Условия деления ядра урана

Источником бесплодной потери нейтронов является, помимо улавливания их посторонними ядрами элементов, примешанных к урану 235, также улетучивание нейтронов наружу, за пределы урановой массы. Вероятность того, что возникший внутри массы нейтрон осуществит ядерное деление, пропорциональна числу ядер с которыми он имеет шансы встретиться, т. е. пропорциональна объему уранового шара. Вероятность же того, что нейтроны, не встретившись с ядром, выскочат наружу, пропорциональна поверхности шара. С увеличением радиуса шара поверхность шара увеличивается медленнее, чем его объем. Так, при увеличении радиуса шара вдвое его поверхность возрастает в 2x2=4 раза, а объем в 2Х2x2=8 раз. Поэтому с возрастанием радиуса уранового шара вероятность утечки нейтронов относительно уменьшается, а вероятность их полезного действия относительно увеличивается. Существует определенное критическое значение радиуса массы из урана 235, ниже которого возникающие в ней цепные ядерные реакции будут протекать затухая, а выше — лавинообразно разветвляясь. Шар из урана с радиусом ниже критического ни при каких условиях не взорвется шар из урана с радиусом свыше критического взорвется сам собой, так как в нейтронах вследствие непрерывно текущей в уране ядерной цепной реакции в природе нет недостатка. На этом основано приведение в действие урановой бомбы путем быстрого сближения двух урановых масс, порознь обладающих объемами ниже критического, но вместе образующих объем свыше критического. Критический радиус может быть уменьшен путем заключения урана в оболочку из элемента, ядра которого не поглощают нейтронов, а отражают их по закону упругого удара обратно внутрь взрывающейся атомной бомбы. [c.188]

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]

Выделение вторичных нейтронов само по себе еще не приводит к цепному процессу. Часть нейтронов может поглощаться примесями других элементов, часть вылетать за пределы куска урана, не успев столкнуться с новым ядром урана, и т. д. Необходимо, чтобы процесс протекал в условиях, исключающих непроизводительную потерю нейтронов. Для этого необходимо, чтобы уран был по возможности очищен от примесей и его было бы достаточное количество (так называемая критическая масса, или критический минимум), в котором мог бы развиваться цепной процесс. Если количество урана невелико по сравнению с критическим количеством, то цепной процесс деления ядер может остановиться при большой массе цепная реакция будет развиваться быстрее и может принять характер взрыва. [c.478]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология