CRITICAL MASS, ang pinakamababang masa ng materyal na may kakayahang fissile na kinakailangan upang magsimula ng CHAIN REACTION sa isang atomic bomb o atomic reactor. Sa isang bomba atomika, ang sumasabog na materyal ay nahahati sa mga bahagi, na ang bawat isa ay mas mababa sa kritikal ... ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo
Tingnan ang MASS CRITICAL. Raizberg B.A., Lozovsky L.Sh., Starodubtseva E.B. Modernong pang-ekonomiyang diksyunaryo. 2nd ed., rev. M .: INFRA M. 479 s .. 1999 ... Diksyonaryo ng ekonomiya
KRITIKAL NA MASA- ang pinakamaliit (tingnan ang) fissile substance (uranium 233 o 235, plutonium 239, atbp.), kung saan ang isang self-sustaining chain reaction ng fission ng atomic nuclei ay maaaring mangyari at magpatuloy. Ang halaga ng kritikal na masa ay nakasalalay sa uri ng materyal na fissile, ang ... ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia
CRITICAL mass, ang pinakamababang masa ng fissile material (nuclear fuel) na nagsisiguro sa daloy ng isang self-sustaining nuclear fission chain reaction. Ang halaga ng critical mass (Mcr) ay depende sa uri ng nuclear fuel at ang geometric nito ... ... Modern Encyclopedia
Ang pinakamababang masa ng fissile material na nagsisiguro sa daloy ng isang self-sustaining nuclear fission chain reaction ... Malaking Encyclopedic Dictionary
Ang kritikal na masa ay ang pinakamaliit na masa ng gasolina kung saan ang isang self-sustaining chain reaction ng nuclear fission ay maaaring magpatuloy sa isang tiyak na disenyo at komposisyon ng core (depende sa maraming mga kadahilanan, halimbawa: komposisyon ng gasolina, moderator, hugis ... .. . Mga termino ng nuclear power
kritikal na masa- Ang pinakamaliit na masa ng gasolina kung saan ang isang self-sustaining chain reaction ng nuclear fission ay maaaring magpatuloy sa isang tiyak na disenyo at komposisyon ng core (depende sa maraming mga kadahilanan, halimbawa: komposisyon ng gasolina, moderator, hugis ng core at ... .. . Handbook ng Teknikal na Tagasalin
Kritikal na masa- CRITICAL MASS, ang pinakamababang masa ng fissile material (nuclear fuel), na nagsisiguro sa daloy ng isang self-sustaining nuclear fission chain reaction. Ang halaga ng critical mass (Mcr) ay depende sa uri ng nuclear fuel at ang geometric nito ... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary
Ang pinakamababang halaga ng nuclear fuel na naglalaman ng fissile nuclides (233U, 235U, 239Pu, 251Cf), na may chromium, isang nuclear fission chain reaction ay posible (tingnan ang Nuclear fission. Nuclear reactor, Nuclear explosion). Ang K.m. ay depende sa laki at hugis ... ... Pisikal na Encyclopedia
Ang pinakamababang masa ng fissile material na nagsisiguro sa daloy ng self-sustaining nuclear fission chain reaction. * * * CRITICAL MASS CRITICAL MASS, ang pinakamababang masa ng isang fissile na materyal na nagsisiguro sa daloy ng isang self-sustaining ... encyclopedic Dictionary
Mga libro
- Kritikal na masa, Veselova N., Sa aklat ni Natalia Veselova, isang miyembro ng Russian Interregional Union of Writers, isang buong miyembro ng Academy of Russian Literature and Fine Arts. G. R. Derzhavin, ang mga napili ay pumasok ... Kategorya: Iba pang mga publikasyon
- Kritikal na masa, Natalia Veselova, Sa aklat ni Natalia Veselova, isang miyembro ng Russian Interregional Union of Writers, isang buong miyembro ng Academy of Russian Literature and Fine Arts. G.R. Derzhavin, kasama ang mga piling kwento ... Kategorya:
Binabalangkas ng site ang mga pangunahing kaalaman sa teknolohiya ng electroplating. Ang mga proseso ng paghahanda at aplikasyon ng mga electrochemical at chemical coatings, pati na rin ang mga paraan ng pagkontrol sa kalidad ng coating ay isinasaalang-alang nang detalyado. Ang pangunahing at pantulong na kagamitan ng electroplating shop ay inilarawan. Ang impormasyon sa mekanisasyon at automation ng produksyon ng galvanic, pati na rin ang mga pag-iingat sa kalinisan at kaligtasan ay ibinigay.
Maaaring gamitin ang site para sa bokasyonal na pagsasanay ng mga manggagawa sa produksyon.
Ang paggamit ng proteksiyon, proteksiyon-pandekorasyon at mga espesyal na coatings ay ginagawang posible upang malutas ang maraming mga problema, kung saan ang isang mahalagang lugar ay inookupahan ng proteksyon ng mga metal mula sa kaagnasan. Ang kaagnasan ng mga metal, ibig sabihin, ang kanilang pagkasira dahil sa electrochemical o kemikal na pagkilos ng kapaligiran, ay nagdudulot ng napakalaking pinsala sa pambansang ekonomiya. Bawat taon, bilang isang resulta ng kaagnasan, hanggang sa 10-15% ng taunang output ng metal sa anyo ng mga mahahalagang bahagi at istruktura, kumplikadong mga instrumento at makina ay nawawalan ng paggamit. Sa ilang mga kaso, ang kaagnasan ay humahantong sa mga aksidente.
Ang mga electroplated coatings ay isa sa mga epektibong pamamaraan ng proteksyon ng kaagnasan, malawak din silang ginagamit upang magbigay ng isang bilang ng mga mahahalagang espesyal na katangian sa ibabaw ng mga bahagi: nadagdagan ang katigasan at resistensya ng pagsusuot, mataas na pagpapakita, pinahusay na mga katangian ng anti-friction, conductivity ng kuryente sa ibabaw, mas madaling solderability, at, sa wakas, para lamang mapabuti ang panlabas na uri ng mga produkto.
Ang mga siyentipikong Ruso ay ang mga tagalikha ng maraming mahahalagang pamamaraan ng pagproseso ng electrochemical ng mga metal. Kaya, ang paglikha ng electroforming ay ang merito ng Academician B. S. Jacobi (1837). Ang pinakamahalagang gawain sa larangan ng electroplating ay kabilang sa mga siyentipikong Ruso na sina E. Kh. Lenz at I. M. Fedorovsky. Ang pag-unlad ng electroplating pagkatapos ng Rebolusyong Oktubre ay inextricably na nauugnay sa mga pangalan ng mga siyentipikong propesor N. T. Kudryavtsev, V. I. Liner, N. P. Fedotiev at marami pang iba.
Napakaraming trabaho ang ginawa upang gawing pamantayan at gawing normal ang mga proseso ng patong. Ang mabilis na pagtaas ng dami ng trabaho, ang mekanisasyon at automation ng mga tindahan ng electroplating ay nangangailangan ng isang malinaw na regulasyon ng mga proseso, maingat na pagpili ng mga electrolytes para sa patong, pagpili ng mga pinaka-epektibong pamamaraan para sa paghahanda ng ibabaw ng mga bahagi bago ang pagtitiwalag ng mga electroplated coatings at panghuling operasyon, pati na rin ang mga maaasahang pamamaraan para sa kontrol ng kalidad ng mga produkto. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang papel ng isang bihasang manggagawa sa electroplating ay tumataas nang husto.
Ang pangunahing layunin ng site na ito ay upang matulungan ang mga mag-aaral ng mga teknikal na paaralan sa mastering ang propesyon ng isang electroplating worker na nakakaalam ng mga modernong teknolohikal na proseso na ginagamit sa mga advanced na electroplating shop.
Ang electrolytic chromium plating ay isang epektibong paraan upang madagdagan ang wear resistance ng mga gasgas na bahagi, protektahan ang mga ito mula sa kaagnasan, pati na rin isang paraan ng proteksiyon at pandekorasyon na pagtatapos. Malaking matitipid ang ibinibigay ng chrome plating kapag nire-restore ang mga sira na bahagi. Ang proseso ng chromium plating ay malawakang ginagamit sa pambansang ekonomiya. Ang isang bilang ng mga organisasyon sa pagsasaliksik, institute, unibersidad at mga negosyong gumagawa ng makina ay nagsusumikap sa pagpapabuti nito. Ang mas mahusay na mga electrolyte at chromium plating mode ay umuusbong, ang mga pamamaraan ay binuo upang mapabuti ang mga mekanikal na katangian ng chrome parts, bilang isang resulta kung saan ang saklaw ng chromium plating ay lumalawak. Ang kaalaman sa mga pangunahing kaalaman ng modernong teknolohiya ng chromium plating ay nag-aambag sa katuparan ng mga tagubilin ng normatibo at teknikal na dokumentasyon at ang malikhaing pakikilahok ng isang malawak na hanay ng mga practitioner sa karagdagang pag-unlad ng chromium plating.
Binuo ng site ang mga isyu ng epekto ng chromium plating sa lakas ng mga bahagi, pinalawak ang paggamit ng mga mahusay na electrolytes at teknolohikal na proseso, ipinakilala ang isang bagong seksyon sa mga pamamaraan upang mapabuti ang kahusayan ng chromium plating. Ang mga pangunahing seksyon ay muling idisenyo na isinasaalang-alang ang mga pagsulong ng nporpecsivnyh sa teknolohiya ng chrome plating. Ang mga ibinigay na teknolohikal na mga tagubilin at mga disenyo ng hanging fixtures ay huwaran, paggabay sa mambabasa sa mga bagay ng pagpili ng chrome plating kondisyon at sa mga prinsipyo ng pagdidisenyo ng hanging fixtures.
Ang patuloy na pag-unlad ng lahat ng sangay ng mechanical engineering at paggawa ng instrumento ay humantong sa isang makabuluhang pagpapalawak ng larangan ng aplikasyon ng electrolytic at chemical coatings.
Sa pamamagitan ng chemical deposition ng mga metal, kasama ang galvanic metal coatings ay nilikha sa iba't ibang uri ng dielectrics: plastics, ceramics, ferrites, glass-ceramic at iba pang mga materyales. Ang paggawa ng mga bahagi mula sa mga materyales na ito na may metallized na ibabaw ay tiniyak ang pagpapakilala ng mga bagong disenyo at teknikal na solusyon, isang pagpapabuti sa kalidad ng mga produkto at isang pagbawas sa gastos ng produksyon ng mga kagamitan, makina, at mga kalakal ng consumer.
Ang mga bahaging gawa sa mga plastik na may metal coatings ay malawakang ginagamit sa industriya ng automotive, industriya ng radio engineering at iba pang sektor ng pambansang ekonomiya. Ang mga proseso ng metallization ng mga polymeric na materyales ay naging lalong mahalaga sa paggawa ng mga naka-print na circuit board, na siyang batayan ng mga modernong elektronikong aparato at mga produktong radio engineering.
Ang polyeto ay nagbibigay ng kinakailangang impormasyon tungkol sa mga proseso ng chemical-electrolytic metallization ng dielectrics, ang mga pangunahing regularidad ng chemical deposition ng mga metal ay ibinibigay. Ang mga tampok ng electrolytic coatings sa panahon ng metallization ng mga plastik ay ipinahiwatig. Ang malaking pansin ay binabayaran sa teknolohiya ng paggawa ng mga naka-print na circuit board, pati na rin ang mga pamamaraan para sa pagsusuri ng mga solusyon na ginagamit sa mga proseso ng metallization, pati na rin ang mga pamamaraan para sa kanilang paghahanda at pagwawasto.
Sa isang naa-access at nakakaaliw na paraan, ipinakilala ng site ang pisikal na kalikasan sa mga tuntunin ng mga tampok ng ionizing radiation at radioactivity, ang epekto ng iba't ibang dosis ng radiation sa mga nabubuhay na organismo, mga paraan ng proteksyon at pag-iwas sa panganib ng radiation, ang mga posibilidad ng paggamit ng radioactive isotopes sa kilalanin at gamutin ang mga sakit ng tao.
Para sa ligtas na operasyon sa mga nuclear hazardous fissile substance, ang mga parameter ng kagamitan ay dapat na mas mababa sa kritikal. Bilang mga parameter ng regulasyon para sa kaligtasan ng nuklear, ang mga sumusunod ay ginagamit: ang dami, konsentrasyon at dami ng nuclear hazardous fissile material; diameter ng kagamitan na may cylindrical na hugis; kapal ng flat layer para sa mga kagamitang hugis plato. Ang normative parameter ay itinakda batay sa pinahihintulutang parameter, na mas mababa kaysa sa kritikal at hindi dapat lumampas sa panahon ng pagpapatakbo ng kagamitan. Kasabay nito, kinakailangan na ang mga katangian na nakakaapekto sa mga kritikal na parameter ay nasa loob ng mahigpit na tinukoy na mga limitasyon. Ang mga sumusunod na wastong parameter ay ginagamit: ang bilang ng M add , volume V add , diameter D add , layer thickness t add .
Gamit ang pag-asa ng mga kritikal na parameter sa konsentrasyon ng isang nuklear na mapanganib na fissile nuclide, tinutukoy ng isa ang gayong halaga ng kritikal na parameter, sa ibaba kung saan, sa anumang konsentrasyon, ang SCRD ay imposible. Halimbawa, para sa mga solusyon ng plutonium salts at enriched uranium, ang kritikal na masa, dami, diameter ng isang walang katapusang silindro, kapal ng isang walang katapusang flat layer ay may pinakamababa sa rehiyon ng pinakamainam na pagbabawas ng bilis. Para sa mga pinaghalong metallic enriched uranium na may tubig, ang kritikal na masa, tulad ng para sa mga solusyon, ay may binibigkas na minimum sa rehiyon ng pinakamainam na pagbabawas ng bilis, at ang kritikal na dami, ang diameter ng isang walang katapusang silindro, at ang kapal ng isang walang katapusang flat layer sa mataas. ang pagpapayaman (>35%) ay may pinakamababang halaga sa kawalan ng moderator (r n / r 5 =0); para sa pagpapayaman sa ibaba 35%, ang mga kritikal na parameter ng pinaghalong may pinakamababa sa pinakamainam na pagbabawas ng bilis. Malinaw, ang mga parameter na itinakda batay sa pinakamababang kritikal na mga parameter ay nagsisiguro ng kaligtasan sa buong hanay ng konsentrasyon. Ang mga parameter na ito ay tinatawag na ligtas, ang mga ito ay mas mababa sa minimum na kritikal na mga parameter. Ang mga sumusunod na ligtas na parameter ay ginagamit: dami, konsentrasyon, dami, diameter, kapal ng layer.
Kapag tinitiyak ang kaligtasan ng nuklear ng system, ang konsentrasyon ng fissile nuclide (kung minsan ang halaga ng moderator) ay kinakailangang limitado ng pinahihintulutang parameter, habang sa parehong oras, kapag gumagamit ng ligtas na parameter, walang mga paghihigpit na ipinapataw sa konsentrasyon ( o sa dami ng moderator).
2 KRITIKAL NA MISA
Kung ang isang chain reaction ay bubuo o hindi ay depende sa kalalabasan ng kompetisyon ng apat na proseso:
(1) Ang pagbuga ng mga neutron mula sa uranium,
(2) pagkuha ng mga neutron sa pamamagitan ng uranium nang walang fission,
(3) pagkuha ng mga neutron sa pamamagitan ng mga impurities.
(4) pagkuha ng mga neutron sa pamamagitan ng uranium na may fission.
Kung ang pagkawala ng mga neutron sa unang tatlong proseso ay mas mababa sa bilang ng mga neutron na inilabas sa ikaapat, pagkatapos ay isang chain reaction ang magaganap; kung hindi ito ay imposible. Malinaw, kung sa unang tatlong proseso ay malamang, kung gayon ang labis na mga neutron na inilabas sa panahon ng fission ay hindi makakasiguro sa pagpapatuloy ng reaksyon. Halimbawa, sa kaso kung ang posibilidad ng proseso (2) (makuha sa pamamagitan ng uranium nang walang fission) ay mas malaki kaysa sa posibilidad ng pagkuha gamit ang fission, imposible ang isang chain reaction. Ang isang karagdagang kahirapan ay ipinakilala ng isotope ng natural na uranium: binubuo ito ng tatlong isotopes: 234U, 235U, at 238U, na ang mga kontribusyon ay 0.006, 0.7, at 99.3%, ayon sa pagkakabanggit. Mahalaga na ang mga probabilidad ng mga proseso (2) at (4) ay magkaiba para sa iba't ibang isotopes at iba ang nakasalalay sa neutron energy.
Upang masuri ang kumpetisyon ng iba't ibang mga proseso mula sa punto ng view ng pagbuo ng isang kadena na proseso ng nuclear fission sa isang sangkap, ang konsepto ng "kritikal na masa" ay ipinakilala.
Kritikal na masa ay ang pinakamababang masa ng fissile material na nagsisiguro sa daloy ng isang self-sustaining nuclear fission chain reaction. Ang kritikal na masa ay mas maliit, mas maikli ang kalahating buhay ng fission at mas mataas ang pagpapayaman ng gumaganang elemento na may fissile isotope.
Kritikal na masa - ang pinakamababang halaga ng fissile material na kinakailangan upang magsimula ng self-sustaining fission chain reaction. Ang neutron multiplication factor sa naturang dami ng bagay ay katumbas ng pagkakaisa.
Kritikal na masa ay ang masa ng fissile na materyal ng reaktor, na nasa isang kritikal na estado.
Mga kritikal na sukat ng isang nuclear reactor- ang pinakamaliit na sukat ng reactor core, kung saan maaari pa ring isagawa ang isang self-sustaining nuclear fuel fission reaction. Karaniwan sa ilalim ng kritikal na laki ay kunin ang kritikal na dami ng aktibong sona.
Kritikal na dami ng isang nuclear reactor- ang dami ng reactor core sa isang kritikal na estado.
Ang kamag-anak na bilang ng mga neutron na ibinubuga mula sa uranium ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagbabago ng laki at hugis. Sa isang globo, ang mga epekto sa ibabaw ay proporsyonal sa parisukat, at ang mga epekto ng volume ay proporsyonal sa cube ng radius. Ang pagtakas ng mga neutron mula sa uranium ay isang epekto sa ibabaw, depende sa laki ng ibabaw; Ang pagkuha na may fission ay nangyayari sa buong volume na inookupahan ng materyal, at samakatuwid ay
volumetric na epekto. Kung mas malaki ang halaga ng uranium, mas maliit ang posibilidad na ang paglabas ng mga neutron mula sa dami ng uranium ay mangingibabaw sa mga pagkuha na may fission at maiwasan ang isang chain reaction. Ang pagkawala ng mga neutron sa non-fission captures ay isang bulk effect, katulad ng pagpapalabas ng mga neutron sa fission capture, kaya ang pagtaas ng laki ay hindi nagbabago sa kanilang relatibong kahalagahan.
Ang mga kritikal na sukat ng isang aparato na naglalaman ng uranium ay maaaring tukuyin bilang ang mga sukat kung saan ang bilang ng mga neutron na inilabas sa panahon ng fission ay eksaktong katumbas ng pagkawala ng mga ito dahil sa paglabas at pagkuha na hindi sinamahan ng fission. Sa madaling salita, kung ang mga sukat ay mas mababa sa kritikal, kung gayon, sa pamamagitan ng kahulugan, ang isang chain reaction ay hindi maaaring bumuo.
Ang mga kakaibang isotopes lamang ang maaaring bumuo ng isang kritikal na masa. 235 U lamang ang matatagpuan sa kalikasan, at 239 Pu at 233 U ay artipisyal, sila ay nabuo sa isang nuclear reactor (bilang resulta ng neutron capture ng 238 U nuclei
at 232 Th na sinusundan ng dalawang kasunod na β-decays).
AT sa natural na uranium, ang isang fission chain reaction ay hindi maaaring bumuo ng anumang halaga ng uranium, gayunpaman, sa isotopes tulad ng Ang proseso ng 235 U at 239 Pu chain ay medyo madali. Sa pagkakaroon ng isang neutron moderator, ang isang chain reaction ay nangyayari din sa natural na uranium.
Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagpapatupad ng isang chain reaction ay ang pagkakaroon ng isang sapat na malaking halaga ng fissile na materyal, dahil sa mga sample ng maliliit na sukat, karamihan sa mga neutron ay lumilipad sa sample nang hindi tumatama sa anumang nucleus. Ang isang chain reaction ng isang nuclear explosion ay nangyayari kapag
fissile na materyal ng ilang kritikal na masa.
Hayaang magkaroon ng isang piraso ng bagay na may kakayahang mag-fission, halimbawa, 235 U, kung saan pumapasok ang isang neutron. Ang neutron na ito ay maaaring maging sanhi ng fission, o ito ay walang silbi na hinihigop ng substansiya, o, kapag nagkalat, ay lalabas sa panlabas na ibabaw. Mahalaga kung ano ang mangyayari sa susunod na yugto - bababa ba o bababa ang average na bilang ng mga neutron, i.e. humina o bumuo ng isang chain reaction, i.e. kung ang sistema ay nasa subcritical o supercritical (explosive) na estado. Dahil ang paglabas ng mga neutron ay kinokontrol ng laki (para sa isang bola, sa pamamagitan ng radius), ang konsepto ng kritikal na sukat (at masa) ay lumitaw. Para umunlad ang pagsabog, dapat na mas malaki ang sukat kaysa sa kritikal.
Ang kritikal na laki ng isang fissile system ay maaaring matantya kung ang haba ng neutron path sa fissile na materyal ay kilala.
Ang neutron, na lumilipad sa substance, ay paminsan-minsan ay bumabangga sa nucleus, tila nakikita ang cross section nito. Ang laki ng cross section ng core σ=10-24 cm2 (barn). Kung ang N ay ang bilang ng nuclei sa isang cubic centimeter, ang kumbinasyong L =1/N σ ay nagbibigay ng mean neutron path na may kinalaman sa nuclear reaction. Ang haba ng neutron path ay ang tanging dimensional na halaga na maaaring magsilbing panimulang punto para sa pagsusuri ng kritikal na laki. Sa anumang pisikal na teorya, ang mga pamamaraan ng pagkakatulad ay ginagamit, na, sa turn, ay binuo mula sa walang sukat na mga kumbinasyon ng mga dimensyon na dami, mga katangian ng sistema at bagay. Kaya walang dimension
ang numero ay ang ratio ng radius ng isang piraso ng fissile na materyal sa haba ng landas ng mga neutron sa loob nito. Kung ipagpalagay natin na ang walang sukat na numero ay nasa pagkakasunud-sunod ng pagkakaisa, at ang haba ng landas sa karaniwang halaga na N = 1023, L = 10 cm
(para sa σ = 1) (kadalasan ang σ ay karaniwang mas mataas kaysa sa 1, kaya ang kritikal na masa ay mas mababa kaysa sa aming pagtatantya). Ang kritikal na masa ay nakasalalay sa cross section ng fission reaction ng isang partikular na nuclide. Kaya, upang lumikha ng isang atomic bomb, humigit-kumulang 3 kg ng plutonium o 8 kg ng 235 U (na may isang implosive scheme at sa kaso ng purong 235 U) ay kinakailangan. linya sa aming tantiya
R \u003d L \u003d 10 cm).
Kumuha tayo ngayon ng isang mas mahigpit na formula para sa pagkalkula ng kritikal na sukat ng isang piraso ng fissile na materyal.
Tulad ng nalalaman, ang pagkabulok ng isang uranium nucleus ay gumagawa ng ilang mga libreng neutron. Ang ilan sa kanila ay umalis sa sample, at ang ilan ay nasisipsip ng ibang nuclei, na nagiging sanhi ng kanilang fission. Ang isang chain reaction ay nangyayari kung ang bilang ng mga neutron sa isang sample ay nagsimulang lumaki tulad ng isang avalanche. Ang neutron diffusion equation ay maaaring gamitin upang matukoy ang kritikal na masa:
∂C |
D C + β C |
||
∂t |
|||
kung saan ang C ay ang neutron concentration, β>0 ay ang neutron multiplication reaction rate constant (katulad ng radioactive decay constant ay may dimensyon na 1/sec, D ay ang neutron diffusion coefficient,
Hayaang maging spherical ang sample na may radius R. Pagkatapos ay kailangan nating maghanap ng solusyon sa equation (1) na nakakatugon sa kondisyon ng hangganan: C (R,t )=0.
Gawin natin ang pagbabago C = ν e β t , pagkatapos
∂C |
∂ν |
||||||||||||||||||||||||||||||||
v = D |
+ βν e |
||||||||||||||||||||||||||||||||
∂t |
∂t |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Nakuha namin ang klasikal na equation ng pagpapadaloy ng init: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
∂ν |
Dv |
||||||||||||||||||||||||||||||||
∂t |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Ang solusyon sa equation na ito ay kilala |
π 2 n 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ν(r, t)= |
kasalanan n re |
||||||||||||||||||||||||||||||||
π 2 n |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
β − |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
C(r, t) = |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
kasalanan n re |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
r n = 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Ang chain reaction ay mapupunta sa ilalim ng kondisyon (iyon ay, |
C(r, t) |
t →∞ → ∞ ) na para sa kahit isa n ang coefficient in |
|||||||||||||||||||||||||||||||
positibo ang exponent. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Kung β − π 2 n 2 D > 0, |
pagkatapos ay β > π 2 n 2 D at ang kritikal na radius ng globo: |
R = n |
|||||||||||||||||||||||||||||||
Kung π |
≥ R , kung gayon para sa anumang n walang lumalagong exponent |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Kung π |
< R , то хотя бы при одном n мы получим растущую экспоненту. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Nililimitahan namin ang aming sarili sa unang miyembro ng serye, n = 1: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
R = π |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritikal na masa: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
M = ρ V = ρ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Ang pinakamababang halaga ng radius ng bola kung saan nangyayari ang isang chain reaction ay tinatawag
kritikal na radius , at ang masa ng katumbas na bola ay kritikal na masa.
Ang pagpapalit ng halaga para sa R , nakukuha namin ang formula para sa pagkalkula ng kritikal na masa:
M cr = ρπ 4 4 D 2 (9) 3 β
Ang halaga ng kritikal na masa ay depende sa hugis ng sample, ang neutron multiplication factor at ang neutron diffusion coefficient. Ang kanilang pagpapasiya ay isang kumplikadong pang-eksperimentong problema, samakatuwid ang nagresultang pormula ay ginagamit upang matukoy ang ipinahiwatig na mga coefficient, at ang mga kalkulasyon na isinagawa ay patunay ng pagkakaroon ng isang kritikal na masa.
Ang papel na ginagampanan ng laki ng sample ay halata: sa pagpapababa ng laki, ang porsyento ng mga neutron na ibinubuga sa pamamagitan ng ibabaw nito ay tumataas, upang sa maliit (sa ibaba kritikal!) na mga sukat ng sample, ang isang chain reaction ay nagiging imposible kahit na may kanais-nais na ratio sa pagitan ng mga proseso ng pagsipsip at produksyon ng mga neutron.
Para sa mataas na enriched uranium, ang kritikal na masa ay humigit-kumulang 52 kg, para sa plutonium na may grade na armas, 11 kg. Ang mga dokumento ng regulasyon sa proteksyon ng mga nukleyar na materyales mula sa pagnanakaw ay nagpapahiwatig ng mga kritikal na masa: 5 kg ng 235 U o 2 kg ng plutonium (para sa implosion scheme ng atomic bomb). Para sa iskema ng kanyon, ang mga kritikal na masa ay mas malaki. Sa batayan ng mga halagang ito, ang intensity ng proteksyon ng mga fissile substance mula sa mga pag-atake ng terorista ay binuo.
Magkomento. Ang kritikal na masa ng isang 93.5% enriched uranium metal system (93.5% 235 U; 6.5% 238 U) ay 52 kg na walang reflector at 8.9 kg kapag ang system ay napapalibutan ng beryllium oxide neutron reflector. Ang kritikal na masa ng isang may tubig na solusyon ng uranium ay humigit-kumulang 5 kg.
Ang halaga ng kritikal na masa ay nakasalalay sa mga katangian ng sangkap (tulad ng fission at radiation capture cross section), sa density, dami ng impurities, hugis ng produkto, at gayundin sa kapaligiran. Halimbawa, ang pagkakaroon ng mga neutron reflector ay maaaring lubos na mabawasan ang kritikal na masa. Para sa isang partikular na materyal na fissile, ang dami ng materyal na bumubuo sa kritikal na masa ay maaaring mag-iba nang malaki at depende sa density, mga katangian (uri ng materyal at kapal) ng reflector, at ang kalikasan at porsyento ng anumang inert diluents (tulad ng oxygen sa uranium oxide, 238 U sa bahagyang pinayaman na 235 U o mga impurities ng kemikal).
Para sa mga layunin ng paghahambing, narito ang mga kritikal na masa ng mga bola na walang reflector para sa ilang uri ng mga materyales na may ilang karaniwang density.
Para sa paghahambing, binibigyan namin ang mga sumusunod na halimbawa ng kritikal na masa: 10 kg 239 Pu, metal sa alpha phase
(densidad 19.86 g/cm3); 52 kg 94% 235 U (6% 238 U), metal (density 18.72 g/cm3); 110 kg UO2 (94% 235 U)
sa isang density sa mala-kristal na anyo ng 11 g/cm3; 35 kg PuO2 (94% 239 Pu) sa density sa mala-kristal
sa anyo ng 11.4 g/cm3. Ang mga solusyon ng mga asin ng purong fissile nuclides sa tubig na may water neutron reflector ay may pinakamababang kritikal na masa. Para sa 235 U ang kritikal na masa ay 0.8 kg, para sa 239 Pu ito ay 0.5 kg, para sa 251 Cf ito ay
Ang kritikal na masa M ay nauugnay sa kritikal na haba l: M l x , kung saan ang x ay nakasalalay sa hugis ng sample at mula 2 hanggang 3. Ang pagdepende sa hugis ay nauugnay sa pagtagas ng mga neutron sa ibabaw: mas malaki ang ibabaw, mas malaki ang critical mass. Ang sample na may pinakamababang kritikal na masa ay spherical. Tab. 5. Pangunahing tinantyang katangian ng mga purong isotopes na may kakayahang nuclear fission
Mga neutron |
||||||||
Resibo |
mapanganib |
Densidad |
Temperatura |
Pagwawaldas ng init |
kusang-loob |
|||
kalahating buhay |
||||||||
(pinagmulan) |
g/cm³ |
punto ng pagkatunaw ° С |
||||||
T 1/2 |
105 (kg s) |
|||||||
231Pa |
||||||||
232U |
Naka-on ang reactor |
|||||||
mga neutron |
||||||||
233U |
||||||||
235U |
Natural |
7.038×108 taon |
||||||
236U |
2.3416×107 taon? kg |
|||||||
237Np |
2.14×107 taon |
|||||||
236Pu |
||||||||
238Pu |
||||||||
239Pu |
||||||||
240Pu |
||||||||
241Pu |
||||||||
242Pu |
||||||||
241Am |
||||||||
242mAm |
||||||||
243mAm |
||||||||
243Am |
||||||||
243cm |
||||||||
244cm |
||||||||
245cm |
||||||||
246cm |
||||||||
247cm |
1.56×107 taon |
|||||||
248cm |
||||||||
249Cf |
||||||||
250Cf |
||||||||
251Cf |
||||||||
252Cf |
||||||||
Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga kritikal na parameter ng isotopes ng ilang mga elemento. Magsimula tayo sa uranium.
Tulad ng paulit-ulit na nabanggit, ang 235 U (0.72% clarke) ay partikular na kahalagahan, dahil ito ay na-fission sa ilalim ng pagkilos ng mga thermal neutron (σ f = 583 barn), habang naglalabas ng "thermal energy na katumbas" na 2 × 107 kWh / k. Dahil, bilang karagdagan sa α-decay, ang 235 U ay kusang naghahati (T 1/2 \u003d 3.5 × 1017 taon), ang mga neutron ay palaging naroroon sa masa ng uranium, na nangangahulugan na posible na lumikha ng mga kondisyon para sa paglitaw ng isang self-sustaining fission chain reaction. Para sa metallic uranium na may pagpapayaman na 93.5%, ang kritikal na masa ay: 51 kg na walang reflector; 8.9 kg na may beryllium oxide reflector; 21.8 kg na may full water baffle. Ang mga kritikal na parameter ng homogenous mixtures ng uranium at mga compound nito ay ibinibigay sa
Mga kritikal na parameter ng plutonium isotopes: 239 Pu: M cr = 9.6 kg, 241 Pu: M cr = 6.2 kg, 238 Pu: M cr = mula 12 hanggang 7.45 kg. Ang pinakamalaking interes ay ang mga pinaghalong isotopes: 238 Pu, 239 Pu, 240 Pu, 241 Pu. Ang mataas na tiyak na paglabas ng enerhiya ng 238 Pu ay humahantong sa oksihenasyon ng metal sa hangin; samakatuwid, ito ay malamang na gamitin sa anyo ng mga oxide. Sa pagtanggap ng 238 Pu, ang kasamang isotope ay 239 Pu. Tinutukoy ng ratio ng mga isotopes na ito sa halo ang parehong halaga ng mga kritikal na parameter at ang kanilang pag-asa sa pagbabago ng nilalaman ng moderator. Ang iba't ibang mga pagtatantya ng kritikal na masa para sa isang bare metal sphere na 238 Pu ay nagbibigay ng mga halaga mula 12 hanggang 7.45 kg kumpara sa kritikal na masa para sa 239 Pu na 9.6 kg. Dahil ang 239 Pu nucleus ay naglalaman ng isang kakaibang bilang ng mga neutron, ang kritikal na masa ay bababa kapag ang tubig ay idinagdag sa system. Ang kritikal na masa ng 238 Pu ay tumataas sa pagdaragdag ng tubig. Para sa pinaghalong isotopes na ito, ang netong epekto ng pagdaragdag ng tubig ay nakasalalay sa ratio ng isotope. Kapag ang mass content ng 239 Pu ay 37% o mas kaunti, ang kritikal na masa ng pinaghalong 239 Pu at 238 Pu isotopes ay hindi bumababa kapag ang tubig ay idinagdag sa system. Sa kasong ito, ang pinahihintulutang halaga ng 239 Pu-238 Pu dioxide ay 8 kg. Kasama ang iba
ratios ng 238 Pu at 239 Pu dioxides, ang pinakamababang halaga ng kritikal na masa ay nag-iiba mula 500 g para sa purong 239 Pu hanggang 24.6 kg para sa purong 238 Pu.
Tab. Fig. 6. Pag-asa ng kritikal na masa at kritikal na dami ng uranium sa 235 U na pagpapayaman.
Tandaan. I - homogenous na halo ng metal na uranium at tubig; II - homogenous na pinaghalong uranium dioxide at tubig; III - solusyon ng uranyl fluoride sa tubig; IV - solusyon ng uranyl nitrate sa tubig. * Nakuha ang data gamit ang graphical interpolation.
Ang isa pang isotope na may kakaibang bilang ng mga neutron ay 241 Pu. Ang pinakamababang halaga ng kritikal na masa para sa 241 Pu ay nakamit sa may tubig na mga solusyon sa isang konsentrasyon na 30 g/l at 232 kg. Sa pagtanggap ng 241 Pu mula sa irradiated fuel, ito ay palaging sinasamahan ng 240 Pu, na hindi lalampas sa nilalaman nito. Sa pantay na ratio ng mga nuclides sa isang pinaghalong isotopes, ang pinakamababang kritikal na masa na 241 Pu ay lumampas sa kritikal na masa na 239 Pu. Samakatuwid, may paggalang sa pinakamababang kritikal na masa, ang 241 Pu isotope sa
Ang 239 Pu ay maaaring palitan ng 239 Pu kung ang pinaghalong isotopes ay naglalaman ng pantay na halaga
241 Pu at 240 Pu.
Tab. 7. Mga pinakamababang kritikal na parameter ng uranium na may 100% na pagpapayaman sa 233 U.
Isaalang-alang natin ngayon ang mga kritikal na katangian ng americium isotopes. Ang pagkakaroon ng 241 Am at 243 Am isotopes sa pinaghalong nagpapataas ng kritikal na masa ng 242 m Am. Para sa mga may tubig na solusyon, mayroong isotope ratio kung saan ang sistema ay palaging subcritical. Kapag ang mass content ng 242 m Am sa isang halo ng 241 Am at 242 m Am ay mas mababa sa 5%, ang sistema ay nananatiling subcritical hanggang sa konsentrasyon ng americium sa mga solusyon at mekanikal na mixtures ng dioxide na may tubig na katumbas ng 2500 g/l. Ang 243 Am na may halong 242m Am ay tumataas din
ang kritikal na masa ng pinaghalong, ngunit sa mas mababang lawak, dahil ang thermal neutron capture cross section para sa 243 Am ay isang order ng magnitude na mas mababa kaysa doon para sa 241 Am
Tab. 8. Mga kritikal na parameter ng homogenous plutonium (239 Pu+240 Pu) spherical assemblies.
Tab. 9. Pagdepende sa kritikal na masa at volume para sa mga plutonium compound* sa isotopic na komposisyon ng plutonium
* Ang pangunahing nuclide ay 94 239 Pu.
Tandaan. I - homogenous na halo ng metal na plutonium at tubig; II - homogenous na pinaghalong plutonium dioxide at tubig; III homogenous na pinaghalong plutonium oxalate at tubig; IV - solusyon ng plutonium nitrate sa tubig.
Tab. Fig. 10. Pag-asa ng pinakamababang kritikal na masa na 242 m Am sa nilalaman nito sa pinaghalong 242 m Am at 241 Am (ang kritikal na masa ay kinakalkula para sa AmO2 + H2 O sa spherical geometry na may reflector ng tubig):
Kritikal na masa 242 m Am, g |
|
Sa isang maliit na bahagi ng masa na 245 Cm, dapat itong isaalang-alang na ang 244 Cm ay mayroon ding isang may hangganan na kritikal na masa sa mga system na walang mga moderator. Ang iba pang mga isotopes ng curium na may kakaibang bilang ng mga neutron ay may pinakamababang kritikal na masa ng ilang beses na mas mataas sa 245 Cm. Sa pinaghalong CmO2 + H2O, ang 243 Cm isotope ay may pinakamababang kritikal na masa na humigit-kumulang 108 g, at 247 Cm - humigit-kumulang 1170 g.
kritikal na masa, maaari nating ipagpalagay na ang 1 g ng 245 Cm ay katumbas ng 3 g ng 243 Cm o 30 g ng 247 Cm. Minimum na kritikal na masa 245 Cm, g, depende sa nilalaman ng 245 Cm sa isang halo ng 244 Cm at 245 Cm isotopes para sa СmО2 +
Ang H2O ay inilarawan nang maayos ng formula
M cr = 35.5 + |
||||
ξ + 0.003 |
||||
kung saan ang ξ ay ang mass fraction na 245 Cm sa pinaghalong curium isotopes.
Ang kritikal na masa ay nakasalalay sa cross section ng reaksyon ng fission. Kapag gumagawa ng mga armas, lahat ng uri ng mga trick ay maaaring mabawasan ang kritikal na masa na kinakailangan para sa isang pagsabog. Kaya, upang lumikha ng isang atomic bomb, 8 kg ng uranium-235 ay kinakailangan (na may isang implosion scheme at sa kaso ng purong uranium-235; kapag gumagamit ng 90% uranium-235 at may isang stem scheme ng isang atomic bomb, hindi bababa sa 45 kg ng armas-grade uranium ay kinakailangan). Ang kritikal na masa ay maaaring makabuluhang bawasan sa pamamagitan ng pagpaligid sa sample ng fissile na materyal na may isang layer ng materyal na sumasalamin sa mga neutron, tulad ng beryllium o natural na uranium. Ibinabalik ng reflector ang isang makabuluhang bahagi ng mga neutron na ibinubuga sa ibabaw ng sample. Halimbawa, kung gumamit ka ng reflector na 5 cm ang kapal, na gawa sa mga materyales tulad ng uranium, iron, graphite, ang critical mass ay kalahati ng critical mass ng "bare ball". Ang mga makapal na reflector ay nagbabawas sa kritikal na masa. Lalong epektibo ang Beryllium, na nagbibigay ng kritikal na masa na 1/3 ng karaniwang kritikal na masa. Ang thermal neutron system ay may pinakamalaking kritikal na dami at pinakamaliit na kritikal na masa.
Ang isang mahalagang papel ay ginampanan ng antas ng pagpapayaman sa fissile nuclide. Ang natural na uranium na naglalaman ng 0.7% 235 U ay hindi maaaring gamitin para sa paggawa ng mga atomic na armas, dahil ang natitirang bahagi ng uranium (238 U) ay masinsinang sumisipsip ng mga neutron, na pumipigil sa proseso ng kadena mula sa pagbuo. Samakatuwid, ang mga isotopes ng uranium ay dapat na paghiwalayin, na isang kumplikado at matagal na gawain. Ang paghihiwalay ay kailangang isagawa sa antas ng pagpapayaman sa 235 U sa itaas ng 95%. Kasama ang paraan, ito ay kinakailangan upang mapupuksa ang mga impurities ng mga elemento na may mataas na neutron capture cross section.
Magkomento. Sa paghahanda ng armas-grade uranium, hindi lamang nila inaalis ang mga hindi kinakailangang impurities, ngunit pinapalitan ang mga ito ng iba pang mga impurities na nag-aambag sa proseso ng kadena, halimbawa, ipinakilala nila ang mga elemento - neutron breeders.
Ang antas ng uranium enrichment ay may malaking epekto sa halaga ng kritikal na masa. Halimbawa, ang kritikal na masa ng uranium na pinayaman ng 235 U 50% ay 160 kg (3 beses ang masa ng 94% na uranium), at ang kritikal na masa ng 20% uranium ay 800 kg (iyon ay, ~15 beses na mas malaki kaysa sa kritikal. mass 94% uranium). Ang mga katulad na koepisyent ng pag-asa sa antas ng pagpapayaman ay naaangkop sa uranium oxide.
Ang kritikal na masa ay inversely proportional sa parisukat ng density ng materyal, M hanggang ~1/ρ 2, . Kaya, ang kritikal na masa ng metallic plutonium sa delta phase (density 15.6 g/cm3) ay 16 kg. Ang sitwasyong ito ay isinasaalang-alang kapag nagdidisenyo ng isang compact atomic bomb. Dahil ang posibilidad ng pagkuha ng neutron ay proporsyonal sa konsentrasyon ng nuclei, ang pagtaas sa density ng sample, halimbawa, bilang isang resulta ng compression nito, ay maaaring humantong sa hitsura ng isang kritikal na estado sa sample. Sa mga nuclear explosive device, ang isang masa ng fissile na materyal na nasa isang ligtas na subcritical na estado ay inililipat sa isang explosive supercritical na estado gamit ang isang direktang pagsabog na sumasailalim sa singil sa isang mataas na antas ng compression.
Allowance para sa mga mamamayan "Ingat! Radiation"
atomic fission
Ang fission ng nuclei ng mga atom ay isang kusang, o sa ilalim ng pagkilos ng mga neutron, na hinahati ang nucleus ng isang atom sa 2 humigit-kumulang pantay na bahagi, sa dalawang "fragment".
Ang mga fragment ay dalawang radioactive isotopes ng mga elemento sa gitnang bahagi ng talahanayan ni D. I. Mendeleev, mula sa humigit-kumulang tanso hanggang sa gitna ng mga elemento ng lanthanide (samarium, europium).
Sa panahon ng fission, 2-3 dagdag na neutron ang ibinubuga at ang labis na enerhiya ay inilabas sa anyo ng gamma quanta, higit pa kaysa sa panahon ng radioactive decay. Kung ang isang pagkilos ng radioactive decay ay karaniwang tumutukoy sa isang gamma-quantum, kung gayon para sa 1 pagkilos ng fission ay mayroong 8-10 gamma-quanta! Bilang karagdagan, ang mga lumilipad na fragment ay may malaking kinetic energy (bilis), na nagiging init.
Ang mga ibinubuga na neutron ay maaaring maging sanhi ng fission ng dalawa o tatlong magkatulad na nuclei kung sila ay malapit at kung ang mga neutron ay tumama sa kanila.
Kaya, nagiging posible na ipatupad ang isang sumasanga, nagpapabilis ng chain reaction ng fission ng atomic nuclei na may pagpapakawala ng isang malaking halaga ng enerhiya.
Kung ang reaksyon ng kadena ay pinananatiling nasa ilalim ng kontrol, ang pag-unlad nito ay kinokontrol, hindi pinapayagan na mapabilis at ang inilabas na enerhiya (init) ay patuloy na inalis, kung gayon ang enerhiya na ito ("atomic energy") ay maaaring gamitin para sa pagpainit o para sa pagbuo ng kuryente. . Isinasagawa ito sa mga nuclear reactor, sa mga nuclear power plant.
Kung ang chain reaction ay pinapayagang umunlad nang hindi makontrol, pagkatapos ay isang atomic (nuclear) na pagsabog ang magaganap. Isa na itong armas nukleyar.
Sa kalikasan, mayroon lamang isang elemento ng kemikal - uranium, na mayroon lamang isang fissile isotope - uranium-235. Ito ay armas-grade uranium. At ang isotope na ito sa natural na uranium ay 0.7%, iyon ay, 7 kg lamang bawat tonelada! Ang natitirang 99.3% (993 kg bawat tonelada) ay isang non-fissile isotope - uranium-238. Gayunpaman, mayroong isa pang isotope - uranium-234, ngunit ito ay 0.006% lamang (60 gramo bawat tonelada).
Ngunit sa isang ordinaryong uranium nuclear reactor, mula sa non-fissile ("non-weapon-grade") uranium-238, sa ilalim ng pagkilos ng mga neutron (neutron activation!) ang natural na nagaganap na elementong plutonium. Sa kasong ito, ang isang fissile isotope ng plutonium ay agad na nabuo - plutonium-239. Ito ay armas-grade plutonium.
Ang fission ng atomic nuclei ay ang kakanyahan, ang batayan ng atomic weapons at atomic energy.
Ang kritikal na masa ay ang dami ng isotope ng armas kung saan ang mga neutron na inilabas sa panahon ng kusang fission ng nuclei ay hindi lumilipad palabas, ngunit nahuhulog sa kalapit na nuclei at nagiging sanhi ng kanilang artipisyal na fission.
Ang kritikal na masa ng metal na uranium-235 ay 52 kg. Ito ay isang bola na may diameter na 18 cm.
Ang kritikal na masa ng metal na plutonium-239 ay 11 kg (at ayon sa ilang mga publikasyon - 9 o kahit na 6 kg). Ito ay isang bola na may diameter na mga 9-10 cm.
Kaya, ngayon ang sangkatauhan ay may dalawang fissile, armas-grade isotopes: uranium-235 at plutonium-239. Ang pagkakaiba lamang sa pagitan nila ay, una, ang uranium ay mas angkop para sa paggamit sa nuclear energy: pinapayagan ka nitong kontrolin ang chain reaction nito, at pangalawa, ito ay hindi gaanong epektibo para sa isang hindi makontrol na chain reaction - isang atomic na pagsabog: ito ay may mas mababang mapabilis ang kusang nuclear fission at mas kritikal na masa. At ang plutonium na may gradong armas, sa kabaligtaran, ay mas angkop para sa mga sandatang nuklear: mayroon itong mataas na rate ng kusang nuclear fission at mas mababang kritikal na masa. Hindi pinapayagan ng Plutonium-239 ang maaasahang kontrol sa chain reaction nito at samakatuwid ay hindi pa nakakahanap ng malawak na aplikasyon sa nuclear power engineering, sa mga nuclear reactor.
Iyon ang dahilan kung bakit ang lahat ng mga problema sa armas-grade uranium ay nalutas sa loob ng ilang taon, at ang mga pagtatangka na gamitin ang plutonium sa nuclear power ay nagpapatuloy hanggang ngayon - sa loob ng higit sa 60 taon.
Kaya, dalawang taon pagkatapos ng pagtuklas ng uranium fission, ang unang uranium nuclear reactor sa mundo ay inilunsad (Disyembre 1942, Enrico Fermi, USA), at makalipas ang dalawa at kalahating taon (noong 1945) pinasabog ng mga Amerikano ang unang bomba ng uranium.
At sa plutonium... Ang unang bomba ng plutonium ay pinasabog noong 1945, iyon ay, humigit-kumulang apat na taon matapos itong matuklasan bilang isang kemikal na elemento at ang pagtuklas ng fission nito. Bukod dito, para dito kailangan munang bumuo ng uranium nuclear reactor, gumawa ng plutonium sa reaktor na ito mula sa uranium-238, pagkatapos ay ihiwalay ito sa irradiated uranium, pag-aralan nang mabuti ang mga katangian nito, at gumawa ng bomba. Binuo, ihiwalay, ginawa. Ngunit ang pag-uusap tungkol sa posibilidad ng paggamit ng plutonium bilang isang nuclear fuel sa plutonium nuclear reactors ay nanatiling usapan, at nanatili ito sa loob ng higit sa 60 taon.
Ang proseso ng fission ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng isang "kalahating panahon".
Sa unang pagkakataon, ang mga yugto ng kalahating buhay ay tinantya ni K. A. Petrzhak at G. I. Flerov noong 1940.
Para sa parehong uranium at plutonium, sila ay napakalaki. Kaya, ayon sa iba't ibang mga pagtatantya, ang uranium-235 ay may kalahating buhay na humigit-kumulang 10 ^ 17 (o 10 ^ 18 taon (Physical Encyclopedic Dictionary); ayon sa iba pang mga mapagkukunan - 1.8 10 ^ 17 taon. At para sa plutonium-239 (ayon sa sa parehong diksyunaryo) ay makabuluhang mas mababa - humigit-kumulang 10 ^ 15.5 taon; ayon sa iba pang mga mapagkukunan - 4 10 ^ 15 taon.
Para sa paghahambing, alalahanin ang kalahating buhay (T 1/2). Kaya para sa U-235 ito ay "lamang" 7.038 10 ^ 8 taon, at para sa Pu-239 ito ay mas mababa pa - 2.4 10 ^ 4 na taon
Sa pangkalahatan, ang nuclei ng maraming mabibigat na atomo ay maaaring hatiin, simula sa uranium. Ngunit pinag-uusapan natin ang tungkol sa dalawang pangunahing, na naging malaking praktikal na kahalagahan sa loob ng higit sa 60 taon. Ang iba ay higit na puro siyentipikong interes.
Saan nagmula ang radionuclides
Ang mga radionuclides ay nakukuha mula sa tatlong pinagmumulan (tatlong paraan).
Ang unang pinagmulan ay kalikasan. Ito ay likas na radionuclides, na nakaligtas, ay nakaligtas hanggang sa ating panahon mula sa sandali ng kanilang pagbuo (marahil, mula sa panahon ng pagbuo ng solar system o Uniberso), dahil mayroon silang mahabang kalahating buhay, na nangangahulugan na ang kanilang buhay ay mahaba. Naturally, mas kaunti sa kanila kaysa noong una. Ang mga ito ay nakuha mula sa natural na hilaw na materyales.
Ang pangalawa at pangatlong mapagkukunan ay artipisyal.
Ang mga artipisyal na radionuclides ay nabuo sa dalawang paraan.
Una- fragmentation radionuclides, na nabuo bilang resulta ng fission ng nuclei ng mga atomo. Ito ay "mga fragment ng fission". Naturally, karamihan sa mga ito ay nabuo sa mga nuclear reactor para sa iba't ibang layunin, kung saan ang isang kinokontrol na reaksyon ng kadena ay isinasagawa, pati na rin sa pagsubok ng mga sandatang nuklear (uncontrolled chain reaction). Ang mga ito ay matatagpuan sa irradiated uranium na kinukuha mula sa mga reaktor ng militar (mula sa mga "industrial reactors"), at sa napakalaking dami sa ginastos na nuclear fuel (SNF) na nakuha mula sa mga power reactor ng mga nuclear power plant.
Noong nakaraan, nakuha nila ang natural na kapaligiran sa panahon ng mga pagsubok sa nuklear at pagproseso ng irradiated uranium. Ngayon ay patuloy silang nakakakuha sa panahon ng pagproseso (regeneration) ng ginastos na nuclear fuel, pati na rin sa panahon ng mga aksidente sa nuclear power plant, sa mga reactor. Kung kinakailangan, sila ay nakuha mula sa irradiated uranium, at ngayon mula sa ginastos na nuclear fuel.
Ang mga pangalawa ay radionuclides ng pinagmulan ng activation. Ang mga ito ay nabuo mula sa ordinaryong matatag na isotopes bilang isang resulta ng pag-activate, iyon ay, kapag ang isang subatomic na particle ay pumasok sa nucleus ng isang matatag na atom, bilang isang resulta kung saan ang matatag na atom ay nagiging radioactive. Sa karamihan ng mga kaso, ang naturang projectile particle ay isang neutron. Samakatuwid, upang makakuha ng mga artipisyal na radionuclides, ang paraan ng pag-activate ng neutron ay karaniwang ginagamit. Binubuo ito sa katotohanan na ang isang matatag na isotope ng anumang elemento ng kemikal sa anumang anyo (metal, asin, kemikal na tambalan) ay inilalagay sa reactor core para sa isang tiyak na oras. At dahil ang isang malaking bilang ng mga neutron ay ginawa sa reactor core bawat segundo, samakatuwid, ang lahat ng mga kemikal na elemento na nasa core o malapit dito ay unti-unting nagiging radioactive. Ang mga elementong iyon na natunaw sa tubig na nagpapalamig ng reaktor ay isinaaktibo din.
Ang paraan ng pagbobomba ng isang matatag na isotope sa elementarya na particle accelerators na may mga proton, electron, atbp. ay hindi gaanong karaniwang ginagamit.
Ang radionuclides ay natural - ng natural na pinanggalingan at artipisyal - ng fragmentation at activation na pinanggalingan. Ang isang hindi gaanong halaga ng radionuclides ng pinagmulan ng fragmentation ay palaging umiiral sa natural na kapaligiran, dahil nabuo ang mga ito bilang isang resulta ng kusang fission ng uranium-235 nuclei. Ngunit napakakaunti sa kanila na hindi posible na makita ang mga ito sa mga modernong paraan ng pagsusuri.
Ang bilang ng mga neutron sa core ng iba't ibang uri ng mga reactor ay ang mga 10^14 na neutron ay lumilipad sa anumang seksyon ng 1cm^2 sa anumang punto sa core sa loob ng 1 segundo.
Pagsukat ng ionizing radiation. Mga Kahulugan
Ito ay hindi palaging maginhawa at kapaki-pakinabang upang makilala lamang ang mga pinagmumulan ng ionizing radiation (SIR) at ang kanilang aktibidad lamang (ang bilang ng mga kaganapan sa pagkabulok). At ang punto ay hindi lamang ang aktibidad ay maaaring masukat, bilang isang panuntunan, sa ilalim lamang ng mga nakatigil na kondisyon sa napaka kumplikadong mga pag-install. Ang pangunahing bagay ay na sa isang solong pagkilos ng pagkabulok ng iba't ibang mga isotopes, ang mga particle ng iba't ibang kalikasan ay maaaring mabuo, maraming mga particle at gamma quanta ay maaaring mabuo nang sabay-sabay. Sa kasong ito, ang enerhiya, at dahil dito, ang kakayahang mag-ionize ng iba't ibang mga particle ay magkakaiba. Samakatuwid, ang pangunahing tagapagpahiwatig para sa pagkilala sa IRS ay ang pagtatasa ng kanilang kakayahang mag-ionize, iyon ay (sa wakas) ang enerhiya na nawala sa kanila kapag dumadaan sa isang sangkap (medium) at kung saan ay hinihigop ng sangkap na ito.
Kapag sinusukat ang ionizing radiation, ginagamit ang konsepto ng dosis, at kapag tinatasa ang kanilang epekto sa mga biological na bagay, ginagamit ang mga kadahilanan ng pagwawasto. Pangalanan natin sila, magbigay ng ilang mga kahulugan.
Dosis, absorbed dose (mula sa Greek - fraction, portion) - ang enerhiya ng ionizing radiation (II) na hinihigop ng irradiated substance at kadalasang kinakalkula sa bawat yunit ng masa nito (tingnan ang "rad", "Gray"). Iyon ay, ang dosis ay sinusukat sa mga yunit ng enerhiya na inilabas sa sangkap (nasisipsip ng sangkap) kapag ang ionizing radiation ay dumaan dito.
Mayroong ilang mga uri ng mga dosis.
Dosis ng pagkakalantad(para sa x-ray at gamma radiation) - tinutukoy ng air ionization. Ang yunit ng pagsukat sa sistema ng SI ay "coulomb per kg" (C/kg), na tumutugma sa pagbuo ng ganoong bilang ng mga ions sa 1 kg ng hangin, ang kabuuang singil nito ay 1 C (ng bawat tanda) . Ang non-systemic unit ng pagsukat ay "roentgen" (tingnan ang "C/kg" at "roentgen").
Upang masuri ang epekto ng AI sa mga tao, ginagamit namin salik sa pagwawasto.
Hanggang kamakailan, kapag kinakalkula ang "katumbas na dosis" ay ginamit "mga kadahilanan ng kalidad ng radiation "(K) - mga salik sa pagwawasto na isinasaalang-alang ang iba't ibang epekto sa mga biological na bagay (iba't ibang kakayahang makapinsala sa mga tisyu ng katawan) ng iba't ibang radiation sa parehong na-absorb na dosis. Ginagamit ang mga ito kapag kinakalkula ang "katumbas na dosis". Ngayon ang mga coefficient na ito ay nasa ang Radiation Safety Standards (NRB-99 ) ay tinawag na napaka "scientifically" - "Pagtimbang ng mga salik para sa mga indibidwal na uri ng radiation kapag kinakalkula ang katumbas na dosis (W Salik ng panganib ng radiation
Rate ng dosis- dosis na natanggap sa bawat yunit ng oras (seg., oras).
Background- ang exposure dosis rate ng ionizing radiation sa isang partikular na lugar.
natural na background- rate ng dosis ng pagkakalantad ng ionizing radiation, na nilikha ng lahat ng natural na pinagmumulan ng IR (tingnan ang "Radiation background").
