ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Деление атомных ядер из "Учебник физической химии" При наличии средств, достаточных по мощности для воздействия на устойчивые атомные ядра, естественно было ожидать интересных результатов от действия этими средствами на сравнительно менее устойчивые ядра радиоактивных элементов. Однако попытки использования для этой цели положительно заряженных частиц (а-частиц, протонов, дейтронов) встретили серьезные затруднения в явлении сильного взаимного отталкивания этих частиц и ядер тяжелых элементов, обладающих большим положительным зарядом. [c.462] Только применение нейтронов позволило обойти эти затруднения и вскоре же получить результаты, исключительные по интересу и значению. [c.462] при воздействии нейтронами на ядра атомов урана (а позднее — на ядра атомов некоторых других элементов) удалось осуществить не только расщепление этих ядер (или, точнее, полученных новых ядер) с выделением легких частиц, но и деление ядер на две части с образованием ядер атомов бария, криптона, иода, олова и других элементов . [c.462] На рис. 135 представлена схема типичного случая подобного процесса. Разновидности как промежуточных, так и конечных ядер могут сильно различаться в отдельных актах деления. Существование подобных длинных цепей превращений было впервые установлено в работах В. Г. Хлопина и его сотрудников. [c.463] Процесс деления ядер урана с образованием более устойчивых атомных ядер средних элементов сопровождается выделением очень больших количеств энергии (порядка 20 миллиардов килокалорий на 1 кг разложившегося урана). [c.463] Действуя далее на другие ядра атомов урана, эти выделяющиеся вторичные нейтроны могут при надлежащих условиях вызвать их раздробление, опять же с выделением нового количества нейтронов, и т. д. Таким образом, этот процесс, раз начавшись, мог бы при соответствующих условиях продолжаться далее сам собой с постоянной или даже с возрастающей скоростью. [c.464] По аналогии с химическими цепными реакциями (стр. 357) такие процессы и в ядерной физике называют цепными. [c.464] Выделение нейтронов при процессе деления само по себе еще не обеспечивает самопроизвольного протекания цепной реакции. Необходимо, чтобы выделяющиеся нейтроны не израсходовались на другие процессы. Весь процесс должен быть поставлен в такие условия, чтобы была исключена или в должной степени уменьшена возможность непроизводительной (в отношении осуществления процессов деления) потери этих нейтронов. В противном случае цепная реакция будет тормозиться и может полностью прекратиться. [c.464] вследствие очень малых размеров ядер и нейтронов вероятность встречи их является весьма малой. Поэтому нейтроны обладают большой проницающей способностью, т. е. легко проходят сквозь вещество. [c.464] Во избежание бесполезной потери нейтронсз в окружающее пространство и торможения этим цепной реакции, необходимо, чтобы количество вешества, взятого для реакции, было не меньше некоторой определенной для данного процесса величины. [c.464] Это наименьшее количество данного вещества, пригодное для осуществления цепной реакции, называется его критической массой. [c.464] Кроме того, нейтроны могут теряться, поглощаясь атомами других элементов, если они содержатся в реакционной системе. Отсюда вытекает необходимость тщательного освобождения материала от всех вредных в этом отношении примесей. Так как различные разновидности атомов сильно отличаются по способности поглощать нейтроны, то допустимые пределы содержания для разных элементов весьма различны. [c.464] Наконец, и в атомах самого урана поглощение нейтрона может вызывать либо деление, либо другие процессы, в зависимости от массы изотопа и от скорости воздействующего нейтрона. [c.464] Способность к делению далеко не одинакова у разных изотопов урана. Атомы могут делиться под действием только очень быстрых нейтронов. Деление же может происходить под действием как быстрых, так и медленных нейтронов, причем наиболее эффективно оно осуществляется преимущественно медленными нейтронами (с энергией 0,05 эв), так как более сильное возбуждение может вызвать другие превращения. [c.465] Эту разницу в свойствах изотопов урана можно объяснить следующим образом. Повидимому, асе тяжелые ядра способны делиться. Однако эта способность у различных ядер неодинакова. Для быстрого деления иужно возбуждение ядра, т. е. наличие у него некоторого избыточного запаса энергии (энергии активации). Необходимый уровень возбуждения неодинаков для различных ядер. Он в общем ниже у более тяжелых ядер, составляя примерно 6—7 Мэе, в то время как для менее тяжелых ядер он составляет несколько десятков мегаэлектрон-вольтов и даже больше. [c.465] При внедрении нейтрона в ядро энергия последнего повышается не только на величину кинетической энергии нейтрона. Поглощение нейтрона ядром всегда должно сопровождаться выделением энергии в количестве — для тяжелых ядер — примерно от б до 7 Мэе, в зависимости ог вида ядра. В те мгновения, пока эта энергия еще не выделилась в том или ином вторичном процессе, она соответственно увеличивает запас энергии, заключающейся в ядре. [c.465] Он представляет интерес ввиду способности атома Ри , подобно урану, делиться под действием медленных нейтронов с выделением вторичных нейтронов и большого количества энергии. [c.465] Изотоп может распадаться и по-иному, а именно, выделяя два нейтрона и превращаясь в — неустойчивый изотоп урана, распадающийса далее с выделением электронов (х=6,63 дня). [c.465] Для осуществления цепного процесса нужно, чтобы выделяющиеся нейтроны были способны при поглощении их другими ядрами урана возбуждать деление этих ядер. В этом случае решающее значение приобретает соотношение между энергией поглощения нейтрона, его кинетической энергией и энергией, необходимой для возбуждения процесса деления. [c.466] Возбужденное ядро, в зависимости от степени возбуждения, может не только делиться, но и претерпевать какое-либо превращение другого вида, с выделением тех или иных частиц. Поэтому для осуществления именно деления поглощаемый нейтрон не должен обладать и слишком большой энергией (слишком большой скоростью). [c.466] Вернуться к основной статье