Деление ядер урана под действием нейтронов

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]

Медленные нейтроны могут давать также осколочные продукты деления ядер, обладающие высокой энергией. Если, например, ввести уран-235 в мелкораздробленном виде в какое-либо вещество и затем подвергнуть такую смесь действию медленных нейтронов, то ядра урана будут претерпевать деление. Около-85% выделяющейся при этом энергии будет представлять кинетическую энергию осколков деления (см. стр. 310). При достаточном измельчении урана большая часть этой энергии передается окружающей среде. Недостатком этого способа проведения радиационно-химических процессов является сильное загрязнение облучаемой системы осколочными радиоактивными элементами. . [c.50]

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]

Делящиеся ядра. Известные сейчас ядра, способные делиться под действием нейтронов с энергией в несколько MeV, собраны в табл. 7. В третьем столбце этой таблицы приведены вычисленные Бором и Уиллером [10, 11] энергии активации, в четвертом столбце—(грубо приближенные) энергии связи нейтронов, в пятом—разности между числами третьего и четвертого столбцов, которые являются вычисленными значениями порогов деления, т. е. необходимых энергий бомбардирующих нейтронов. Надо отметить, что Бор и Уиллер использовали в качестве отправной точки своих вычислений значение 0,7 MeV для порога деления поэтому абсолютные значения всех вычисленных порогов зависят от того, насколько это число соответствует истине. Недавно для порога деления было опубликовано [126] значение 1,0 MeV. Наблюденные значения порогов деления приведены в шестом столбце если в этом столбце стоит нуль, то это значит, что деление происходит под действием тепловых нейтронов отрицательные пороги не имеют непосредственного экспериментального смысла, хотя необходимые эксперименты и были предложены [123]. Экспериментальное подтверждение деления на в естественном уране под. действием тепловых нейтронов было получено в 1940 г. 108,91]. [c.64]

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]

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]

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]

При облучении нейтронами все три изотопа ведут себя по-разному. Уран-238 распадается под действием быстрых нейтронов. Его ядра делятся только тогда, когда энергия движущегося нейтрона превышает 1 Мэе. Нейтроны с меньшей энергией хотя и захватываются ядрами, но не вызывают деления. При этом образуется радиоактивный изотоп [c.90]

РАДИОАКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — материалы, отличающиеся радиоактивностью. Используются с конца 19 в. Различают Р. м. природного и искусственного происхождения. Из всех природных и искусственно созданных элементов реакция деления практически осуществлена и реально освоена для ззи 235у гзэрц (см. Ядерное горючее). Их ядра могут делиться под действием нейтронов, выделяя громадное количество энергии. Уран и торий служат источниками новых делящихся материалов в соответствии с ядерными реакциями, протекающими в ядерном реак- [c.275]

Источнико[м бесплодной потери нейтронов является, помимо улавливания их посторонними ядрами элементов, примешанных к урану также улетучив-анне 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. объему уранового шара. Вероятцость же того, что нейтроны, не встретившись с ядром, выскочат наружу, пропорциональна поверхности шара. С увеличением радиуса поверхность шара увеличивается медленнее, чем его объем. Поэтому с возрастанием радиуса уранового шара вероятность утечки нейтронов уменьшается, а вероятность их полезного действия увеличивается. Существует опре- [c.479]

Более интересна с точки зрения физики проблема ядерной реакции в обычном уране, являющемся смесью (0,72%) и 238и (99,28%). 238и делится лишь под действием быстрых нейтронов, обладающих энергией больше 1 Мэе. Кинетическая энергия значительной доли нейтронов деления недостаточна для деления ядер Кроме того, нейтроны деления могут претерпеть неупругое рассеяние, что также уменьшает их энергию. Примесь 235и недостаточна (0,72%), вероятность радиационного захвата замедляющегося нейтрона ядрами основного изотопа при резонансных энергиях ( 7 эе и т. д.) слишком велика, и число нейтронов, проскочивших при замедлении опасную зону резонансных энергий, недостаточно для поддержания цепной реакции на легком изотопе урана. [c.192]

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]

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]

Еще с 1942 г. в реакторах используются оба изотопа естественного урана. Нейтроны, образующие при делении урана-235, поглощаются ядрами урана-238, превращая последние (через промежуточные короткоживущие ядра) в ядра искусственного элемента плутония-239 — весьма важного ядерного топлива, способного делиться по цепной реакции под действием нейтронов любой энергии. Когда в реакторе накопится достаточное количество плутония, его выделяют и очищают от многочисленных продуктов деления. Третий вид ядерного топлива — уран-233, получаемый из природного чистого тория путем нескольких превращений. Торий облучаютв реакторе нейтронами внешнего источника, обычно урана, обогащенного ураном-235. [c.148]

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]

Так называемая большая тройка изотопов — плутоний-239, уран-235 и уран-233 — имеет поперечные сечения, равные соответственно 738, 582 и 588 барн (т. е. единиц ядерного поперечного сечения см) при делении под действием тепловых нейтронов. Эти три нуклида делятся под действием тепловых (.медленных) нейтронов благодаря тому, что каждый содержит нечетное число нейтронов. Присоединение нейтрона к ядру с нечетным числом нейтронов вызывает спаривание нейтронов, а это означает, что в данном случае большая величина энергии связи (энергии, в которую превращается избыточная масса нейтрона) переходит в энергию возбуждения, чем в случае компаупд-ядер, которые образуются в результате захвата нейтрона соседними изотопами с четным числом нейтронов в ядре. [c.141]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология