Ядра, деление нейтронами

Примером разветвленного цепного процесса служит также ядер-ный взрыв плутония или изотопа урана 235. Деление этих ядер происходит в результате столкновений ядра с нейтроном, но при этом делении образуется более одного нейтрона. [c.273]

Как и при спонтанном делении (см. стр. 25), при вынужденном делении исходное ядро обычно раскалывается на два ядра с неравными массами и происходит испускание нескольких нейтронов. Образовавшиеся радиоактивные ядра элементов середины менделеевской таблицы содержат, как правило, избыточное количество нейтронов и посредством цепочки последовательных р -распадов переходят в стабильные ядра. Деление сопровождается высвобождением большого количества энергии за счет уменьшения массы покоя образующих ядер по сравнению с массой покоя делящегося ядра. [c.66]

Процесс деления может осуществляться при условии привнесения энергии, по меньшей мере равной энергии активации этого процесса. В некоторых случаях достаточно той энергии связи, которая выделяется при присоединении к ядру медленного нейтрона, в других этой энергии недостаточно и деление возможно лишь на быстрых нейтронах или других частицах с большой кинетической энергией. [c.183]

Присоединяющиеся к ядру нейтроны вносят в образовавшееся составное ядро как свою кинетическую энергию, так и выделяющуюся при этом энергию связи. Последняя может быть в ряде случаев определена по энергии у-квантов, испускаемых в том случае, если присоединение нейтрона приводит к простой реакции [п, у), часто конкурирующей с реакцией деления, или может быть вычислена по полуэмпирической формуле для удельной энергии связи нуклона в ядре. При этом следует учесть, что в случае присоединения к ядру четного нейтрона энергия связи больше, чем при присоединении нечетного. Энергия связи нейтро- [c.185]

Следует иметь в виду, что процесс деления не единственное следствие захвата нейтрона способным к делению ядром. Так, например, при попадании в ядро урана нейтрона с энергией, большей 1 Мэе, возможны следующие реакции [c.186]

Как указывалось, нейтроны, образующиеся при делении урана, могут вылететь из массы его, не испытав столкновения с ядрами. Относительное количество таких вылетающих нейтронов уменьшается с увеличением размеров куска урана. Существуют минимальные размеры системы, содержащей уран, при которых количество освобождаемых при делении нейтронов в точности равно их потере вследствие вылета и других побочных процессов. Это так называемые критические размеры. Ясно, что в системе размерами меньше критических цепная реакция не может развиться. [c.316]

Нужно, однако, заметить, что такая цепная реакция возможна лишь при определенных условиях. Не каждый выделившийся нейтрон попадет в ядро урана и вызовет его деление. Потеря нейтронов происходит по очень простой причине. Некоторые ядра, захватывая нейтроны, не испытывают деления. Даже в совершенно чистом уране возможны потери нейтронов вследствие особых свойств его изотопов. Природный уран является смесью трех его изотопов изотопа 238 (99,28"/ >), изотопа 235 (0,7%) и изотопа 234 (0,006 /о). Последний содержится в столь ничтожном количестве, что его можно не учитывать. Изотопы 238 и 235 ведут себя по-разному. Изотоп 235 испытывает деление под действием как быстрых, так и медленных нейтронов, причем с большей вероятностью под действием медленных нейтронов. Для того, чтобы изотоп 238 испытывал деление, нужны нейтроны с энергией не меньше 1 мэв. При такой энергии деление происходит, но вероятность его очень мала. Изотоп 238 обладает еще той особенностью, что при определенной энергии нейтронов он поглощает нейтроны без деления при каждом соударении. Такая энергия называется резонансной. Это свойство изотопа 238 обусловливает большие затруднения при практическом осуществлении цепной реакции. [c.543]

Нейтроны. Нейтрон обладает массой приблизительно в 1800 раз большей, чем электрон, и имеет энергию от 0,01 эв (медленные нейтроны) до 10000 000 эв (быстрые нейтроны). Эти частицы вызывают радиационные эффекты только при прямом столкновении с ядрами атомов. При столкновении с атомом быстрый нейтрон передает кинетическую энергию ядру, которое увлекает за собой свое электронное облако при этом может происходить как потеря или возбуждение некоторых внешних электронов, так и деление ядра. Медленные нейтроны, будучи захвачены ядром, образуют новые ядра, которые могут оказаться радиоактивными и распадаться с эмиссией р- или "[-лучей. Действие нейтронов на полимеры подробно не изучалось, но, вероятно, оно обусловлено не этими первичными процессами, а возникающими в полимере вторичными излучениями. Изменения материала, вызванные начальным смещением атомов в результате упругого столкновения, маскируются эффектами ионизации и возбуждения. [c.146]

