Уран, деление ядра

Деление урана потенциально представляет собой цепную реакцию, потому что оно сопровождается высвобождением трех нейтронов в расчете на каждый нейтрон, используемый для инициирования деления ядра. В природном уране содержится лишь небольшое количество ко- [c.426]

Принцип действия атомных электростанций и наиболее распространенных видов атомного оружия основан на использовании процесса ядерного деления. Впервые ядерное деление было обнаружено для изотопа уран-235. Ядра этого изотопа, а также [c.266]

Бомбардировка урана нейтронами приводит по крайней мере к двум последовательностям ядерных реакций. В одной из них изотоп уран-235 захватывает обладающий низкой энергией нейтрон и образуется неустойчивое, способное к делению ядро изотопа уран-236 [c.435]

Дальнейшие исследования позволили установить, что следует различать быстрые и тепловые (движущиеся со скоростями порядка скоростей газовых молекул), т. е. замедленные нейтроны. Последние оказываются более эффективными как в смысле осуществления деления ядра урана, так и в смысле захвата их ураном с образованием новых элементов. Этот последний процесс оказался вполне реальным, когда было установлено, что успех его зависит от энергии Применяемых нейтронов. [c.373]

Представим себе, что поток нейтронов попадает в природный уран. При соударениях с ядрами урана 238 лишь в редких случаях возникает процесс деления. Гораздо чаще нейтроны будут теряться, не вызвав деления. При движении в массе урана нейтроны при соударении с тяжелыми ядрами урана будут постепенно терять свою энергию движения, как теряют по закону механики энергию движения шары малой массы при столкновении с шарами большой массы. Энергия нейтронов, постепенно уменьшаясь, достигает резонансной энергии, и тогда эти нейтроны с достоверностью будут захвачены изотопом U ,f при этом деление ядра не произойдет. Потеря электронов происходит и по другой причине. Нейтроны, не будучи заряжены, обладают способностью проходить через массу вещества и уходить в окружающую среду. [c.543]

Бор и Ферми были приглашены принять участие в одном из таких экспериментов. До позднего вечера взгляды физиков были прикованы к осциллографу, светящиеся импульсы которого указывали на выделяющуюся энергию распада и были столь мощны, что, казалось, они взорвут экран. Было ли это выделением атомной энергии Велись торопливые дискуссии. Спросили у Ферми, почему он не заметил деления урана еще в 1934 году Осколки, богатые энергией, должен был обнаружить даже его примитивный счетчик. Ферми схватил себя за голову конечно же Но он в свое время поместил фольгу между облученным ураном и счетчиком, для того, чтобы устранить естественную радиоактивность урана. Тончайшую фольгу, однако она поглощала и осколки. Вот и осталось деление ядра в то время не открытым. [c.144]

Плутоний немыслим без урана. Однако в ближайшие десятилетия атомная промышленность будет и дальше обходиться имеющимися запасами урана, не создавая слишком больших резервов опасного плутония. Конечно, с большими затратами связана необходимость каждый раз обогащать природный уран изотопом-235, содержащимся в нем лишь в количестве 0,7%. С другой стороны, мы должны быть счастливы, что нашей планете 4,6 миллиардов лет, а не, скажем, 10 миллиардов. Тогда на Земле не осталось бы ура-на-235 Вероятно, деление ядра вообще не было бы открыто и никогда бы не осуществилось промышленное использование атомной энергии. [c.208]

Рассмотрим работу реакторов на тепловых нейтронах. Под действием тепловых нейтронов (с энергией 0,025 эв) уран-238 и торий-232 не делятся, а уран-235 делится. При каждом делении ядра урана-235 испускается в среднем 2,46 нейтрона. При захвате нейтронов ядрами урана-235 не всегда происходит деление параллельно может происходить простое поглощение нейтронов с образованием ядер урана-236. Вероятность деления определяется отношением сечения деления (580 барн) к полному сечению захвата (687 барн) [2]. Отсюда следует, что только часть образующихся при каждом делении 2,46 нейтронов, равная 580 687 = = 0,8444, или 2,08 нейтрона, участвует в дальнейшей цепной реакции, а 15,56% нейтронов поглощаются ядрами урана-235 с образованием ядер урана-236. Такой выход нейтронов получается только при делении чистого изотопа урана-235. В природном уране или в обогащенном уране с любой другой концентрацией урана-235 число нейтронов, продолжающих цепную реакцию, уменьшается в результате их поглощения ураном-238. В этом легко убедиться, исходя из макроскопических сечений поглощения нейтронов. Макроскопическое сечение поглощения нейтронов для смеси изотопов урана выражается формулой [c.8]

Тщательное изучение учеными разных стран процесса деления ядра урана и связанных с ним проблем показало, что природный уран состоит в основном из двух изотопов [c.199]

Тщательное изучение учеными разных стран процесса деления ядра урана и связанных с ним проблем показало, что природный уран состоит в основном из двух изотопов и (99,3%) и О " (0,7%) что деление ядер изотопа осуществляется как быстрыми, так и медленными нейтронами [c.205]

К ядерным горючим относятся такие вещества, для которых возможны цепные ядерные реакции с нейтронами. К таким веществам относятся единственный естественный изотоп—уран-235 и искусственные изотопы—плутоний-239, получаемый из урана-238, и уран-233, получаемый из тория-232. Чтобы началась цепная реакция, нужно лишь собрать в ограниченном объеме количество ядерного горючего, превосходящее некоторый минимум. Первый нейтрон, инициирующий реакцию, получить нетрудно так как благодаря космическому излучению в атмосфере всегда имеется незначительное количество нейтронов. Кроме того, надо иметь в виду явление так называемого спонтанного деления (происходящего под действием внутренних сил, самопроизвольного), открытое советскими исследователями Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком. Оказывается, что изредка деление ядра урана-235 может происходить и без захвата нейтрона. Наконец, источником первичных нейтронов может служить радиево-бериллиевая смесь. [c.244]

В любом ядерном реакторе, работающем на уране или тории, наряду с выделением тепла происходит воспроизводство ядерного горючего. При захвате нейтрона, не сопровождающемся делением ядра, которое захватило нейтрон (радиационный захват), ядра, и превращаются в ядра и т. е. образуются новые делящиеся материалы. Этот процесс называется воспроизводств о м ядерного горючего. [c.256]

Расщепление ядра. Захват медленного нейтрона ядром с последующим выделением одного электрона приводит к образованию нового ядра с атомным номером больше на единицу, чем у исходного ядра (см. стр. 771). На этом основании была сделана попытка (Ферми, 1934) превратить уран, элемент с самым большим известным в то время атомным номером (2 = 92), в еще не известный элемент 93. Опыт показал, что под действием медленных нейтронов уран в действительности становится р-радиоактивным, но это вызвано не одним радиоактивным ядром, а несколькими. После некоторых заблуждений в толковании замеченных фактов химическим путем были идентифицированы два из вновь образованных элементов — барий (2 = 56) и криптон (2 = 36). Они образуются при делении ядра урана на две части (92 = 56 -Ь 36), что является новой реакцией, называемой расщеплением ядра (Ханн, 1939). [c.773]

Возглавлял всю эту работу Ферми, который в 1938 г. покинул Италию и поселился в США. Второго декабря 1942 г. атомный реактор, работавший на уране, оксиде урана и графите, был приведен в критическое состояние . В нем поддерживалась цепная реакция, и в результате деления атомного ядра урана была получена энергия. [c.178]

В процессе спонтанного деления происходит самопроизвольное расщепление ядер с 2>90 (торий, протактиний, уран и трансурановые элементы) на два ядра-осколка с примерно равными массами (М1 М2 2 3). Например [c.576]

Производство плутония осуществляется при помощи контролируемой цепной реакции. В обычном уране содержится 0,71% изотопа Случайный нейтрон, сталкиваясь с одним из таких атомов, вызывает его деление, сопровождающееся освобождением некоторого числа нейтронов. Однако в небольшом куске урана цепная реакция не возникает, поскольку часть нейтронов уходит во внешнюю среду или поглощается содержащимися в металлическом уране примесями, такими, как кадмий, ядра которого очень легко соединяются с нейтронами. [c.631]

Вторая из важнейших последовательностей ядерных реакций урана включает захват нейтрона ядром изотопа уран-238, его радиоактивный распад и, наконец, деление. На рис. 24.9 показаны различные стадии этого процесса, включающие ядерные реакции с участием изотопа Вто- [c.436]

Уран-233 имеет некоторые преимущества перед други ми видами ядерного горючего при делении его ядер вы деляется больше нейтронов. Каждый нейтрон, поглощен ный ядром плутония-239 или урана-235, дает 2,03—2,0I новых нейтронов, а урана-233 — намного больше —2,37 [c.340]

Самопроизвольное деление ядер (спонтанное деление), как и а-распад, наблюдается у тяжелых нуклидов с массовыми числами М > 230 и 2 > 90 (изотопы урана, плутония, америция и др.). Такие ядра де ится на два осколка, массовые числа которых находятся в области 70-170 а. е. м. Кроме осколков в процессе деления образуются два-три нейтрона. При делении высвобождается суммарная энергия 200 МэВ, в том числе кинетическая энергия осколков, которая составляет -170 МэВ. Эта энергия распределяется между двумя осколками обратно пропорционально их массовым числам (см. формулу (1.19)). Так, если массовые числа М = 98 и Л/2 = 140, то 1 = 99,4 МэВ, Е2 = 69,6 МэВ. По сравнению со стабильными изотопами соответствующих элементов осколки перегружены нейтронами и поэтому распадаются с испусканием подряд нескольких р-частиц, образуя так называемые радиоактивные изобарные цепочки, имеющие одинаковые массовые числа, но отличающиеся зарядом нуклидов Из-за того, что период полураспада по каналу спонтанного деления очень большой (для Ту2 = 8 лет), радиоактивность накопленных продуктов деления в природном уране незначительна. [c.10]

Распад ядра г Уран и продукты его деления [c.87]

Исключительно низкий предел обнаружения обеспечивает ядерно-физический метод определения элементов, ядра которых делятся под действием нейтронов (уран, плутоний). Метод основан на измерении числа осколков деления этих ядер, что достигается подсчетом числа треков этих осколков па фотопластинке (трековая авторадиография). Можно, например, определить до р урана. [c.78]

Рассмотренный в этой главе материал показывает, что из е-ние ядерных превращений развивается очень интенсивно. Он знакомит также и с некоторыми из тех многочисленных и своеобразных трудностей, которые возникают при этом. Открытие процессов деления ядра урана показало, что ядерные реакции иогут происходить без постоянного возбуждения извне, сопровождаясь при этом выделением огромного количества энергии. Повидимому, не один только уран может быть использован для этой цели. [c.425]

Для работы каждого ядерного реактора требуется делящийся материал, т. е. вещество, в котором происходит деление и которое служит источником энергии. Большинство реакторов содержит также материал, который сам по себе не делится, но превращается под действием нейтронов в делящийся материал. Важным ядерным топливом является природный уран он содержит 0,72% делящегося урана — изотопа и 99,27% неделя-щегося материала — изотопа который превращается в изотоп 94Ри. Поперечное сечение захвата медленных нейтронов (т. е. нейтронов с энергией 0,025 эв) у 920 намного меньше, чем у 92и (2,75 по сравнению с 687 барн). Поэтому, хотя при делении ядра в природном уране выделяющиеся нейтроны соударяются намного чаще с только примерно половина из них поглощается, а остальные могут вызвать деление других ядер и. Таким образом, поток нейтронов остается примерно постоянным. Реакции с участием изотопа следующие [c.173]

Высказанный здесь Менделеевым прогноз можно назвать долгосрочным более трех десятилетий спустя (в 1939 г.), исследуя уран (воздействуя на него медленными нейтронами), О. Ган и Ф. Штрассман открыли реакцию деления ядра, поскольку им удалось доказать, что наивысшая (до тех пор) концентрация массы вещества в неделимую массу атома урана, будучи увеличена на одну атомную единицу, приходит в неустойчивое, возбужденное состояние и раскалывается на две части. В 1940 г. советские физики Г. Н. Флеров и К. А. Петржак открыли явление спонтанного деления урана. Конечно, Менделеев пе предвидел, да и не мог предвидеть того, к каким именно конкретно многим новым открытиям поведет исследование урана, тем более что к концу жизни оп выступал как противник идеи превращаемости элементов друг в друга тем не менее его призыв к молодым ученым, ишущим предметов для новых исследований , заниматься ураном звучит сегодня как замечательный прогноз, продиктованный опять же периодическим законом. [c.55]

При захвате одного нейтрона из урана-235 образуется неустойчивый уран-236, который делится на изотоп бария и изотоп криптона с выделением двух нейтронов, гамма-лучей и вы вoбoждeниe энергии. Следовательно, деление ядра урана является новым типо превращения элементов. В этом процессе в идеальном виде осуще ствляется и другая цель атомщиков высвобождение атомной энер гни. [c.146]

Последние пятнадцать лет ознаменовали собой революцию в науке. Открытие Ганом и Штрассманом [11 в 1939 г. деления ядра привело к успешному использованию ядерной энергии. Развитие ядерных реакторов и других ядерных устройств находилось преимущественно в руках физиков, однако дальнейшее, изучение ядерного деления означало широкое привлечение к работам спе-циалистов-химиков. Ко времени написания этих строк успешно синтезированы десять новых трансурановых элементов и некоторые из них получены в промышленных масштабах. Получение и выделение этих новых элементов, а также изучение свойств их соединений дали для неорганической химии много новых данных. Среди этих новых членов периодической системы имеются элементы с различными химическими свойствами, что наглядно проявляется при образовании необычных соединений и в некоторых случаях значительно усложняет химию этих элементов в растворах. Из-за радиоактивных свойств, присупщх новым элементам, разработаны новые экспериментальные приемы, ставшие необходимыми для гарантии безопасности при изучении этих элементов. Большое значение для химиков приобретают проблемы, возникающие при попытке интерпретировать взаимосвязь новых элементов между-собой и отношение к элементам периодической системы. Во многих случаях необходимо было вновь исследовать и переоценить некоторые давно известные разделы периодической системы в результате этого выполнен большой объем новых исследований, например по изучению редкоземельных элементов и таких давно известных элементов, как торий и уран. Задача данного труда—представить в сжатой форме экспериментальные и теоретические положения химии самых тяжелых элементов, подчеркнув пробелы наших современных знаний в этой области, а также обеспечить основу для будущего развития неорганической химии, которое должно неизбежно проистекать из факта появления значительного количества новых элементов в периодической системе. [c.6]

Открытие. Уран является основным материалом для выполнения программы по атомной энергии в США и других странах. Только используя этот элемент, можно получить значительное количество делящегося вещества. Уран был известен за 150 лет до того, как человек освоил деление ядра. Открытие урана приписывается Клапроту [1]. Клапрот, работая с рудами урановой смолки из Иоахимсталя и из Иогангеоргенштата, считавшихся ранее цинковыми или железными рудами, получил черный порошок, имевший химические свойства, отличные от свойств известных элементов. Он принял этот порошок за новый элемент и назвал его ураном в честь незадолго до этого открытой планеты Уран. [c.7]

До 1942 г. урановые руды никогда не разрабатывались исключительно с целью добычи урана в первую очередь при этом стремились к извлечению радия. При производстве ванадия из карнотита получались значительные количества урана в виде побочного продукта. Соединения урана не имели широкого спроса, поэтому экономика добычи некоторых руд определялась только стоимостью получаемого радия и ванадия. С открытием процесса деления ядра и его технического применения уран приобрел огромное значение. Экономические критерии, которые раньше определяли выгодность эксплуатации урановых руд, потеряли свое значение, и месторождения урана, которые раньн1е не эксплуатировались, стали интенсивно разрабатываться. Авторы не имеют возможности описать современный процесс добычи, сообщить количества добываемой руды, оценить запасы сырья или дать результаты изысканий, которые проводились начиная с 1940 г. [c.87]

При использовании слабо обогащенных материалов гетерогенные систем1л более приемлемы (если не единственно возмол ны). В гомогенных системах, использующих природный уран в смеси с любым из известных замедлителей, единственным исключением из которых является тяжелая вода, не может быть обеспечена самоподдерж вающаяся цепная реакция, так как эти замедлители обладают большим сечением захвата нейтронов. Такие хорошие замедлители, как графит, бериллий (окись бериллия), обычная вода, требуют применения обогащенного ядерного горючего, а при работе на природном уране необходимо применение гетерогенной структуры. Блочное рас-нолол енне ядерного горючего обеспечивает лучшее использование имеющихся нейтронов, так как в этом случае улучшается возмон(ность поддержания ценной реакции. Нейтроны деления, возникающие в системе с энергией порядка нескольких мегаэлектронвольт, в результате упругих и неупругих столкновений с окружающими ядрами замедляются до тепловых скоросте . Если изобразить энергетическое распределение нейтронов как функцию энергии, то окажется, что основная масса нейтронов сосредоточена в сравнительно узком энергетическом интервале. Целесообразно ввести понятие средняя энергия нейтронов в реакторе . [c.18]

Деление атомных ядер и ядерный синтез. Ядерная энергетика. За рубежом в 1939 г. было показано, что уран, облученный нейтронами, испытывает необычное превращение делится на два осколка с атомной массой, примерно вдвое меньней, чем у урана. Одновременно наблюдается образование нескольких нейтронов. Этот новый тип ядерных превращений получил название деления. В этом же году советские ученые Петржак и Флеров доказали, что деление урана осуществляется не только при облучении нейтронами, но и самопроизвольно. Таким образом, для урана распад может идти одновременно по двум схемам, по типу а-распада и по типу деления. Последний процесс характеризуется большим периодом полураспада (10 лет) и поэтому в природном уране он осуществляется очень редко. Положение здесь аналогично химическим экзотермическим реакциям, которые могут протекать самопроизвольно, но с измеримой скоростью протекают лишь тогда, когда система получает необходимую энергию активации, позволяющую реагирующим частицам преодолеть потенциальный барьер. Для осуществления деления требуется также активация, например, за счет поглощения тяжелым ядром нейтрона. [c.419]

