Dochádza k štiepeniu jadier uránu nasledujúcim spôsobom: najprv neutrón zasiahne jadro, ako guľka v jablku. V prípade jablka by doňho guľka urobila dieru alebo by ho rozbila na kusy. Keď neutrón vstúpi do jadra, zachytia ho jadrové sily. Je známe, že neutrón je neutrálny, takže ho neodpudzujú elektrostatické sily.

Ako prebieha štiepenie uránu?

Keď sa neutrón dostane do zloženia jadra, naruší rovnováhu a jadro je vzrušené. Naťahuje sa do strán ako činka alebo znak nekonečna: ∞ . Jadrové sily, ako je známe, pôsobia vo vzdialenosti úmernej veľkosti častíc. Keď sa jadro natiahne, pôsobenie jadrových síl sa stáva pre krajné častice „činky“ bezvýznamné, zatiaľ čo elektrické sily pôsobia na takú vzdialenosť veľmi silne a jadro sa jednoducho rozbije na dve časti. V tomto prípade sú tiež emitované dva alebo tri neutróny.

Fragmenty jadra a uvoľnené neutróny sa rozptyľujú veľkou rýchlosťou do rôznych smerov. Úlomky sú pomerne rýchlo spomalené prostredím, ale ich kinetická energia je obrovská. Premieňa sa na vnútornú energiu média, ktoré sa ohrieva. V tomto prípade je množstvo uvoľnenej energie obrovské. Energia získaná úplným štiepením jedného gramu uránu sa približne rovná energii získanej pri spaľovaní 2,5 tony ropy.

Reťazová reakcia štiepenia viacerých jadier

Uvažovali sme o štiepení jedného jadra uránu. Pri štiepení sa uvoľnilo niekoľko (najčastejšie dva alebo tri) neutróny. Veľkou rýchlosťou sa rozptyľujú do strán a môžu ľahko spadnúť do jadier iných atómov a spôsobiť v nich štiepnu reakciu. Toto je reťazová reakcia.

To znamená, že neutróny získané v dôsledku jadrového štiepenia excitujú a nútia ostatné jadrá k štiepeniu, ktoré zase sami emitujú neutróny, ktoré naďalej stimulujú ďalšie štiepenie. A tak ďalej, kým nedôjde k štiepeniu všetkých jadier uránu v bezprostrednej blízkosti.

V tomto prípade môže dôjsť k reťazovej reakcii ako lavína, napríklad v prípade výbuchu atómovej bomby. Počet jadrových štiepení rastie exponenciálne v krátkom časovom období. Môže však dôjsť k reťazovej reakcii s tlmením.

Faktom je, že nie všetky neutróny sa na svojej ceste stretávajú s jadrami, ktoré vyvolávajú štiepenie. Ako si pamätáme, vo vnútri látky je hlavný objem obsadený prázdnotou medzi časticami. Preto niektoré neutróny preletia cez všetku hmotu bez toho, aby sa cestou s niečím zrazili. A ak sa počet jadrového štiepenia s časom znižuje, reakcia sa postupne stráca.

Jadrové reakcie a kritické množstvo uránu

Čo určuje typ reakcie? Z hmoty uránu. Čím väčšia hmotnosť, tým viac častíc lietajúci neutrón na svojej ceste stretne a má väčšiu šancu dostať sa do jadra. Preto sa rozlišuje "kritická hmotnosť" uránu - to je taká minimálna hmotnosť, pri ktorej je možná reťazová reakcia.

Počet vytvorených neutrónov sa bude rovnať počtu neutrónov, ktoré vyleteli. A reakcia bude prebiehať približne rovnakou rýchlosťou, kým sa nevytvorí celý objem látky. To sa v praxi využíva v jadrových elektrárňach a nazýva sa to riadená jadrová reakcia.

Je dobre známe, že štiepna energia ťažkých jadier, ktorá sa využíva na praktické účely, je kinetická energia úlomkov pôvodných jadier. Aký je ale pôvod tejto energie, tj. aká energia sa premieňa na kinetickú energiu úlomkov?

Oficiálne názory na túto otázku sú mimoriadne rozporuplné. Mukhin teda píše, že veľká energia uvoľnená pri štiepení ťažkého jadra je spôsobená rozdielom v hmotnostných defektoch v pôvodnom jadre a fragmentoch - a na základe tejto logiky získava odhad energetického výnosu počas štiepenia jadra. jadro uránu: „200 MeV. Potom však píše, že energia ich Coulombovho odpudzovania sa premieňa na kinetickú energiu úlomkov – ktorá, keď sú úlomky blízko seba, je rovnaká »200 MeV. Blízkosť oboch týchto odhadov k experimentálnej hodnote je, samozrejme, pôsobivá, ale na mieste je otázka: mení sa rozdiel v hmotnostných defektoch alebo v energii Coulombovho odpudzovania stále na kinetickú energiu úlomkov? Vy už rozhodujete o tom, o čom nám hovoríte – o staršom pri alebo o strýkovi v Kyjeve!

Túto slepú dilemu si teoretici vytvorili sami: podľa ich logiky určite vyžadujú rozdiel v hromadných defektoch a Coulombovu odpudivosť. Odmietnite jedno alebo druhé a bezcennosť tradičných počiatočných predpokladov v jadrovej fyzike bude celkom zrejmá. Prečo napríklad hovoria o rozdieloch v hromadných chybách? Potom, aby sa nejako vysvetlila samotná možnosť fenoménu štiepenia ťažkých jadier. Snažia sa nás presvedčiť, že k štiepeniu ťažkých jadier dochádza preto, lebo je to energeticky priaznivé. Čo sú to zázraky? Pri štiepení ťažkého jadra sa časť jadrových väzieb zničí – a energie jadrových väzieb sa počítajú v MeV! Nukleóny v jadre sú viazané rádovo silnejšie ako atómové elektróny. A skúsenosť nás učí, že systém je stabilný práve v oblasti energetickej rentability – a ak by bolo pre neho energeticky výhodné sa rozpadnúť, rozpadol by sa okamžite. Ale ložiská uránových rúd v prírode existujú! O akej „energetickej ziskovosti“ jadrového štiepenia uránu môžeme hovoriť?

Aby absurdnosť predpokladu, že štiepenie ťažkého jadra je výhodné, nebola príliš nápadná, teoretici sa pustili do červeného sleďa: hovoria o tejto „výhode“ v zmysle priemernej väzbovej energie, ktorú možno pripísať na nukleón. S nárastom atómového čísla sa totiž zväčšuje aj veľkosť hmotnostného defektu v jadre, no počet nukleónov v jadre sa zvyšuje rýchlejšie – v dôsledku nadbytku neutrónov. Preto pre ťažké jadrá celková väzbová energia, prepočítaná na nukleón, klesá so zvyšujúcim sa atómovým číslom. Zdá sa, že zdieľanie je skutočne prospešné pre ťažké jadrá? Žiaľ, táto logika je založená na tradičných predstavách, ktorými sú pokryté jadrové väzby všetky nukleóny v jadre. S týmto predpokladom je priemerná väzbová energia na nukleón E 1 je podiel delenia jadrovej väzbovej energie D E pre počet nukleónov:

E 1 = D E/A, D E=(Zm p +( A-Z)m n)c 2 -(M o - Zme)c 2 , (4.13.1)

kde Z- atómové číslo, t.j. počet protónov A- počet nukleónov, m p , m n a ja sú hmotnosti protónu, neutrónu a elektrónu, v tomto poradí, M at je hmotnosť atómu. Nedostatočnosť tradičných predstáv o jadre sme však už ilustrovali vyššie ( 4.11 ). A ak podľa logiky navrhovaného modelu ( 4.12 ), pri výpočte väzbovej energie na nukleón neberieme do úvahy tie nukleóny v jadre, ktoré dočasne nie sú kryté jadrovými väzbami, potom dostaneme vzorec odlišný od (4.13.1). Ak predpokladáme, že súčasný počet viazaných nukleónov je 2 Z (4.12 ), a že každý z nich je pripojený iba polovicu času pripojenia ( 4.12 ), potom pre priemernú väzbovú energiu na nukleón získame vzorec

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

ktorý sa od (4.13.1) líši len v menovateli. Vyhladené funkcie E 1 (Z) a E 1 * (Z) sú uvedené na Obr.4.13. Na rozdiel od bežného rozvrhu E 1 (Z), umiestnený v mnohých učebniciach, graf E 1 * (Z) má pozoruhodnú vlastnosť: pre ťažké jadrá ukazuje, nezávislosť väzbová energia na nukleón na počet nukleónov. Takže z nášho modelu ( 4.12 ) z toho vyplýva, že o nejakej "energetickej výhode" štiepenia ťažkých jadier nemôže byť - v súlade so zdravým rozumom. To znamená, že kinetická energia fragmentov nemôže byť spôsobená rozdielom v hmotnostných defektoch počiatočného jadra a fragmentov.

Obr.4.13

V súlade s rovnakým zdravým rozumom nemožno energiu ich coulombovského odpudzovania premeniť na kinetickú energiu úlomkov: ako teoretické argumenty sme uviedli ( 4.7 , 4.12 ) a experimentálne dôkazy ( 4.12 ), že neexistuje Coulombovo odpudzovanie častíc, ktoré tvoria jadro.

Aký je potom pôvod kinetickej energie úlomkov ťažkého jadra? Najprv si skúsme odpovedať na otázku: prečo pri jadrovej reťazovej reakcii je jadrové štiepenie efektívne spôsobené neutrónmi emitovanými pri predchádzajúcom štiepení – navyše tepelnými neutrónmi, t.j. s energiami, ktoré sú v jadrovom meradle zanedbateľné. So skutočnosťou, že tepelné neutróny majú schopnosť rozkladať ťažké jadrá, by sa zdalo byť ťažké zosúladiť náš záver, že „prebytočné“ – v súčasnosti – neutróny v ťažkých jadrách sú voľné ( 4.12 ). Ťažké jadro je doslova napchaté tepelnými neutrónmi, ale vôbec sa nerozpadá – hoci jeho okamžité štiepenie spôsobí, že ho zasiahne jediný tepelný neutrón emitovaný pri predchádzajúcom štiepení.

Je logické predpokladať, že dočasne voľné tepelné neutróny v ťažkých jadrách a tepelné neutróny emitované pri štiepení ťažkých jadier sa stále navzájom líšia. Keďže obe nemajú žiadne jadrové prerušenia, stupeň voľnosti, v ktorom sa môžu líšiť, musí mať proces, ktorý zaisťuje vnútornú väzbu v neutróne - prostredníctvom cyklických transformácií jeho základných párov ( 4.10 ). A jediný stupeň slobody, ktorý tu vidíme, je možnosť oslabenie toto vnútorné spojenie „na masovom zisku“ ( 4.10 ), v dôsledku poklesu frekvencie cyklických transformácií v neutróne - s emisiou zodpovedajúcich g-kvant. Dostať neutróny do takto oslabeného stavu – napríklad pri rozpade ťažkých jadier, kedy dochádza k extrémnym premenám energie z jednej formy do druhej – sa nám nezdá nič nezvyčajné. Oslabený stav neutrónu je zrejme spôsobený abnormálnou činnosťou programu, ktorý tvorí neutrón vo fyzickom svete – a zároveň sa pre neutrón ľahšie rozpadne na protón a elektrón. Zdá sa, že priemerná životnosť 17 minút meraná pre neutróny emitované z jadrových reaktorov je typická pre oslabené neutróny. Neoslabený neutrón je podľa nášho názoru schopný žiť, pokiaľ funguje algoritmus, ktorý ho spája ( 4.10 ), t.j. na dobu neurčitú.

Ako oslabený neutrón zničí ťažké jadro? V porovnaní s neoslabenými neutrónmi je u oslabených neutrónov predĺžená doba prerušenia nukleónových pulzácií. Ak takýto neutrón, ktorý vstúpil do jadra, bude mať „zapnuté“ jadrové prerušenia, takže bude asociovaný s nejakým protónom, potom vyššie popísaný synchronizácia prepínania väzieb v trojitej n 0 -p + -n 0 (4.12 ) nebude možné. V dôsledku toho dôjde k narušeniu synchronizácie väzieb v príslušnom a-komplexe, čo spôsobí sled porúch prepínania väzieb, ktoré optimálne pretvoria a-komplexy a zabezpečia dynamickú štruktúru jadra ( 4.12 ). Obrazne povedané, jadrom prejde trhlina, ktorá nevznikne silou rozbitia jadrových väzieb, ale porušením synchronizácie ich prepínania. Všimnite si, že kľúčovým momentom pre popísaný scenár je „zapnutie“ jadrovej väzby v oslabenom neutróne – a aby k tomuto „zapnutiu“ došlo, musí mať neutrón dostatočne malú kinetickú energiu. Takto vysvetľujeme, prečo neutróny s kinetickou energiou niekoľkých stoviek keV excitujú iba ťažké jadro, zatiaľ čo tepelné neutróny s energiami iba niekoľkých stotín eV ho dokážu efektívne rozbiť.

čo vidíme? Keď sa jadro rozdelí na dva fragmenty, tieto jadrové väzby sa „náhodou“ rozpadnú, čo v normálnom režime ich prepínania ( 4.12 ), spojil tieto dva fragmenty v pôvodnom jadre. Vzniká abnormálna situácia, v ktorej sú vlastné energie niektorých nukleónov redukované energiou jadrových väzieb, ale tieto väzby samotné už neexistujú. Táto nepredvídateľnosť, podľa logiky princípu autonómnych premien energie ( 4.4 ), situácia sa okamžite upraví nasledovne: vlastné energie nukleónov zostanú také, aké sú, a bývalé energie prerušených väzieb sa premenia na kinetickú energiu nukleónov – a v konečnom dôsledku na kinetickú energiu nukleónov. úlomky. Energia štiepenia ťažkého jadra teda nie je spôsobená rozdielom medzi hmotnostnými defektmi počiatočného jadra a fragmentov a nie energiou Coulombovho odpudzovania fragmentov. Kinetická energia fragmentov je bývalou energiou jadrových väzieb, ktoré držali tieto fragmenty v pôvodnom jadre. Tento záver podporuje nápadný a málo známy fakt o stálosti kinetickej energie úlomkov bez ohľadu na silu nárazu, ktorý iniciuje štiepenie jadra. Takže keď bolo štiepenie jadier uránu iniciované protónmi s energiou 450 MeV, kinetická energia fragmentov bola 163 ± 8 MeV, t.j. toľko, ako keď je štiepenie iniciované tepelnými neutrónmi, s energiami v stotinách eV!

Na základe navrhnutého modelu urobme približný odhad štiepnej energie jadra uránu podľa najpravdepodobnejšieho variantu 92 U 235 ® 36 Kr 94 + 56 Ba 139, v ktorom fragmenty zahŕňajú 18 a 28 a-komplexy. . Za predpokladu, že týchto 18 a 28 a-komplexov bolo spojených v pôvodnom jadre 8-10 prepínateľnými väzbami, každá s priemernou energiou 20 MeV (pozri obr. Obr.4.13), potom by energia úlomkov mala byť 160–200 MeV, t.j. hodnota blízka skutočnej hodnote.

Obsah článku

JADROVÉ ŠTIEPENIE, jadrová reakcia, pri ktorej sa atómové jadro po bombardovaní neutrónmi rozdelí na dva alebo viac fragmentov. Celková hmotnosť fragmentov je zvyčajne menšia ako súčet hmotností počiatočného jadra a bombardujúceho neutrónu. "Chýbajúca omša" m premení na energiu E podľa Einsteinovho vzorca E = mc 2, kde c je rýchlosť svetla. Keďže rýchlosť svetla je veľmi vysoká (299 792 458 m/s), malá hmotnosť zodpovedá obrovskému množstvu energie. Túto energiu je možné premeniť na elektrickú energiu.

Energia uvoľnená pri štiepení jadra sa premieňa na teplo, keď sa štiepne fragmenty spomaľujú. Rýchlosť uvoľňovania tepla závisí od počtu štiepení jadier za jednotku času. Keď dôjde v krátkom čase k štiepeniu veľkého množstva jadier v malom objeme, reakcia má charakter výbuchu. Toto je princíp atómovej bomby. Ak sa naopak štiepi relatívne malý počet jadier vo veľkom objeme dlhší čas, výsledkom bude uvoľnenie využiteľného tepla. Na tom sú založené jadrové elektrárne. V jadrových elektrárňach sa teplo uvoľnené v jadrových reaktoroch v dôsledku jadrového štiepenia využíva na výrobu pary, ktorá sa privádza do turbín, ktoré otáčajú elektrické generátory.

Pre praktické využitie štiepnych procesov sú najvhodnejšie urán a plutónium. Majú izotopy (atómy daného prvku s rôznymi hmotnostnými číslami), ktoré sa štiepia, keď absorbujú neutróny, a to aj pri veľmi nízkych energiách.

Kľúčom k praktickému využitiu štiepnej energie bol fakt, že niektoré prvky v procese štiepenia emitujú neutróny. Aj keď sa počas jadrového štiepenia absorbuje jeden neutrón, táto strata je kompenzovaná produkciou nových neutrónov počas štiepenia. Ak má zariadenie, v ktorom dochádza k štiepeniu, dostatočne veľkú („kritickú“) hmotnosť, potom sa môže vďaka novým neutrónom zachovať „reťazová reakcia“. Reťazová reakcia môže byť riadená úpravou počtu neutrónov, ktoré môžu spôsobiť štiepenie. Ak je väčšia ako jedna, intenzita delenia sa zvyšuje a ak je menšia ako jedna, znižuje sa.

ODKAZ NA HISTÓRIU

História objavu jadrového štiepenia pochádza z práce A. Becquerela (1852–1908). Pri skúmaní fosforescencie rôznych materiálov v roku 1896 zistil, že minerály obsahujúce urán spontánne vyžarujú žiarenie, ktoré spôsobuje sčernenie fotografickej platne, aj keď je medzi minerál a platňu umiestnená nepriehľadná pevná látka. Rôzni experimentátori zistili, že toto žiarenie pozostáva z častíc alfa (jadrá hélia), častíc beta (elektrónov) a žiarenia gama (tvrdé elektromagnetické žiarenie).

Prvú premenu jadier, umelo vyvolanú človekom, vykonal v roku 1919 E. Rutherford, ktorý premenil dusík na kyslík ožiarením dusíka časticami uránu alfa. Táto reakcia bola sprevádzaná absorpciou energie, pretože hmotnosť jej produktov - kyslíka a vodíka - prevyšuje hmotnosť častíc vstupujúcich do reakcie - častíc dusíka a alfa. Uvoľnenie jadrovej energie prvýkrát dosiahli v roku 1932 J. Cockcroft a E. Walton, ktorí bombardovali lítium protónmi. Pri tejto reakcii bola hmotnosť jadier vstupujúcich do reakcie o niečo väčšia ako hmotnosť produktov, v dôsledku čoho sa uvoľnila energia.

V roku 1932 J. Chadwick objavil neutrón – neutrálnu časticu s hmotnosťou približne rovnou hmotnosti jadra atómu vodíka. Fyzici na celom svete začali skúmať vlastnosti tejto častice. Predpokladalo sa, že neutrón bez elektrického náboja a neodpudzovaný kladne nabitým jadrom s väčšou pravdepodobnosťou spôsobí jadrové reakcie. Najnovšie výsledky túto domnienku potvrdili. V Ríme E. Fermi a jeho spolupracovníci podrobili takmer všetky prvky periodického systému ožiareniu neutrónmi a pozorovali jadrové reakcie s tvorbou nových izotopov. Dôkazom vzniku nových izotopov bola „umelá“ rádioaktivita vo forme žiarenia gama a beta.

Prvé náznaky možnosti jadrového štiepenia.

Fermimu sa pripisuje objav mnohých dnes známych neutrónových reakcií. Pokúšal sa najmä získať prvok s atómovým číslom 93 (neptúnium) bombardovaním uránu (prvok s atómovým číslom 92) neutrónmi. Zároveň zaregistroval elektróny emitované v dôsledku záchytu neutrónov v navrhovanej reakcii

238 U + 1 n® 239 Np + b–,

kde 238 U je izotop uránu-238, 1 n je neutrón, 239 Np je neptúnium a b- - elektrón. Výsledky však boli zmiešané. Aby sa vylúčila možnosť, že registrovaná rádioaktivita patrí izotopom uránu alebo iným prvkom nachádzajúcim sa v periodickom systéme pred uránom, bolo potrebné vykonať chemický rozbor rádioaktívnych prvkov.

Výsledky analýzy ukázali, že neznáme prvky zodpovedajú sériovým číslam 93, 94, 95 a 96. Fermi preto dospel k záveru, že získal transuránové prvky. O. Hahn a F. Strassman v Nemecku však po dôkladnej chemickej analýze zistili, že medzi prvkami vznikajúcimi ožiarením uránu neutrónmi je prítomné rádioaktívne bárium. To znamenalo, že pravdepodobne časť jadier uránu je rozdelená na dva veľké fragmenty.

Potvrdenie divízie.

Potom Fermi, J. Dunning a J. Pegram z Kolumbijskej univerzity uskutočnili experimenty, ktoré ukázali, že dochádza k jadrovému štiepeniu. Štiepenie uránu neutrónmi bolo potvrdené metódami proporcionálnych počítačov, oblačnej komory a akumulácie štiepnych fragmentov. Prvá metóda ukázala, že keď sa zdroj neutrónov priblíži k vzorke uránu, vyžarujú sa vysokoenergetické impulzy. V oblačnej komore bolo vidieť, že jadro uránu, bombardované neutrónmi, je rozdelené na dva fragmenty. Posledná uvedená metóda umožnila zistiť, že podľa predpovede teórie sú fragmenty rádioaktívne. To všetko spolu presvedčivo dokázalo, že k štiepeniu skutočne dochádza, a umožnilo s istotou posúdiť energiu uvoľnenú počas štiepenia.

Keďže prípustný pomer počtu neutrónov k počtu protónov v stabilných jadrách klesá so zmenšujúcou sa veľkosťou jadra, podiel neutrónov vo fragmentoch musí byť menší ako v pôvodnom jadre uránu. Preto existovali všetky dôvody domnievať sa, že proces štiepenia je sprevádzaný emisiou neutrónov. Čoskoro to experimentálne potvrdil F. Joliot-Curie a jeho spolupracovníci: počet neutrónov emitovaných v procese štiepenia bol väčší ako počet absorbovaných neutrónov. Ukázalo sa, že na jeden absorbovaný neutrón pripadá približne dva a pol nových neutrónov. Možnosť reťazovej reakcie a vyhliadky na vytvorenie výnimočne silného zdroja energie a jeho využitie na vojenské účely boli okamžite zrejmé. Potom sa v mnohých krajinách (najmä v Nemecku a USA) začalo pracovať na vytvorení atómovej bomby v podmienkach hlbokého utajenia.

Vývoj počas 2. svetovej vojny.

Od roku 1940 do roku 1945 smer vývoja určovali vojenské úvahy. V roku 1941 sa získali malé množstvá plutónia a stanovilo sa množstvo jadrových parametrov uránu a plutónia. V Spojených štátoch na to potrebné najdôležitejšie výrobné a výskumné podniky patrili pod jurisdikciu „Manhattanského vojenského inžinierskeho okruhu“, do ktorého bol 13. augusta 1942 presunutý „Uránový projekt“. Na Kolumbijskej univerzite (New York) skupina zamestnancov pod vedením E. Fermiho a V. Zinna uskutočnila prvé experimenty, pri ktorých sa skúmalo násobenie neutrónov v mriežke z blokov oxidu uránového a grafitu – atómovom „kotli“. V januári 1942 bola táto práca prenesená na University of Chicago, kde sa v júli 1942 získali výsledky ukazujúce možnosť samoudržiavacej reťazovej reakcie. Spočiatku reaktor pracoval s výkonom 0,5 W, ale po 10 dňoch bol výkon zvýšený na 200 W. Možnosť získania veľkého množstva jadrovej energie bola prvýkrát preukázaná 16. júla 1945, keď bola na testovacom mieste Alamogordo (Nové Mexiko) odpálená prvá atómová bomba.

JADROVÉ REAKTORY

Jadrový reaktor je zariadenie, v ktorom je možné vykonávať riadenú autonómnu reťazovú reakciu jadrového štiepenia. Reaktory možno klasifikovať podľa použitého paliva (štiepne a surové izotopy), podľa typu moderátora, podľa typu palivových článkov a podľa typu chladiva.

štiepne izotopy.

Existujú tri štiepne izotopy – urán-235, plutónium-239 a urán-233. Urán-235 sa vyrába separáciou izotopov; plutónium-239 - v reaktoroch, v ktorých sa urán-238 premieňa na plutónium, 238 U ® 239 U ® 239 Np ® 239 Pu; urán-233 - v reaktoroch, v ktorých sa tórium-232 spracováva na urán. Jadrové palivo pre energetický reaktor sa vyberá na základe jeho jadrových a chemických vlastností, ako aj nákladov.

V tabuľke nižšie sú uvedené hlavné parametre štiepnych izotopov. Celkový prierez charakterizuje pravdepodobnosť interakcie akéhokoľvek typu medzi neutrónom a daným jadrom. Štiepny prierez charakterizuje pravdepodobnosť jadrového štiepenia neutrónom. Energetický výťažok na absorbovaný neutrón závisí od toho, aká časť jadier sa nezúčastňuje procesu štiepenia. Počet neutrónov emitovaných pri jednej štiepnej udalosti je dôležitý z hľadiska zachovania reťazovej reakcie. Počet nových neutrónov na absorbovaný neutrón je dôležitý, pretože charakterizuje intenzitu štiepenia. Podiel oneskorených neutrónov emitovaných po štiepení súvisí s energiou uloženou v materiáli.

CHARAKTERISTIKA ŠTEPNÝCH IZOTOPOV

CHARAKTERISTIKA ŠTEPNÝCH IZOTOPOV
izotop	Urán-235		Urán-233		Plutónium-239
Neutrónová energia	1 MeV	0,025 eV	1 MeV	0,025 eV	1 MeV	0,025 eV
Celá sekcia	6,6 ± 0,1	695±10	6,2 ± 0,3	600±10	7,3 ± 0,2	1005±5
Deliaci prierez	1,25 ± 0,05	581 ± 6	1,85 ± 0,10	526±4	1,8 ± 0,1	751±10
Zlomok jadier, ktoré sa nezúčastňujú štiepenia	0,077 ± 0,002	0,174 ± 0,01	0,057 ± 0,003	0,098 ± 0,004	0,08 ± 0,1	0,37 ± 0,03
Počet neutrónov emitovaných pri jednej štiepnej udalosti	2,6 ± 0,1	2,43 ± 0,03	2,65 ± 0,1	2,50 ± 0,03	3,03 ± 0,1	2,84 ± 0,06
Počet neutrónov na absorbovaný neutrón	2,41 ± 0,1	2,07 ± 0,02	2,51 ± 0,1	2,28 ± 0,02		2,07 ± 0,04
Podiel oneskorených neutrónov, %	(0,64±0,03)	(0,65±0,02)	(0,26±0,02)	(0,26±0,01)	(0,21±0,01)	(0,22±0,01)
Energia štiepenia, MeV
Všetky sekcie sú uvedené v stodolách (10 -28 m 2).

Tabuľkové údaje ukazujú, že každý štiepny izotop má svoje výhody. Napríklad v prípade izotopu s najväčším prierezom pre tepelné neutróny (s energiou 0,025 eV) je potrebné menej paliva na dosiahnutie kritickej hmotnosti pri použití moderátora neutrónov. Keďže najvyšší počet neutrónov na absorbovaný neutrón sa vyskytuje v rýchlom plutóniovom reaktore (1 MeV), v chovnom režime je lepšie použiť plutónium v ​​rýchlom reaktore alebo urán-233 v tepelnom reaktore ako urán-235 v tepelnom reaktore. Urán-235 je výhodnejší z hľadiska ľahkej kontroly, pretože má väčší podiel oneskorených neutrónov.

Surové izotopy.

Existujú dva surové izotopy: tórium-232 a urán-238, z ktorých sa získavajú štiepne izotopy urán-233 a plutónium-239. Technológia používania surových izotopov závisí od rôznych faktorov, ako je napríklad potreba obohacovania. Uránová ruda obsahuje 0,7% uránu-235, zatiaľ čo tóriová ruda neobsahuje žiadne štiepne izotopy. Preto sa do tória musí pridať obohatený štiepny izotop. Dôležitý je aj počet nových neutrónov na jeden absorbovaný neutrón. Vzhľadom na tento faktor je potrebné v prípade tepelných neutrónov uprednostniť urán-233 (moderovaný na energiu 0,025 eV), keďže za takýchto podmienok je väčší počet emitovaných neutrónov a tým aj premena. faktorom je počet nových štiepnych jadier na jedno „spotrebované“ štiepne jadro.

Retardéry.

Moderátor slúži na zníženie energie neutrónov emitovaných v procese štiepenia z približne 1 MeV na tepelné energie približne 0,025 eV. Keďže k moderovaniu dochádza najmä v dôsledku pružného rozptylu jadrami neštiepiteľných atómov, hmotnosť moderátorových atómov musí byť čo najmenšia, aby im neutrón mohol odovzdať maximum energie. Okrem toho musia mať atómy moderátora malý (v porovnaní s prierezom rozptylu) záchytný prierez, pretože neutrón sa musí opakovane zrážať s atómami moderátora, kým sa spomalí na tepelnú energiu.

Najlepším moderátorom je vodík, pretože jeho hmotnosť je takmer rovnaká ako hmotnosť neutrónu, a preto neutrón pri zrážke s vodíkom stráca najväčšie množstvo energie. Ale obyčajný (ľahký) vodík pohlcuje neutróny príliš silno, a preto sa deutérium (ťažký vodík) a ťažká voda ukazujú ako vhodnejšie moderátory, napriek ich trochu väčšej hmotnosti, keďže neutróny pohlcujú menej. Beryllium možno považovať za dobrého moderátora. Uhlík má taký malý prierez absorpcie neutrónov, že účinne zmierňuje neutróny, hoci na spomalenie vyžaduje oveľa viac zrážok ako vodík.

Priemerná N Elastické zrážky potrebné na spomalenie neutrónu z 1 MeV na 0,025 eV pomocou vodíka, deutéria, berýlia a uhlíka sú približne 18, 27, 36 a 135. Približný charakter týchto hodnôt je spôsobený skutočnosťou, že v dôsledku prítomnosti chemickej energie môžu byť väzby v moderátore zrážky pri energiách pod 0,3 eV len ťažko elastické. Pri nízkych energiách môže atómová mriežka preniesť energiu na neutróny alebo zmeniť efektívnu hmotnosť pri zrážke, čím naruší proces spomalenia.

Nosiče tepla.

Chladiace kvapaliny používané v jadrových reaktoroch sú voda, ťažká voda, tekutý sodík, tekutá zliatina sodíka a draslíka (NaK), hélium, oxid uhličitý a organické kvapaliny, ako je terfenyl. Tieto látky sú dobrými nosičmi tepla a majú nízke prierezy absorpcie neutrónov.

Voda je výborný moderátor a chladivo, ale príliš silno pohlcuje neutróny a má príliš vysoký tlak pár (14 MPa) pri prevádzkovej teplote 336 °C. Najznámejším moderátorom je ťažká voda. Jeho vlastnosti sú podobné bežnej vode a prierez absorpcie neutrónov je menší. Sodík je vynikajúce chladivo, ale nie je účinný ako moderátor neutrónov. Preto sa používa v rýchlych neutrónových reaktoroch, kde sa pri štiepení uvoľňuje viac neutrónov. Pravda, sodík má množstvo nevýhod: indukuje rádioaktivitu, má nízku tepelnú kapacitu, je chemicky aktívny a pri izbovej teplote tuhne. Zliatina sodíka a draslíka má podobné vlastnosti ako sodík, ale pri izbovej teplote zostáva tekutá. Hélium je vynikajúce chladivo, ale má nízku mernú tepelnú kapacitu. Oxid uhličitý je dobré chladivo a je široko používaný v grafitom moderovaných reaktoroch. Terfenyl má oproti vode tú výhodu, že má nízky tlak pár pri prevádzkovej teplote, ale pri vysokých teplotách a radiačných tokoch, ktoré sú charakteristické pre reaktory, sa rozkladá a polymerizuje.

Prvky generujúce teplo.

Palivový prvok (FE) je palivové jadro s hermetickým plášťom. Obloženie zabraňuje úniku štiepnych produktov a interakcii paliva s chladivom. Materiál plášťa musí slabo absorbovať neutróny a mať prijateľné mechanické, hydraulické a tepelne vodivé vlastnosti. Palivové prvky sú zvyčajne pelety spekaného oxidu uránu v hliníkových, zirkónových alebo nerezových rúrkach; pelety zo zliatin uránu so zirkónom, molybdénom a hliníkom potiahnuté zirkónom alebo hliníkom (v prípade zliatiny hliníka); grafitové tablety s dispergovaným karbidom uránu potiahnuté nepriepustným grafitom.

Používajú sa všetky tieto palivové články, ale pre tlakovodné reaktory sú najvýhodnejšie pelety oxidu uránu v rúrkach z nehrdzavejúcej ocele. Oxid uraničitý nereaguje s vodou, má vysokú radiačnú odolnosť a vyznačuje sa vysokou teplotou topenia.

Grafitové palivové články sa zdajú byť veľmi vhodné pre vysokoteplotné plynom chladené reaktory, majú však vážnu nevýhodu – plynné produkty štiepenia môžu prenikať cez ich plášť v dôsledku difúzie alebo defektov grafitu.

Organické chladivá sú nekompatibilné so zirkónovými palivovými tyčami, a preto vyžadujú použitie hliníkových zliatin. Perspektíva reaktorov s organickým chladivom závisí od toho, či sa vytvoria hliníkové zliatiny alebo produkty práškovej metalurgie, ktoré by mali pevnosť (pri prevádzkových teplotách) a tepelnú vodivosť potrebnú na použitie rebier, ktoré zvyšujú prenos tepla do chladiva. Pretože prenos tepla medzi palivom a organickým chladivom v dôsledku vedenia tepla je malý, je žiaduce použiť povrchový var na zvýšenie prenosu tepla. S povrchovým varom budú spojené nové problémy, ktoré sa však musia vyriešiť, ak sa použitie organických kvapalín na prenos tepla ukáže ako prospešné.

TYPY REAKTOROV

Teoreticky je možných viac ako 100 rôznych typov reaktorov, ktoré sa líšia palivom, moderátorom a chladivom. Väčšina konvenčných reaktorov používa ako chladivo vodu, či už pod tlakom alebo vriacou vodou.

Tlakovodný reaktor.

V takýchto reaktoroch voda slúži ako moderátor a chladivo. Ohriata voda je pod tlakom čerpaná do výmenníka tepla, kde sa teplo odovzdáva vode sekundárneho okruhu, v ktorej vzniká para, ktorá roztáča turbínu.

Varný reaktor.

V takomto reaktore voda vrie priamo v jadre reaktora a vznikajúca para vstupuje do turbíny. Väčšina reaktorov s vriacou vodou tiež používa vodu ako moderátor, ale niekedy sa používa aj grafitový moderátor.

Reaktor s chladením tekutým kovom.

V takomto reaktore sa na prenos tepla uvoľneného počas štiepenia v reaktore používa tekutý kov cirkulujúci potrubím. Takmer všetky reaktory tohto typu používajú ako chladivo sodík. Para generovaná na druhej strane potrubia primárneho okruhu sa privádza do klasickej turbíny. Reaktor chladený kvapalnými kovmi môže využívať neutróny s relatívne vysokou energiou (rýchly neutrónový reaktor) alebo neutróny moderované v grafite alebo oxide berýlia. Ako množivé reaktory sú výhodnejšie rýchle neutrónové reaktory chladené tekutým kovom, pretože v tomto prípade nedochádza k žiadnym stratám neutrónov spojených s mierou.

plynom chladený reaktor.

V takomto reaktore sa teplo uvoľnené pri procese štiepenia prenáša do parogenerátora plynom - oxidom uhličitým alebo héliom. Moderátorom neutrónov je zvyčajne grafit. Plynom chladený reaktor môže pracovať pri oveľa vyšších teplotách ako kvapalinou chladený reaktor, a preto je vhodný pre priemyselné vykurovacie systémy a vysokoúčinné elektrárne. Malé plynom chladené reaktory sa vyznačujú zvýšenou bezpečnosťou prevádzky, najmä absenciou rizika roztavenia reaktora.

homogénne reaktory.

V jadre homogénnych reaktorov sa používa homogénna kvapalina obsahujúca štiepny izotop uránu. Kvapalinou je zvyčajne roztavená zlúčenina uránu. Čerpá sa do veľkej guľovej tlakovej nádoby, kde dochádza k štiepnej reťazovej reakcii v kritickom množstve. Kvapalina sa potom privádza do generátora pary. Homogénne reaktory si nezískali popularitu kvôli konštrukčným a technologickým ťažkostiam.

REAKTIVITA A KONTROLA

Možnosť samoudržiavacej reťazovej reakcie v jadrovom reaktore závisí od toho, koľko neutrónov z reaktora uniká. Neutróny vznikajúce pri štiepení miznú v dôsledku absorpcie. Okrem toho je možný únik neutrónov v dôsledku difúzie hmotou, podobne ako difúzia jedného plynu cez druhý.

Ak chcete ovládať jadrový reaktor, musíte byť schopní ovládať multiplikačný faktor neutrónov k, definovaný ako pomer počtu neutrónov v jednej generácii k počtu neutrónov v predchádzajúcej generácii. o k= 1 (kritický reaktor) prebieha stacionárna reťazová reakcia s konštantnou intenzitou. o k> 1 (superkritický reaktor), intenzita procesu sa zvyšuje a pri k r = 1 – (1/ k) sa nazýva reaktivita.)

V dôsledku javu oneskorených neutrónov sa čas „zrodu“ neutrónov zvyšuje z 0,001 s na 0,1 s. Tento charakteristický reakčný čas umožňuje jeho riadenie pomocou mechanických akčných členov - riadiacich tyčí vyrobených z materiálu pohlcujúceho neutróny (B, Cd, Hf, In, Eu, Gd atď.). Časová konštanta riadenia by mala byť rádovo 0,1 s alebo viac. Pre zaistenie bezpečnosti sa volí taký režim prevádzky reaktora, v ktorom sú v každej generácii potrebné oneskorené neutróny na udržanie stacionárnej reťazovej reakcie.

Na zabezpečenie danej úrovne výkonu sa používajú regulačné tyče a neutrónové reflektory, ale problém s reguláciou možno značne zjednodušiť správnym výpočtom reaktora. Napríklad, ak je reaktor navrhnutý tak, že so zvyšujúcim sa výkonom alebo teplotou reaktivita klesá, potom bude stabilnejší. Napríklad, ak je retardácia nedostatočná, voda v reaktore expanduje v dôsledku zvýšenia teploty, t.j. hustota moderátora klesá. V dôsledku toho sa zvyšuje absorpcia neutrónov v uráne-238, pretože nemajú čas na účinné spomalenie. V niektorých reaktoroch sa používa faktor na zvýšenie úniku neutrónov z reaktora v dôsledku poklesu hustoty vody. Ďalším spôsobom stabilizácie reaktora je zahriatie "rezonančného absorbéra neutrónov", ako je urán-238, ktorý potom neutróny absorbuje silnejšie.

Bezpečnostné systémy.

Bezpečnosť reaktora zabezpečuje ten či onen mechanizmus na jeho odstavenie pri prudkom zvýšení výkonu. Môže to byť mechanizmus fyzického procesu alebo činnosť riadiaceho a ochranného systému alebo oboje. Pri navrhovaní tlakovodných reaktorov sa počíta s núdzovými situáciami, keď do reaktora vstúpi studená voda, pokles prietoku chladiva a príliš vysoká reaktivita počas spúšťania. Keďže intenzita reakcie stúpa s klesajúcou teplotou, s prudkým prílevom studenej vody do reaktora, zvyšuje sa reaktivita a výkon. Ochranný systém zvyčajne zabezpečuje automatický zámok, aby sa zabránilo vniknutiu studenej vody. S poklesom prietoku chladiacej kvapaliny sa reaktor prehrieva, aj keď sa jeho výkon nezvýši. V takýchto prípadoch je potrebné automatické zastavenie. Okrem toho musia byť čerpadlá chladiacej kvapaliny dimenzované tak, aby dodávali chladivo potrebné na odstavenie reaktora. Núdzová situácia môže nastať pri spustení reaktora s príliš vysokou reaktivitou. Kvôli nízkej úrovni výkonu sa reaktor nestihne dostatočne zahriať, aby tepelná ochrana fungovala, kým nie je neskoro. Jediným spoľahlivým opatrením je v takýchto prípadoch opatrné spustenie reaktora.

Vyhnúť sa týmto núdzovým situáciám je celkom jednoduché, ak budete postupovať podľa nasledujúceho pravidla: všetky činnosti, ktoré môžu zvýšiť reaktivitu systému, sa musia vykonávať opatrne a pomaly. Najdôležitejšou vecou v otázke bezpečnosti reaktora je absolútna potreba dlhodobého chladenia aktívnej zóny reaktora po ukončení štiepnej reakcie v nej. Faktom je, že produkty rádioaktívneho štiepenia zostávajúce v palivových kazetách vyžarujú teplo. Je to oveľa menej ako teplo uvoľnené v režime plného výkonu, ale stačí na roztavenie palivových článkov pri absencii potrebného chladenia. Krátke prerušenie dodávky chladiacej vody viedlo k značnému poškodeniu aktívnej zóny a havárii reaktora v Three Mile Island (USA). Zničenie aktívnej zóny reaktora je minimálna škoda v prípade takejto havárie. Horšie, ak dôjde k úniku nebezpečných rádioaktívnych izotopov. Väčšina priemyselných reaktorov je vybavená hermeticky uzavretými bezpečnostnými plášťami, ktoré by mali zabrániť úniku izotopov do okolia v prípade havárie.

Na záver poznamenávame, že možnosť zničenia reaktora do značnej miery závisí od jeho schémy a konštrukcie. Reaktory môžu byť navrhnuté tak, aby zníženie prietoku chladiva neviedlo k veľkým problémom. Ide o rôzne typy plynom chladených reaktorov.

To, že sa pri štiepení ťažkých jadier uvoľňuje energia, vyplýva priamo zo závislosti špecifickej väzbovej energie ε = E St (A,Z)/A na hmotnostnom čísle A (obr. 2). Pri štiepení ťažkého jadra vznikajú ľahšie jadrá, v ktorých sú nukleóny pevnejšie viazané a časť energie sa pri štiepení uvoľňuje.
Jadrové štiepenie je spravidla sprevádzané emisiou 1–4 neutrónov.
Vyjadrime energiu štiepnych Q častí pomocou väzbových energií počiatočného a konečného jadra. Energiu počiatočného jadra pozostávajúceho z protónov Z a N neutrónov s hmotnosťou M (A, Z) a väzbovou energiou E St (A, Z) zapisujeme v nasledujúcom tvare:

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

Rozdelenie jadra (A, Z) na 2 fragmenty (A 1, Z 1) a (A 2, Z 2) je sprevádzané tvorbou N n = A - A 1 - A 2 rýchle neutróny. Ak je jadro (A,Z) rozdelené na fragmenty s hmotnosťami M 1 (A 1 ,Z 1), M 2 (A 2 ,Z 2) a väzbovými energiami E st1 (A 1 ,Z 1), E st2 (A 2 , Z 2), potom pre energiu štiepenia máme výraz:

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),

A

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

Na obr. 26 je zobrazený vyhľadávací formulár kalkulátora Nuclear Fission s príkladom vytvorenia vyhľadávacieho predpisu na určenie energetického prahu a reakčnej energie spontánneho štiepenia jadra 235 U s tvorbou fragmentu 139 Xe a emisiou jedného neutrónu. .

Vytvorenie požiadavky na pokyn sa vykonáva takto:

• « Cieľ je jadro» – 235 U (vyberajú sa hodnoty Z = 92, A= 235);
• « dopadajúca častica» – žiadne dopadajúce častice – spontánne štiepenie (vybraté v rozbaľovacej ponuke « Žiadne lietajúce častice»);
• « Voliteľný (používateľský) zlomok» – jadro fragmentu, napríklad 95 Sr (vyberú sa hodnoty Z = 38, A = 95);
• « (programom definovaný) črep» – 140 jadra fragmentu Xe (Z = 92 – 38 = 54,
  A = 235 - 95 = 140);
• « Okamžitá častica 1 sprevádzajúca štiepenie» je neutrón (hodnoty Z = 0,
  A = 1,“ Počet častíc" - jeden); zároveň sa zmenia hodnoty programom určeného fragmentu - 139 Xe (Z = 54, A = 140 - 1 = 149).

Na obr. Obrázok 27 ukazuje výstupnú formu tohto dotazu: možno vidieť, že neexistuje žiadny energetický prah pre štiepenie jadra 235 U. Jadro 235 U má režim rozpadu – „emisia neutrónov“).

>> štiepenie uránu

§ 107 ŠTEPENIE JADIER URÁNU

Na časti možno rozdeliť iba jadrá niektorých ťažkých prvkov. Pri štiepení jadier sú emitované dva alebo tri neutróny a -lúče. Zároveň sa uvoľňuje veľa energie.

Objav štiepenia uránu.Štiepenie jadier uránu objavili v roku 1938 nemeckí vedci O. Hahn a F. Strassmann. Zistili, že pri bombardovaní uránu neutrónmi vznikajú prvky strednej časti periodickej sústavy: bárium, kryptón atď. začiatkom roku 1939 anglický fyzik O. Frisch spolu s rakúskym fyzikom L. Meitnerom.

Zachytenie neutrónu ničí stabilitu jadra. Jadro je vzrušené a stáva sa nestabilným, čo vedie k jeho rozdeleniu na fragmenty. Jadrové štiepenie je možné, pretože pokojová hmotnosť ťažkého jadra je väčšia ako súčet pokojových hmotností úlomkov, ktoré vznikajú pri štiepení. Preto dochádza k uvoľňovaniu energie ekvivalentnej poklesu pokojovej hmoty, ktorý sprevádza štiepenie.

Možnosť štiepenia ťažkých jadier možno vysvetliť aj pomocou grafu závislosti špecifickej väzbovej energie od hmotnostného čísla A (pozri obr. 13.11). Špecifická väzbová energia jadier atómov prvkov zaberajúcich posledné miesta v periodickej sústave (A 200) je približne o 1 MeV menšia ako špecifická väzbová energia v jadrách prvkov nachádzajúcich sa v strede periodickej sústavy (A 100) . Preto je proces štiepenia ťažkých jadier na jadrá prvkov v strednej časti periodickej sústavy energeticky priaznivý. Po štiepení sa systém dostane do stavu s minimálnou vnútornou energiou. Veď čím väčšia je väzbová energia jadra, tým väčšiu energiu treba pri vzniku jadra uvoľniť a následne tým nižšiu vnútornú energiu novovzniknutého systému.

Počas jadrového štiepenia sa väzbová energia na nukleón zvýši o 1 MeV a celková uvoľnená energia musí byť obrovská – asi 200 MeV. Žiadna iná jadrová reakcia (nesúvisiaca so štiepením) neuvoľňuje také veľké energie.

Priame merania energie uvoľnenej pri štiepení jadra uránu potvrdili vyššie uvedené úvahy a poskytli hodnotu 200 MeV. Navyše väčšina tejto energie (168 MeV) pripadá na kinetickú energiu fragmentov. Na obrázku 13.13 vidíte stopy štiepnych úlomkov uránu v oblačnej komore.

Energia uvoľnená počas jadrového štiepenia je skôr elektrostatického než jadrového pôvodu. Veľká kinetická energia, ktorú fragmenty majú, vzniká v dôsledku ich Coulombovho odpudzovania.

mechanizmus jadrového štiepenia. Proces jadrového štiepenia možno vysvetliť na základe kvapkového modelu jadra. Podľa tohto modelu sa zväzok nukleónov podobá kvapke nabitej kvapaliny (obr. 13.14, a). Jadrové sily medzi nukleónmi sú krátkeho dosahu, podobne ako sily pôsobiace medzi molekulami kvapaliny. Spolu so silnými silami elektrostatického odpudzovania medzi protónmi, ktoré majú tendenciu roztrhnúť jadro, existujú ešte väčšie jadrové príťažlivé sily. Tieto sily bránia rozpadu jadra.

Jadro uránu-235 je guľovité. Po absorpcii ďalšieho neutrónu sa excituje a začína sa deformovať, pričom nadobúda predĺžený tvar (obr. 13.14, b). Jadro sa bude naťahovať, kým odpudivé sily medzi polovicami predĺženého jadra nezačnú prevládať nad príťažlivými silami pôsobiacimi v isthme (obr. 13.14, c). Potom sa roztrhne na dve časti (obr. 13.14, d).

Pôsobením Coulombových odpudivých síl sa tieto úlomky rozletia rýchlosťou rovnajúcou sa 1/30 rýchlosti svetla.

Emisia neutrónov počas štiepenia. Základným faktom jadrového štiepenia je emisia dvoch alebo troch neutrónov počas štiepenia. Práve vďaka tomu bolo možné praktické využitie vnútrojadrovej energie.

Z nasledujúcich úvah je možné pochopiť, prečo sú emitované voľné neutróny. Je známe, že pomer počtu neutrónov k počtu protónov v stabilných jadrách rastie so zvyšujúcim sa atómovým číslom. Preto sa vo fragmentoch, ktoré vznikajú pri štiepení, ukazuje relatívny počet neutrónov väčší, ako je prípustné pre jadrá atómov nachádzajúcich sa v strede periodickej tabuľky. V dôsledku toho sa v procese štiepenia uvoľňuje niekoľko neutrónov. Ich energia má rôzne hodnoty - od niekoľkých miliónov elektrónvoltov až po veľmi malé, takmer nulové.

K štiepeniu zvyčajne dochádza na fragmenty, ktorých hmotnosti sa líšia asi 1,5-krát. Tieto fragmenty sú vysoko rádioaktívne, pretože obsahujú nadmerné množstvo neutrónov. V dôsledku série po sebe nasledujúcich rozpadov sa nakoniec získajú stabilné izotopy.

Na záver poznamenávame, že dochádza aj k spontánnemu štiepeniu jadier uránu. Objavili ho sovietski fyzici G. N. Flerov a K. A. Petržak v roku 1940. Polčas spontánneho štiepenia je 10 16 rokov. To je dva milióny krát dlhšie ako polčas rozpadu uránu.

Jadrová štiepna reakcia je sprevádzaná uvoľňovaním energie.

Obsah lekcie zhrnutie lekcie podpora rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Cvičte úlohy a cvičenia sebaskúšanie workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, schémy humor, anekdoty, vtipy, komiksové podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky čipy pre zvedavých cheat sheets učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici prvky inovácie v lekcii nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok metodické odporúčania programu diskusie Integrované lekcie