Начало цепного процесса в куске урана может быть вызвано даже любым одиночным нейтроном (входящим в состав космических лучей, достигающих Земли, или выделяющимся при спонтанном делении ядер в природе). В ядерной технике для получения замедленных нейтронов, вызывающих цепной процесс в ядрах быстрые нейтроны пропускают через тяжелую воду, слой графита, бериллия. [c.479]

Источником заряженных частиц могут быть также упругие столкновения быстрых нейтронов с ядрами некоторых легких элементов. Доля уносимой ядром энергии нейтрона уменьшается с увеличением. массы ядра и угла столкновения. Наибольшую энергию быстрый нейтрон передает протону при лобовом столкновении, в этом случае энергия протона отдачи оказывается равной начальной энергии нейтрона. Таким образом, облучая водородсодержащее соединение быстрыми нейтронами реактора, можно получить поток протонов отдачи со сплошным энергетическим спектром, простирающимся до максимальной энергии нейтронов деления. [c.142]

Чтобы нейтрон на своем пути натолкнулся на ядро атома, необходимо значительное количество урана. Масса должна быть такой, чтобы число образующихся в результате деления нейтронов было больше, чем число нейтронов, покидающих данную массу урана. Иными словами, фактор размножения К должен быть больше единицы. [c.91]

Для реакторов, работающих на тепловых или мед ленных нейтронах, требуется присутствие веществ, замедляющих нейтроны, т. е. замедлителей. Ввиду того что нейтроны более эффективно замедляются при соударениях с легкими ядрами, захват нейтронов на них почти не происходит, и поэтому в качестве замедлителей используются такие вещества, как обычная вода, органические соединения, содержащие водород, тяжелая вода, бериллий и углерод. Для использования тепла, выделяющегося при реакциях деления, во всех реакторах (работающих на медленных нейтронах, на промежуточных нейтронах и на быстрых нейтронах) требуется отводить тепло с помощью охлаждающих агентов (жидкости, газы). В качестве таких охлаждающих агентов используются обычная тяжелая вода, газы (гелий, углекислый газ, азот или обычный воздух), органические соединения, устойчивые к радиации, и жидкие металлы (литий, натрий и калий). [c.97]

СЯ после р -распада одного из продуктов деления при переходе его в стабильное ядро. Такие нейтроны называются запаздывающими. [c.533]

Первое искусственное осуществление ядерной реакции (Резерфорд, 1919) положило начало новому методу изучения атомного ядра. Открытие нейтронов (Чэдвик, 1932) привело к возникновению протонно-нейтронной теории атомных ядер, предложенной сначала Д. Д. Иваненко и Е, Н. Гапоном (1932) н в том же году Гейзенбергом. Вскоре Фредерик и Ирен Жолио-Кюри (1934) открыли явление искусственной радиоактивности В 1938 г. Хан и Штрассман осуществили деление атомного ядра урана, а в 1940 г. К. Д. Петржак и Г. Н. Флеров открыли явление самопроизвольного деления атомных ядер. В 40-х годах была осуществлена цепная ядерная реакция (Ферми) и вскоре был открыт новый вид ядерных превращений — термоядерные реакции. Дальнейшее развитие ядерной физики сделало возможным использование ядерной энергии. Позднее эти явления стали использовать при химических и биологических исследованиях. В настоящее время разрабатывается проблема осуществления управляемых термоядерных реакций. [c.19]

Второй способ заключается в замедлении нейтронов, образующихся при делении, до энергии тепловых нейтронов, которые делят ядра еще лучше, чем быстрые, но мало поглощаются ядрами Если нейтроны замедляются до энергии ниже резонансного захвата ядрами U до того, как они с ними встретятся, то присутствие U не мешает распространению цепного процесса между ядрами В большинстве современных реакторов прибегают к компромиссному решению, применяя слабо обогащенный уран и замедлитель. [c.192]

Обычно говорят о делении ядра хотя в действительности делится ядро, поглотившее нейтрон, т. е. ядро [c.242]

Каждый реактор должен быть сконструирован таким образом, чтобы выделяющиеся при делении нейтроны использовались наиболее эффективно. Однако это не означает необходимости использования нейтронов исключительно для деления ядер и выделения энергии. В реактор могут быть введены вещества, ядра которых при поглощении нейтронов превращаются в ядра другого вещества. [c.249]

Представим себе теперь большое количество природного урана. Попав в этот уран, медленный нейтрон может вызвать деление Испускаемые при таком делении нейтроны являются довольно быстрыми — с энергией несколько Мэв. Эти нейтроны либо выходят за пределы урана, не вызвав новых делений, и таким образом теряются для цепной реакции, либо замедляются в результате столкновений с ядрами урана, [c.59]

Изотопы оказываются устойчивыми только прд определенном соотношении протонов и нейтронов в ядре, характерном для заданного X. Изотопы с массовыми числами, отклоняющимися от характерного соотношения, будут неустойчивыми, )адиоактивными. На рис. 180 они размещаются выше и ниже полосы устойчивости. Наиболее тяжелые изотопы элементов, расположенные над полосой устойчивости, имеющие избыточное число нейтронов, как правило, оказываются р-активными. Например, у стабильного изотопа Ьа массовое число 139 изотопы с атомной массой от 140 до 144 Р-радиоактивны. Наиболее легкие изотопы элементов, которые попадают в область под полосой устойчивости и имеют в ядре недостаток нейтронов, проявляют склонность к позитронному распаду или электронному захвату. Неустойчивость ядер к процессам самопроизвольного деления встречается только для изотопов наибо.пее тяжелых элементов. [c.411]

Захватывая нейтрон по реакции (п,7), ядро-мишень (в данном случае — изотопы плутония) увеличивает свою атомную массу на единицу, превращаясь в следующий изотоп того же элемента. Так продолжается до тех пор, пока очередь не дойдёт до такого изотопа, избыточное количество нейтронов в ядре которого определит энергетическую необходимость ядерного превращения путём /3-распада. При этом избыточный нейтрон превращается в протон и заряд ядра увеличивается на единицу — исходный химический элемент превращается в следующий. Это упрощённое описание даёт общее представление о схеме образования новых химических элементов при нейтронном облучении. В действительности ядерные характеристики изотопов ТУЭ определяют более широкую палитру конкурирующих ядерных превращений, среди которых можно назвать электронный захват (превращение протона ядра в нейтрон), различные изомерные переходы, а также характерные только для тяжёлых ядер а-распад и спонтанное деление. Важно отметить, что для того, чтобы пройти путь от 238рц 252(2 необходимо осуществить последовательность ядерных реакций, которая должна включать 14 нейтронных захватов. Чтобы провести этот процесс в разумное время и при этом накопить весовое количество целевых радионуклидов, необходимо обеспечить очень высокую плотность потока нейтронов в объёме облучаемого материала. Значения тепловых сечений и резонансных интегралов некоторых изотопов ТПЭ [4] приведены в табл. 9.1.2. [c.507]

Для контролируемых ядерных превращений (в отличие от атомной бомбы) бывает выгодно замедлять выбрасываемые при ядерных делениях нейтроны до тепловых скоростей , т. е. до скоростей, отвечающих скоростям движения молекул газов при обычной температуре. Поэтому в атомноэнергетическом хозяйстве, наряду с ядерными материалами, поглощающими нейтроны, имеют большое значение материалы, замедляющие нейтроны. Замедление нейтронов осуществляется через упругие соударения их с встречными ядрами. Поэтому материал замедлителя должен удовлетворять двум требованиям его ядра не должны поглощать нейтронов и должны обладать малой массой, чтобы каждое соударение [c.132]

Возможно и управляемое освобождение внутриядерной эне ги ,-в достаточно обогащенной изотопом массе урана. Оно основаноПна том, что создаются и искусственно поддерживаются условия, ири которых коэффициент размножения нейтронов (отношение количестВ а высвобождающихся при делении ядра нейтронов к числу захватываемых и выбрасываемых во вне нейтронов) равен 1, т. е. в ореднем нз трех выделяющихся при делении нейтронов вызывает iHoiBoe деление лишь один. [c.480]