Один из первых способов получения ядерной энергии заключается в бомбардировке урана ней-тронами. Было установлено, что уран не образует при этом новых изотопов, как это бывает при простейших ядерных реакциях, а вместо этого возникают ядра, обладающие приблизительно вдвое меньшей массой по сравнению с массой исходного ядра урана (например, Ва илиКг). Вскоре обнаружилось, что ядерное деление является источником огромной энергии. Исследования Энрико Ферми, Отто Гана и Лизы Мейтнер, а также многих других ученых позволили разобраться в природе ядерного деления. Об этом написано много увлекательных книг, и можно порекомендовать прочесть о подробностях этих важных открытий в литературе, цитированной в конце данной главы. [c.435]

Взаимодействие альфа-частиц с ядрами многих элементов (кислорода, хлора, бериллия и др.) приводит к образованию нейтронов 0(а,п) оЫе, дВе(а,п) С. Таким образом, альфа-излучающие элементы — уран и торий — являются источниками нейтронов в природе. Нейтроны в природе выделяются также в результате спонтанного деления ядер урана-235, открытого в 1940 г. Флеровым и Петражаком. Период полураспада при спонтанном делении урана-235 равен Ю лет. [c.310]

Кадмиевый опыт однозначно подтвердил излучатель с периодом распада 2,3 суток не может быть продуктом деления. Это ядра нового элемента, элемента № 93, который Макмиллан предложил назвать нептунием. В солнечной системе за планетой Уран следует Нептун. Так и в ряду химических элементов за ураном (по-латыни uranium) следует нептуний (neptunium). [c.383]

Как-то в середине 60-х годов на мощном дубненском циклотроне У-300 облучили висмутовую мишень ускоренными ядрами неона. В ядерной реакции висмут+неон образовывались ядра изотопа нептуния. Они испытывали К-захват ядро нептуния впитывало в себя один из электронов атомной оболочки и превращалось в уран. В некоторых случаях дочернее ядро урана оказывалось на высоком возбужденном уровне (проще говоря, у ядра оказывался большой избыток энергии),и оно распадалось на осколки. Так был открыт новый вид ядерных превращений — деление чдер после К-захвата. [c.386]

В самом деле, было хорошо известно, что вероятность спонтанного деления нечетных ядер в тысячи и дажо в сотни тысяч раз меньше вероятности спонтанного деления их ближайших четных соседей. С одной стороны, казалось бы, этот дополнительный запас прочиости нечетных ядер исключает возможность наблюдать спонтанное деление ядер 105-го. С другой стороны, однако, с увеличением порядкового номера элемента вероятность спонтанного деления его изотопов резко увеличивается как для четных элементов, так и для нечетных . Если, например, к ядру урана-238 добавить 8 протонов, то мы получим ядро фермия-246, для которого вероятность спонтанного деления увеличивается более чем в 10 раз по сравнению с ураном-238. [c.488]

В процессе замедления нейтроны могут быть захвачены ядрами замедлителя, теплоносителя или без деления. Сечение захвата особенно велико в области резонансного поглощения. Доля нейтронов, не поглотившаяся при замедлении, учитывается коэффициентом Ф — вероятностью избежать резонансного захвата. Все замедлившиеся нейтроны захватываются или ядрами среды. Доля нейтронов, поглощаемых ураном, определяется коэффициентом теплового использования д. При этом только часть нейтронов % при поглощении вызовет деление ядер в результате которого образуется V новых нейтронов. Таким образом, по завершении нейтронного цикла к нейтронов предшествующего поколения обращается в (ицфт у) нейтронов следующего поколения, и, следовательно, по определению [c.229]

Основные научные исследования относятся к учению о радиоактивности. Открыла (1917) совместно с Ганом и одновременно с Ф. Содди и его сотрудником Д. Крэнсто-ном радиоактивный элемент протактиний. Развила (1921) теорию строения ядер, согласно которой в их состав входят а-частицы, протоны и электроны. Доказала (1925), что испускание -излуче-ния ядром возможно лишь после вылета а- или Р-частицы. Совместно с Ганом установила (1935) механизм последовательных 3-распадов, приводящих к образованию элементов с 2 < 97. Совместно с датским физиком О. Фришем объяснила (1939), что элемент, обнаруженный Ганом в продуктах ядерных реакций, возникающих в уране под действием медленных нейтронов, является продуктом деления ядер урана (явление, лежащее в основе ядерной энергетики). [c.331]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология