(წყარო)			გ/სმ³	დნობის წერტილი °C
			T 1/2					105 (კგ წმ)
	231 Pa
	232 U	რეაქტორი ჩართულია
		ნეიტრონები
	233U
	235 U	ბუნებრივი	7.038×108 წელი
	236 U		2.3416×107 წელი? კგ
	237 Np		2.14×107 წელი
	236 Pu
	238 Pu
	239 Pu
	240 Pu
	241 Pu
	242 Pu
	241 სთ
	242 mAm
	243 mAm
	243 სთ
	243 სმ
	244 სმ
	245 სმ
	246 სმ
	247 სმ		1.56×107 წელი
	248 სმ
	249 შდრ
	250 იხ
	251 შდრ
	252 შდრ

მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ ზოგიერთი ელემენტის იზოტოპების კრიტიკულ პარამეტრებზე. დავიწყოთ ურანით.

როგორც არაერთხელ აღინიშნა, 235 U (0.72% კლარკი) განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს, რადგან ის იშლება თერმული ნეიტრონების მოქმედებით (σ f = 583 ბეღელი), ხოლო გამოყოფს „თერმული ენერგიის ექვივალენტს“ 2 × 107 კვტ/სთ / კ. ვინაიდან, გარდა α-დაშლისა, 235 U ასევე სპონტანურად იყოფა (T 1/2 \u003d 3.5 × 1017 წელი), ნეიტრონები ყოველთვის არიან ურანის მასაში, რაც ნიშნავს, რომ შესაძლებელია პირობების შექმნა. თვითშენარჩუნებული დაშლის ჯაჭვური რეაქცია. 93,5%-იანი გამდიდრების მქონე მეტალის ურანისთვის კრიტიკული მასაა: 51 კგ რეფლექტორის გარეშე; 8,9 კგ ბერილიუმის ოქსიდის რეფლექტორით; 21,8 კგ სავსე წყლის ბალიშით. მოცემულია ურანისა და მისი ნაერთების ერთგვაროვანი ნარევების კრიტიკული პარამეტრები

პლუტონიუმის იზოტოპების კრიტიკული პარამეტრები: 239 Pu: M cr = 9,6 კგ, 241 Pu: M cr = 6,2 კგ, 238 Pu: M cr = 12-დან 7,45 კგ-მდე. ყველაზე დიდი ინტერესია იზოტოპების ნარევები: 238 Pu, 239 Pu, 240 Pu, 241 Pu. 238 Pu-ის მაღალი სპეციფიკური ენერგიის გამოყოფა იწვევს ლითონის დაჟანგვას ჰაერში, ამიტომ, სავარაუდოდ, ის გამოყენებული იქნება ოქსიდების სახით. 238 Pu-ის მიღების შემდეგ, თანმხლები იზოტოპი არის 239 Pu. ნარევში ამ იზოტოპების თანაფარდობა განსაზღვრავს როგორც კრიტიკული პარამეტრების მნიშვნელობას, ასევე მათ დამოკიდებულებას მოდერატორის შინაარსის შეცვლაზე. 238 Pu შიშველი ლითონის სფეროსთვის კრიტიკული მასის სხვადასხვა შეფასება იძლევა მნიშვნელობებს 12-დან 7,45 კგ-მდე კრიტიკულ მასასთან შედარებით 239 Pu 9,6 კგ-ისთვის. ვინაიდან 239 Pu ბირთვი შეიცავს ნეიტრონების კენტი რაოდენობას, კრიტიკული მასა შემცირდება, როდესაც სისტემაში წყალი დაემატება. 238 Pu-ის კრიტიკული მასა იზრდება წყლის დამატებით. ამ იზოტოპების ნარევისთვის, წყლის დამატების წმინდა ეფექტი დამოკიდებულია იზოტოპების თანაფარდობაზე. როდესაც 239 Pu-ის მასის შემცველობა არის 37% ან ნაკლები, 239 Pu და 238 Pu იზოტოპების ნარევის კრიტიკული მასა არ მცირდება სისტემაში წყლის დამატებისას. ამ შემთხვევაში 239 Pu-238 Pu დიოქსიდის დასაშვები რაოდენობაა 8 კგ. Სხვებთან ერთად

238 Pu და 239 Pu დიოქსიდების შეფარდება, კრიტიკული მასის მინიმალური მნიშვნელობა მერყეობს 500 გ-დან სუფთა 239 Pu-სთვის 24,6 კგ-მდე სუფთა 238 Pu-სთვის.

ჩანართი სურ. 6. ურანის კრიტიკული მასისა და კრიტიკული მოცულობის დამოკიდებულება 235 U გამდიდრებაზე.

Შენიშვნა. I - მეტალის ურანისა და წყლის ერთგვაროვანი ნარევი; II - ურანის დიოქსიდისა და წყლის ერთგვაროვანი ნარევი; III - ურანილის ფტორიდის ხსნარი წყალში; IV - ურანილის ნიტრატის ხსნარი წყალში. * გრაფიკული ინტერპოლაციის გამოყენებით მიღებული მონაცემები.

ნეიტრონების კენტი რაოდენობის სხვა იზოტოპი არის 241 Pu. კრიტიკული მასის მინიმალური მნიშვნელობა 241 Pu-სთვის მიიღწევა წყალხსნარებში 30 გ/ლ კონცენტრაციით და არის 232 კგ. დასხივებული საწვავიდან 241 Pu-ის მიღებისას მას ყოველთვის ახლავს 240 Pu, რაც მას შინაარსით არ აღემატება. იზოტოპების ნარევში ნუკლიდების თანაბარი თანაფარდობით, მინიმალური კრიტიკული მასა 241 Pu აღემატება 239 Pu კრიტიკულ მასას. ამიტომ, მინიმალურ კრიტიკულ მასასთან მიმართებაში, 241 Pu იზოტოპი at

239 Pu შეიძლება შეიცვალოს 239 Pu-ით, თუ იზოტოპების ნარევი შეიცავს თანაბარ რაოდენობას

241 Pu და 240 Pu.

ჩანართი 7. ურანის მინიმალური კრიტიკული პარამეტრები 100% გამდიდრებით 233 U.

ახლა განვიხილოთ ამერიციუმის იზოტოპების კრიტიკული მახასიათებლები. ნარევში 241 Am და 243 Am იზოტოპების არსებობა ზრდის 242 მ Am-ის კრიტიკულ მასას. წყალხსნარებისთვის არსებობს იზოტოპური თანაფარდობა, რომლის დროსაც სისტემა ყოველთვის სუბკრიტიკულია. როდესაც 242 მ Am-ის მასის შემცველობა 241 Am და 242 m Am ნარევში 5%-ზე ნაკლებია, სისტემა რჩება სუბკრიტიკული ხსნარებში და დიოქსიდის მექანიკურ ნარევებში ხსნარებში და წყალთან დიოქსიდის მექანიკურ ნარევებამდე, სისტემა სუბკრიტიკულია 2500 გ/ლ. 243 Am შერეული 242m Am ასევე იზრდება

ნარევის კრიტიკული მასა, მაგრამ უფრო მცირე ზომით, ვინაიდან თერმული ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი 243 Am-ისთვის არის 241 Am-ის სიდიდის რიგით ნაკლები.

ჩანართი 8. ერთგვაროვანი პლუტონიუმის (239 Pu+240 Pu) სფერული შეკრებების კრიტიკული პარამეტრები.

ჩანართი 9. პლუტონიუმის ნაერთების კრიტიკული მასისა და მოცულობის დამოკიდებულება პლუტონიუმის იზოტოპურ შემადგენლობაზე

* მთავარი ნუკლიდი არის 94 239 Pu.

Შენიშვნა. I - მეტალის პლუტონიუმის და წყლის ერთგვაროვანი ნარევი; II - პლუტონიუმის დიოქსიდისა და წყლის ერთგვაროვანი ნარევი; III პლუტონიუმის ოქსალატისა და წყლის ერთგვაროვანი ნარევი; IV - პლუტონიუმის ნიტრატის ხსნარი წყალში.

ჩანართი ნახ. 10. 242 მ Am-ის მინიმალური კრიტიკული მასის დამოკიდებულება მის შემცველობაზე 242 მ Am და 241 Am-ის ნარევში (კრიტიკული მასა გამოითვალა AmO2 + H2 O-სთვის სფერულ გეომეტრიაში წყლის რეფლექტორით):

	კრიტიკული მასა 242 მ Am, გ

245 სმ მცირე მასის წილადით, გასათვალისწინებელია, რომ 244 სმ-ს ასევე აქვს სასრული კრიტიკული მასა მოდერატორების გარეშე სისტემებში. კურიუმის სხვა იზოტოპებს, რომლებსაც აქვთ ნეიტრონების უცნაური რაოდენობა, აქვთ მინიმალური კრიტიკული მასა რამდენჯერმე აღემატება 245 სმ-ს. CmO2 + H2O ნარევში 243 სმ იზოტოპს აქვს მინიმალური კრიტიკული მასა დაახლოებით 108 გ, ხოლო 247 სმ - დაახლოებით 1170 გ.

კრიტიკული მასა, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ 245 სმ-ის 1 გ უდრის 3 გ 243 სმ-ს ან 30 გ 247 სმ-ს. მინიმალური კრიტიკული მასა 245 სმ, გ, 245 სმ შემცველობის მიხედვით 244 სმ და 245 სმ იზოტოპების ნარევში СmО2 +

H2O საკმაოდ კარგად არის აღწერილი ფორმულით

	M cr = 35,5 +
		ξ + 0.003

სადაც ξ არის მასური წილი 245 სმ კურიუმის იზოტოპების ნარევში.

კრიტიკული მასა დამოკიდებულია დაშლის რეაქციის კვეთაზე. იარაღის შექმნისას, ყველა სახის ხრიკს შეუძლია შეამციროს აფეთქებისთვის საჭირო კრიტიკული მასა. ასე რომ, ატომური ბომბის შესაქმნელად საჭიროა 8 კგ ურანი-235 (იმპლოზიური სქემით და სუფთა ურანი-235-ის შემთხვევაში; 90% ურანი-235-ის გამოყენებისას და ატომური ბომბის ღეროვანი სქემით მაინც. საჭიროა 45 კგ იარაღის ხარისხის ურანი). კრიტიკული მასა შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს დაშლილი მასალის ნიმუშის მიმდებარე მასალის ფენით, რომელიც ასახავს ნეიტრონებს, როგორიცაა ბერილიუმი ან ბუნებრივი ურანი. რეფლექტორი აბრუნებს ნეიტრონების მნიშვნელოვან ნაწილს, რომელიც გამოიყოფა ნიმუშის ზედაპირზე. მაგალითად, თუ იყენებთ 5 სმ სისქის რეფლექტორს, რომელიც დამზადებულია ისეთი მასალებისგან, როგორიცაა ურანი, რკინა, გრაფიტი, კრიტიკული მასა იქნება „შიშველი ბურთის“ კრიტიკული მასის ნახევარი. სქელი რეფლექტორები ამცირებს კრიტიკულ მასას. განსაკუთრებით ეფექტურია ბერილიუმი, რომელიც უზრუნველყოფს სტანდარტული კრიტიკული მასის 1/3 კრიტიკულ მასას. თერმული ნეიტრონების სისტემას აქვს ყველაზე დიდი კრიტიკული მოცულობა და ყველაზე მცირე კრიტიკული მასა.

მნიშვნელოვან როლს თამაშობს გამდიდრების ხარისხი დაშლის ნუკლიდში. ბუნებრივი ურანი, რომელიც შეიცავს 0,7% 235 U-ს, არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ატომური იარაღის დასამზადებლად, რადგან დანარჩენი ურანი (238 U) ინტენსიურად შთანთქავს ნეიტრონებს, რაც ხელს უშლის ჯაჭვის პროცესის განვითარებას. ამიტომ, ურანის იზოტოპები უნდა გამოიყოს, რაც რთული და შრომატევადი ამოცანაა. გამოყოფა უნდა განხორციელდეს გამდიდრების ხარისხით 235 U-ში 95%-ზე მეტი. გზად აუცილებელია ელემენტების მინარევებისაგან თავის დაღწევა მაღალი ნეიტრონის დაჭერის ჯვრის მონაკვეთით.

კომენტარი. იარაღის ხარისხის ურანის მომზადებისას ისინი არა მხოლოდ ათავისუფლებენ არასაჭირო მინარევებს, არამედ ანაცვლებენ მათ სხვა მინარევებით, რომლებიც ხელს უწყობენ ჯაჭვურ პროცესს, მაგალითად, ისინი ნერგავენ ელემენტებს - ნეიტრონების სელექციონერებს.

ურანის გამდიდრების დონე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს კრიტიკული მასის ღირებულებაზე. მაგალითად, 235 U 50%-ით გამდიდრებული ურანის კრიტიკული მასა არის 160 კგ (3-ჯერ აღემატება 94% ურანის მასას), ხოლო 20% ურანის კრიტიკული მასა არის 800 კგ (ანუ ~15-ჯერ მეტი კრიტიკულზე. მასა 94% ურანი). გამდიდრების დონეზე დამოკიდებულების მსგავსი კოეფიციენტები გამოიყენება ურანის ოქსიდზე.

კრიტიკული მასა უკუპროპორციულია მასალის სიმკვრივის კვადრატის, M-დან ~1/ρ 2-მდე, . ამრიგად, მეტალის პლუტონიუმის კრიტიკული მასა დელტა ფაზაში (სიმკვრივე 15,6 გ/სმ3) არის 16 კგ. ეს გარემოება მხედველობაში მიიღება კომპაქტური ატომური ბომბის დაპროექტებისას. ვინაიდან ნეიტრონის დაჭერის ალბათობა ბირთვების კონცენტრაციის პროპორციულია, ნიმუშის სიმკვრივის ზრდამ, მაგალითად, მისი შეკუმშვის შედეგად, შეიძლება გამოიწვიოს ნიმუშში კრიტიკული მდგომარეობის გამოჩენა. ბირთვულ ასაფეთქებელ მოწყობილობებში, დაშლილი მასალის მასა, რომელიც იმყოფება უსაფრთხო სუბკრიტიკულ მდგომარეობაში, გადადის ფეთქებადი სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში მიმართული აფეთქების გამოყენებით, რომელიც მუხტს ექვემდებარება შეკუმშვის მაღალ ხარისხს.

შემწეობა მოქალაქეებისთვის "სიფრთხილე, რადიაცია"

ატომური დაშლა

ატომების ბირთვების დაშლა არის სპონტანური, ანუ ნეიტრონების მოქმედების ქვეშ, ატომის ბირთვის გაყოფა 2 დაახლოებით თანაბარ ნაწილად, ორ „ფრაგმენტად“.

ფრაგმენტები არის ელემენტების ორი რადიოაქტიური იზოტოპი D.I. მენდელეევის ცხრილის ცენტრალურ ნაწილში, დაახლოებით სპილენძიდან ლანთანიდის ელემენტების შუაში (სამარიუმი, ევროპიუმი).

დაშლის დროს გამოიყოფა 2-3 დამატებითი ნეიტრონი და გამოიყოფა ჭარბი ენერგია გამა კვანტების სახით, ბევრად მეტი ვიდრე რადიოაქტიური დაშლის დროს. თუ რადიოაქტიური დაშლის ერთი აქტი ჩვეულებრივ შეადგენს ერთ გამა-კვანტს, მაშინ დაშლის 1 აქტისთვის არის 8-10 გამა-კვანტი! გარდა ამისა, მფრინავ ფრაგმენტებს აქვთ დიდი კინეტიკური ენერგია (სიჩქარე), რომელიც გადაიქცევა სითბოში.

გამოსხივებულ ნეიტრონებს შეუძლიათ გამოიწვიონ ორი ან სამი მსგავსი ბირთვის დაშლა, თუ ისინი ახლოს არიან და თუ ნეიტრონები მოხვდებიან მათ.

ამრიგად, შესაძლებელი ხდება ატომური ბირთვების დაშლის განშტოებადი, აჩქარებული ჯაჭვური რეაქციის განხორციელება უზარმაზარი ენერგიის გამოყოფით.

თუ ჯაჭვური რეაქცია კონტროლდება, მისი განვითარება კონტროლდება, დაუშვებელია მისი აჩქარება და გამოთავისუფლებული ენერგია (სითბო) მუდმივად იხსნება, მაშინ ეს ენერგია („ატომური ენერგია“) შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გასათბობად, ასევე ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის. . ეს ხორციელდება ატომურ რეაქტორებში, ატომურ ელექტროსადგურებში.

თუ ჯაჭვური რეაქცია ნებადართულია განვითარდეს უკონტროლოდ, მაშინ მოხდება ატომური (ბირთვული) აფეთქება. ეს უკვე ბირთვული იარაღია.

ბუნებაში არსებობს მხოლოდ ერთი ქიმიური ელემენტი - ურანი, რომელსაც აქვს მხოლოდ ერთი დაშლის იზოტოპი - ურანი-235. Ეს არის იარაღის ხარისხის ურანი. და ეს იზოტოპი ბუნებრივ ურანში არის 0,7%, ანუ მხოლოდ 7 კგ ტონაზე! დარჩენილი 99,3% (993 კგ ტონაზე) არის არაფიზირებელი იზოტოპი - ურანი-238. თუმცა არის კიდევ ერთი იზოტოპი - ურანი-234, მაგრამ ის მხოლოდ 0,006%-ია (60 გრამი ტონაზე).

მაგრამ ჩვეულებრივ ურანის ატომურ რეაქტორში, ურანი-238-დან, რომელიც არ არის დაშლილი ("არაიარაღური კლასის"), ნეიტრონების მოქმედებით (ნეიტრონების აქტივაცია!) ბუნებრივად წარმოქმნილი ელემენტი პლუტონიუმი. ამ შემთხვევაში, მაშინვე წარმოიქმნება პლუტონიუმის დაშლის იზოტოპი - პლუტონიუმი-239. Ეს არის იარაღის კლასის პლუტონიუმი.

ატომური ბირთვების დაყოფა არის ატომური იარაღისა და ატომური ენერგიის არსი, საფუძველი.

კრიტიკული მასა არის იარაღის იზოტოპის რაოდენობა, რომლის დროსაც ბირთვების სპონტანური დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ნეიტრონები არ გაფრინდებიან, არამედ ხვდებიან მეზობელ ბირთვებში და იწვევენ მათ ხელოვნურ გაყოფას.

მეტალის ურანი-235-ის კრიტიკული მასა არის 52 კგ. ეს არის ბურთი 18 სმ დიამეტრით.

მეტალის პლუტონიუმ-239-ის კრიტიკული მასა არის 11 კგ (და ზოგიერთი პუბლიკაციების მიხედვით - 9 ან თუნდაც 6 კგ). ეს არის ბურთი, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 9-10 სმ.

ამგვარად, ახლა კაცობრიობას აქვს ორი გაფანტული, იარაღის დონის იზოტოპი: ურანი-235 და პლუტონიუმ-239. მათ შორის განსხვავება მხოლოდ ისაა, რომ ჯერ ერთი, ურანი უფრო შესაფერისია ბირთვულ ენერგიაში გამოსაყენებლად: ის საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ მისი ჯაჭვური რეაქცია და მეორეც, ის ნაკლებად ეფექტურია უკონტროლო ჯაჭვური რეაქციისთვის - ატომური აფეთქებისთვის: მას აქვს უფრო დაბალი. სიჩქარე სპონტანური ბირთვული დაშლა და უფრო კრიტიკული მასა. და იარაღის კლასის პლუტონიუმი, პირიქით, უფრო შესაფერისია ბირთვული იარაღისთვის: მას აქვს სპონტანური ბირთვული დაშლის მაღალი მაჩვენებელი და გაცილებით დაბალი კრიტიკული მასა. პლუტონიუმი-239 არ იძლევა მისი ჯაჭვური რეაქციის საიმედო კონტროლს და, შესაბამისად, ჯერ არ ჰპოვა ფართო გამოყენება ბირთვულ ენერგეტიკაში, ბირთვულ რეაქტორებში.

სწორედ ამიტომ, იარაღის ხარისხის ურანის ყველა პრობლემა მოგვარდა რამდენიმე წელიწადში და პლუტონიუმის გამოყენების მცდელობები ბირთვულ ენერგიაში გრძელდება დღემდე - 60 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

ასე რომ, ურანის დაშლის აღმოჩენიდან ორი წლის შემდეგ, ამოქმედდა მსოფლიოში პირველი ურანის ბირთვული რეაქტორი (1942 წლის დეკემბერი, ენრიკო ფერმი, აშშ), ხოლო ორწელიწადნახევრის შემდეგ (1945 წელს), ამერიკელებმა ააფეთქეს პირველი ურანის ბომბი.

და პლუტონიუმთან ერთად... პირველი პლუტონიუმის ბომბი ააფეთქეს 1945 წელს, ანუ ქიმიური ელემენტის აღმოჩენიდან და მისი დაშლის აღმოჩენიდან დაახლოებით ოთხი წლის შემდეგ. უფრო მეტიც, ამისთვის საჭირო იყო ჯერ ურანის ბირთვული რეაქტორის აშენება, ამ რეაქტორში პლუტონიუმის გამომუშავება ურანი-238-დან, შემდეგ გამოეყო დასხივებული ურანი, კარგად შესწავლილიყო მისი თვისებები და დამზადებულიყო ბომბი. განვითარებული, იზოლირებული, წარმოებული. მაგრამ პლუტონიუმის, როგორც ბირთვული საწვავის გამოყენების შესაძლებლობაზე საუბარი პლუტონიუმის ატომურ რეაქტორებში რჩებოდა საუბარი და ასე რჩებოდა 60 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

დაშლის პროცესი შეიძლება ხასიათდებოდეს „ნახევრად პერიოდით“.

პირველად, ნახევარგამოყოფის პერიოდები შეფასდა K.A. Petrzhak-ისა და G.I. Flerov-ის მიერ 1940 წელს.

როგორც ურანის, ასევე პლუტონიუმის, ისინი ძალიან დიდია. ასე რომ, სხვადასხვა შეფასებით, ურანი-235-ს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 10 ^ 17 (ან 10 ^ 18 წელი (ფიზიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი); სხვა წყაროების მიხედვით - 1,8 10 ^ 17 წელი. ხოლო პლუტონიუმ-239-ისთვის (შესაბამისად). იგივე ლექსიკონის მიხედვით) საგრძნობლად ნაკლებია - დაახლოებით 10 ^ 15,5 წელი; სხვა წყაროების მიხედვით - 4 10 ^ 15 წელი.

შედარებისთვის, გაიხსენეთ ნახევარგამოყოფის პერიოდი (თ 1/2). ასე რომ, U-235-ისთვის ეს არის "მხოლოდ" 7.038 10 ^ 8 წელი, ხოლო Pu-239-ისთვის ეს არის კიდევ უფრო ნაკლები - 2.4 10 ^ 4 წელი.

ზოგადად, მრავალი მძიმე ატომის ბირთვი შეიძლება გაიყოს, დაწყებული ურანით. მაგრამ საუბარია ორ მთავარზე, რომლებსაც 60 წელზე მეტია დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. სხვები უფრო წმინდა მეცნიერული ინტერესია.

საიდან მოდის რადიონუკლიდები

რადიონუკლიდები მიიღება სამი წყაროდან (სამი გზით).

პირველი წყარო ბუნებაა. Ეს არის ბუნებრივი რადიონუკლიდები, რომლებიც გადარჩნენ, გადარჩნენ ჩვენს დრომდე მათი ჩამოყალიბების მომენტიდან (შესაძლოა, მზის სისტემის ან სამყაროს ჩამოყალიბების დროიდან), რადგან მათ აქვთ გრძელი ნახევარგამოყოფის პერიოდი, რაც ნიშნავს, რომ მათი სიცოცხლე გრძელია. ბუნებრივია, ისინი გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე თავიდან იყო. ისინი მიიღება ბუნებრივი ნედლეულისგან.

მეორე და მესამე წყარო ხელოვნურია.

ხელოვნური რადიონუკლიდები წარმოიქმნება ორი გზით.

Პირველი - ფრაგმენტაციის რადიონუკლიდები, რომლებიც წარმოიქმნება ატომების ბირთვების დაშლის შედეგად. ეს არის „დაშლის ფრაგმენტები“. ბუნებრივია, მათი უმეტესობა ყალიბდება ატომურ რეაქტორებში სხვადასხვა დანიშნულებით, რომლებშიც ტარდება კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქცია, აგრეთვე ბირთვული იარაღის გამოცდაში (უკონტროლო ჯაჭვური რეაქცია). ისინი გვხვდება სამხედრო რეაქტორებიდან მოპოვებულ დასხივებულ ურანში ("სამრეწველო რეაქტორებიდან") და უზარმაზარი რაოდენობით დახარჯულ ბირთვულ საწვავში (SNF), რომელიც მოპოვებულია ატომური ელექტროსადგურების ენერგეტიკული რეაქტორებიდან.

ადრე ისინი ბუნებრივ გარემოში მოხვდნენ ბირთვული ტესტებისა და დასხივებული ურანის დამუშავების დროს. ახლა ისინი აგრძელებენ დახარჯული ბირთვული საწვავის დამუშავების (რეგენერაციის) მიღებას, ასევე ატომურ ელექტროსადგურებში, რეაქტორებში ავარიების დროს. საჭიროების შემთხვევაში, მათ მოიპოვებდნენ დასხივებული ურანიდან, ახლა კი დახარჯული ბირთვული საწვავიდან.

მეორენი არიან აქტივაციის წარმოშობის რადიონუკლიდები. ისინი წარმოიქმნება ჩვეულებრივი სტაბილური იზოტოპებისგან აქტივაციის შედეგად, ანუ როდესაც სუბატომური ნაწილაკი შედის სტაბილური ატომის ბირთვში, რის შედეგადაც სტაბილური ატომი ხდება რადიოაქტიური. უმეტეს შემთხვევაში, ასეთი ჭურვის ნაწილაკი არის ნეიტრონი. ამიტომ ხელოვნური რადიონუკლიდების მისაღებად ჩვეულებრივ გამოიყენება ნეიტრონების აქტივაციის მეთოდი. იგი მდგომარეობს იმაში, რომ ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის სტაბილური იზოტოპი ნებისმიერი ფორმით (ლითონი, მარილი, ქიმიური ნაერთი) მოთავსებულია რეაქტორის ბირთვში გარკვეული დროის განმავლობაში. და ვინაიდან რეაქტორის ბირთვში ყოველ წამში წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით ნეიტრონები, შესაბამისად, ყველა ქიმიური ელემენტი, რომელიც ბირთვში ან მის მახლობლად არის, თანდათან ხდება რადიოაქტიური. გააქტიურებულია ის ელემენტებიც, რომლებიც იხსნება რეაქტორის გამაგრილებელ წყალში.

ნაკლებად გამოიყენება ელემენტარული ნაწილაკების ამაჩქარებლებში სტაბილური იზოტოპის დაბომბვის მეთოდი პროტონებით, ელექტრონებით და ა.შ.

რადიონუკლიდები არის ბუნებრივი - ბუნებრივი წარმოშობისა და ხელოვნური - ფრაგმენტაციისა და აქტივაციის წარმოშობის. ფრაგმენტული წარმოშობის რადიონუკლიდების უმნიშვნელო რაოდენობა ყოველთვის არსებობდა ბუნებრივ გარემოში, რადგან ისინი წარმოიქმნება ურანი-235 ბირთვების სპონტანური დაშლის შედეგად. მაგრამ ისინი იმდენად ცოტაა, რომ მათი აღმოჩენა თანამედროვე ანალიზის საშუალებებით შეუძლებელია.

სხვადასხვა ტიპის რეაქტორების ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობა ისეთია, რომ დაახლოებით 10^14 ნეიტრონი გაფრინდება 1სმ^2-ის ნებისმიერ მონაკვეთზე ბირთვის ნებისმიერ წერტილში 1 წამში.

მაიონებელი გამოსხივების გაზომვა. განმარტებები

ყოველთვის არ არის მოსახერხებელი და მიზანშეწონილი მხოლოდ მაიონებელი გამოსხივების წყაროების (SIR) და მხოლოდ მათი აქტივობის (დაშლის მოვლენების რაოდენობა) დახასიათება. და საქმე არ არის მხოლოდ ის, რომ აქტივობის გაზომვა შესაძლებელია, როგორც წესი, მხოლოდ სტაციონარულ პირობებში ძალიან რთულ დანადგარებზე. მთავარი ის არის, რომ სხვადასხვა იზოტოპების დაშლის ერთი აქტის დროს შეიძლება წარმოიქმნას სხვადასხვა ბუნების ნაწილაკები, ერთდროულად რამდენიმე ნაწილაკი და გამა კვანტები. ამ შემთხვევაში სხვადასხვა ნაწილაკების ენერგია და, შესაბამისად, მაიონებელი უნარიც განსხვავებული იქნება. მაშასადამე, IRS-ის დახასიათების მთავარი მაჩვენებელია მათი მაიონებელი უნარის შეფასება, ანუ (საბოლოოდ) ენერგია, რომელსაც ისინი კარგავენ ნივთიერების (საშუალების) გავლისას და რომელიც შეიწოვება ამ ნივთიერებით.

მაიონებელი გამოსხივების გაზომვისას გამოიყენება დოზის ცნება, ხოლო ბიოლოგიურ ობიექტებზე მათი გავლენის შეფასებისას გამოიყენება კორექტირების ფაქტორები. მოდით დავასახელოთ ისინი, მივცეთ რამდენიმე განმარტება.

დოზა, აბსორბირებული დოზა (ბერძნულიდან - ფრაქცია, ნაწილი) - მაიონებელი გამოსხივების ენერგია (II) შეიწოვება დასხივებული ნივთიერებით და ხშირად გამოითვლება მისი მასის ერთეულზე (იხ. "რად", "რუხი"). ანუ დოზა იზომება ენერგიის ერთეულებში, რომელიც გამოიყოფა ნივთიერებაში (შეიწოვება ნივთიერებით), როდესაც მასში მაიონებელი გამოსხივება გადის.

არსებობს რამდენიმე სახის დოზა.

ექსპოზიციის დოზა(რენტგენისა და გამა გამოსხივებისთვის) - განისაზღვრება ჰაერის იონიზაცია. SI სისტემაში საზომი ერთეულია „კულონი კგ-ზე“ (C/kg), რაც შეესაბამება 1 კგ ჰაერში ასეთი რაოდენობის იონების წარმოქმნას, რომლის ჯამური მუხტი არის 1 C (თითოეული ნიშნის) . საზომი არასისტემური ერთეულია „რენტგენი“ (იხ. „C/კგ“ და „რენტგენი“).

ადამიანებზე ხელოვნური ინტელექტის გავლენის შესაფასებლად, ჩვენ ვიყენებთ კორექტირების ფაქტორები.

ბოლო დრომდე, "ექვივალენტური დოზის" გაანგარიშებისას იყენებდნენ "რადიაციის ხარისხის ფაქტორები "(K) - კორექტირების ფაქტორები, რომლებიც ითვალისწინებენ სხვადასხვა ზემოქმედებას ბიოლოგიურ ობიექტებზე (სხეულის ქსოვილების დაზიანების განსხვავებულ უნარზე) სხვადასხვა გამოსხივების ერთსა და იმავე შთანთქმის დოზით. ისინი გამოიყენება "ექვივალენტური დოზის" გაანგარიშებისას. ახლა ეს კოეფიციენტები არის რადიაციული უსაფრთხოების სტანდარტებს (NRB-99) ეწოდა ძალიან "მეცნიერულად" - "აწონის ფაქტორები გამოსხივების ცალკეული ტიპებისთვის ექვივალენტური დოზის გაანგარიშებისას (Wრადიაციული რისკის კოეფიციენტი

დოზის მაჩვენებელი- მიღებული დოზა დროის ერთეულზე (წმ., საათი).

ფონი- მაიონებელი გამოსხივების ექსპოზიციის დოზის სიჩქარე მოცემულ ადგილას.

ბუნებრივი ფონი- მაიონებელი გამოსხივების ექსპოზიციის დოზის სიჩქარე, შექმნილი IR-ის ყველა ბუნებრივი წყაროს მიერ (იხ. "რადიაციული ფონი").