Помимо нейтронов, непосредственно сопутствующих делению, наблюдается испз скание так называемых запаздывающих нейтронов. Такой тип радиоактивного распада имеет место, когда энергия возбуждения осколочного ядра, претерпевающего Р -распад, превышает энергию связи нейтрона в ядре. В этом случае процесс Р"-распада сопровождается испусканием нейтронов, причем периоды полураспада обоих процессов равны. Испускание запаздывающих (по отношению к актам деления) нейтронов часто наблюдается у [c.25]

В разд. 5.2 было показано, что объем ядра пропорционален массовому числу А, т. е. общему числу нуклонов. В результате плотности всех ядер примерно одинаковы ( 10 г/слгЗ),Вэтом отношении, так же как при вращении, рассмотренном в предыдущем абзаце, ядра проявляют формальную аналогию с жидкими каплями. Эту аналогию можно продолжить дальше, создав третью модель ядра. Она, однако, намного менее применима для объяснения свойств ядра, чем оболочечная или обобщенная модели. Тем не менее такая модель имеет преимущества при рассмотрении ядерных реакций. В соответствии с этой моделью вхождение в ядро нуклона, отдающего ядру свою энергию, сравнивают с нагреванием капли, а последующее излучение а-, р- или у-частиц сравнивают с процессом испарения. Капельная модель особенно удобна для объяснения процесса деления, который происходит, иапример, в результате бомбардировки нейтронами. Вхождение в ядро нейтрона деформирует первоначально сферическое ядро из-за увеличивающихся колебаний. Положительно заряженные протоны стремятся сконцентрироваться на поверхностях, имеющих наибольшую кривизну (элементарная теория электростатики). Это приводит к тому, что заряд концентрируется на противоположных концах деформированного ядра, повышая неустойчивость и приводя в конечном счете к разрыву ядра пополам. Нейтроны остаются на перемычке, соединяющей две половинки ядра и отделяются от яд- [c.144]

Наиболее подробно исследован другой а-активный изотоп Ри , обладающий гораздо большим периодом полураспада — 24 тыс. лет. Этот изотоп нашел весьма широкое практическое применение наряду с 11 он служит основнымядерным взрывчатым веществом. Сходство Ри с и проявляется в том, что оба изотопа с большой вероятностью делятся как быстрыми, так и особенно медленными нейтронами, причем при делении испускаются вторичные нейтроны, способные вызвать ядерную реакцию. Изотоп Ри зэ является основным продуктом работы ядерных реакторов, где он получается в результате захвата ядрами медленных нейтронов и двух последующих В -распадов [c.277]

Кроме различных упомянутых выше ядерных превращений, существует еще один вид превращения, имеющий особую важность. Это — деление ядра. Деление состоит в расщеплении тяжелого ядра на два или более осколка средней величины с одновременным испусканием неск9льких нейтронов. Процесс деления наблюдается только для тяжелых элементов и вызывается практически все-тли типами бомбардирующих частиц. Среди них наибольшее значение имеет деление, вызываемое нейтронами. Такое деление известно как для быстрых, так и для медленных нейтронов. Большинство расщепляющихся изотопов восприимчиво к делению только от действия быстрых частиц. Некоторые изотопы, од-цако, расщепляются не только под действием быстрых, но и тепловых нейтронов, и поперечные сечения деления в этих случаях значительно большие, чем таковые в случае деления быстрыми частицами. Для поперечное сечение деления при действии тепловыми нейтронами, имеющими скорость 2200 м1сек, равно 580 барн, а для — основной составной части природного урана — поперечное сечение деления тепловыми нейтронами равно нулю. Значение 580 барн значительно больше, чем можно было бы ожидать для поперечного сечения реакции в случае быстрых бомбардирующих частиц, которое должно быть меньше геометрического поперечного сечения ядра-мишени. [c.417]

Кроме различных упомянутых выше ядерных превращений, существует еще один вид превращения, имеющий особую важность. Это — деление ядра. Деление состоит в расщеплении тял елого ядра на два или более осколка средней величины с одновременным испусканием нескольких нейтронов. Процесс деления наблюдается только для тяжелых элементов и вызывается практически всеми типами бомбардирующих частиц. Среди них наибольшее значение [c.397]

Из всех ядер с 2>40, для которых принципиально возможно деление, только самые тяжелые ядра имеют достаточно низкую энергию активации, чтобы могло осуш,ествиться деление нейтронами, обладающими не очень большой энергией. Из них ядра и Рн ° делятся слабыми (тепло- [c.540]

Применение искусственно получаемых ядер в качестве источников энергии. Применение в качестве источников энергии искусственно получаемых ядер, а также ядер, находящихся в возбужденном состоянии, не выгодно по двум причинам. Первая из них связана с процессом образования таких ядер. Так как ускорители малоэффективны для осуществления ядерных реакций, то искусственные ядра в достаточном количестве могут быть получепы только в результате нейтронных реакций внутри реактора. Этот процесс связан с потерей по крайней мере одного нейтрона на каждое искусственно получаемое ядро. Потерянный нейтрон с большей выгодой мог бы вызвать реакцию деления и, таким образом, дать дополнительный выигрыш в энергии или образовать более ценное, легко делящееся ядро. Это невыгодное обстоятельство имеет место во всех случаях получения искусственных ядер, за исключением процесса деления. Продукты деления являются наиболее экономичными из искусствеиных ядер, так как они образуются при наименьших затратах энергии и в наибольших количествах, в кагкдой реакции деления образуются два таких ядра. Кроме того, оказывается возможным их извлечение 113 делящегося материала. Другие искусственные ядра моншо получать только в относительно небольших количествах. [c.541]

Деление ядер урана нейтронами открыли в 1939 г. Ган и Штрассман [133]. Его наблюдали еще раньше Ферми, И. Жолио-Кюри и др. [394], но вначале продукты деления ошибочно принимали за трансурановые элементы, образующиеся при захвате нейтронов ядрами урана. Уже в первые месяцы после открытия деления основные его особенности были изучены в десятках работ [395]. Деление урана освобождает энергию около 200 Мэв. Эта величина во много раз превышает энергию обычных ядерных превращений и радиоактивного распада. Она может быть найдена расчетом из сравнения масс делящегося ядра и продуктов деления и была подтверждена экспериментально [396]. Уже в ранних исследованиях Гальбана, Ф. Жолио-Кюри и Коварского [397] и нескольких других авторов [398] выяснилось, что делящиеся ядра испускают нейтроны и что число этих вторичных нейтронов в 2—3 раза больше числа поглощенных при делении. Это открытие фундаментального значения сразу же привело к заключениям, что размножение нейтронов при делении впервые дает реальные возможности для использования ядерной энергии. Как известно, эти предположения вскоре полностью подтвердились. [c.173]

Второй путь состоит в том, чтобы замедлять нейтрбнь4, испускаемые при делении, не в самом природном уране, а в более лёгком веществе. Тогда потери энергии нейтронов при столкновениях с ядрами происходят большими порциями, и существует значительная вероятность, что нейтрон проскочит опасную область , где он может поглотиться ядрами и - , и достигнет малых тепловых энергий, после чего произойдёт эффективный захват тепловых нейтронов ядрами деление этих ядер и испускание новых нейт- [c.61]

Первое искусственное осуществление ядерной реакции (Резерфорд, 1919) положило начало новому методу изучения атомного ядра. Открытие нейтронов (Чэдвик, 1932) привело к возникновению протонно-нейтронной теории атомных ядер, предложенной сначала Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапоном (1932) и в том же году Гейзенбергом. Вскоре Фредерик и Ирен Жолио-Кюри (1934) открыли явление искусственной радиоактивности. В 1938 г. Ган и Штрассман осуществили деление атомного ядра урана, а в 1940 г. К. Л. Петржак и Г. Н. Флеров открыли явление самопроизвольного деления атомных ядер. В 40-х годах была осуществлена цепная ядерная реакция (Ферми). [c.23]

В этом уравнении X и Y обозначают тяжелое и легкое осколочные ядра, а п, у и V — выделяющиеся при делении нейтроны, у-дучи и антинейтрино. Общая энергия деления тем выше, чем ближе друг к другу массы осколков. В среднем она составляет 180 мэв, которые распределяются между отдельными продуктами деления примерно следующим образом ,, [c.582]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология