Энергия деления ядер

Таблица 13.1.1. Распределение энергии деления ядра

В дальнейшем все большее распространение получат солнечная энергия и энергия деления ядра. Источники этих видов энергии должны быть обильными и не приводить к загрязнению окружающей среды. Хотя уже в настоящее время сомнительно успешное развитие источников ядерной энергии. Существующие реакторы будут служить еще 20—30 лет до истощения запасов урана. Так называемые бридерные реакторы технологически еще не разработаны. [c.505]

Однако деление ядра атома урана применяется не только в целью разрушения. Когда процесс получения энергии поддерживается на постоянном безопасном уровне, расщепление ядра можно использовать и в целях созидания. В пятидесятых — шестидесятых годах было построено большое число ядерных реакторов, предназначенных для получения электрической энергии >. [c.178]

В реакциях деления ядро расщепляется на два новых сильно радиоактивных ядра с неодинаковыми массами. Реакция деления ядра сопровождается выделением огромного количества энергии. При протекании, например, рассматриваемой реакции выделяется около 200 МэВ (за счет деления ядра 165 МэВ и за счет радиоактивного распада продуктов 35 МэВ). Энергия в 200 МэВ эквивалентна 19,2- 10 кДж/моль, ли 8,4- 10 кДж/кг Это эквивалентно [c.661]

Определим сначала энергию, освобождающуюся при распаде ядра. Возьмем в качестве примера вызванное нейтроном деление ядра Х , в результате которого образуется два осколка, и Z 2, с массами, равными М [c.8]

Вообще говоря, энергия связи осколков отличается от энергии связи начального ядра, т. е. суммарная масса осколков не равна массе распавшегося ядра Этой разностью и определяется энергия освобождающаяся при делении ядра. Из соотношения Эйнштейна, связывающего энергию и массу, получим [c.9]

В реакции деления ядро расщепляется на два других сильнорадиоактивных ядра с неодинаковыми массами. Реакция сопровождается выделением огромного количества энергии. (За счет деления ядер и радиоактивного распада продуктов этой реакции выделяется 19.2-10 кДж/моль, или 8,4-10 кДж/кг что соответствует теплоте сгорания 2 млн. кг высококалорийного ископаемого угля.) [c.14]

Рис. 20.9. Средняя энергия связи ядра в расчете на один нуклон достигает максимума нри массовых числах 50-60 и постепенно уменьшается с последующим возрастанием массового числа. В результате этой закономерности слияние легких и деление тяжелых ядер являются экзотермическими процессами.

Рис. 20.11. Схематическое изображение одного из многочисленных вариантов деления ядра урана-235. В этом процессе высвобождается энергия в 3,5 -10 Дж.

Первая ядерная реакция, которую применили для получения энергии, представляет собой реакцию деления ядра 92 и под действием проникающего в ядро нейтрона. При этом образуются два новых ядра — осколка близкой массы, испускается несколько нейтронов (так называемые вторичные нейтроны) и освобождается огромная энергия при распаде 1 г 92 выделяется 7,5 10 кДж, т. е. больше, чем при сгорании 2 т каменного угля. Вторичные нейтроны могут захватываться другими ядрами и, и свою очередь, вызывать их деление. Таким образом, число отдельных актов распада прогрессивно увеличивается, возникает цепная реакция деления ядер урана. [c.95]

Большое практическое значение процессов деления объясняется огромным количеством энергии, которая выделяется при каждом ядерном делении. Это можно видеть из кривой энергий связей, приведенной на рис. 11-5. В результате деления ядра тяжелого изотопа, например происходит образование осколков с мас- [c.418]

В ходе исследования различных ядерных реакций было установлено, что ядра некоторых тяжелых элементов способны делиться. В 1939 г. было обнаружено, что при бомбардировке урана нейтронами происходит деление ядра на два новых, причем процесс сопровождается вылетом вторичных нейтронов и выделением колоссальной энергии. Выделение при реакции вторичных нейтронов позволило осуществить цепной процесс распада ядра урана и разработать технологию получения атомной энергии. [c.22]

Рассмотрим теперь для различных ядер дефект массы или энергию связи, отнесенную к одному нуклону (нуклоном обозначают как протон, так и нейтрон), которая определяется делением энергии связи ядра на полное число нуклонов. Если рассмотреть среднюю энергию нуклона как функцию массового числа, то окажется, что она максимальна для ядер, массовое число которых близко к 50. Следовательно, эти ядра наиболее устойчивы. Наконец, большая средняя энергия нуклона означает, что для распада ядра на элементарные частицы требуется очень большая энергия. Однако это не значит, что такое ядро не может спонтанно испустить частицу действительно, существуют ядра, которые спонтанно, без притока внешней энергии, превращаются с разными скоростями в другие ядра это — явление природной радиоактивности. Иные ядра, наоборот, спонтанно не распадаются, но при бомбардировке частицами соответствующей энергии могут превращаться в различные ядра таким образом осуществляются искусственные превращения, приводящие к устойчивым или неустойчивым ядрам. Рассмотрим последовательно эти два явления. [c.43]

В реакциях деления ядро атома расщепляется па более легкие ядра с неодинаковыми массами. Найдено, что наибольшая энергия связи нуклонов в ядре отвечает элементам средней части периодической системы. Поэтому на ядра этих элементов распадаются ядра тяжелых элементов, выделяя огромное количество энерги] . Так, деление урана-235 протекает по схеме [c.69]

Из графика на рис. 1.18 видно, что наиболее устойчивы элементы с массовыми числами 60. Элементы с более тяжелыми ядрами должны быть способными к делению с образованием более легких и более устойчивых ядер и с выделением энергии. Элементы, ядра которых легче 60 тат ед, должны быть способными к слиянию (если бы удалось преодолеть силы отталкивания между ядрами) с образованием более тяжелых ядер и выделением энергии. Эти процессы называют, соответственно, ядерными делением и синтезом. [c.28]

На основании данных, приведенных на рис. 20.1 1, получите приближенное значение изменения энергии связи на 1 нуклон, сопровождающее деление ядра с А, приблизительно равным 240, и проверьте утверждение, высказанное в разд. 20.22, согласно которому при делении ядер высвобождается около 20-10 2 Дж на 1 моль., [c.632]

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ (атомная энергия), выделяется при превращениях атомных ядер. Источник Я. э.— внутр. энергия атомного ядра, обусловленная сильным взаимод. между протонами и нейтронами, а также их движением внутри ядра. Я. э. в миллионы раз превосходит энергию хим. превращений. Изменение массы покоя ядер при их превращениях может достигать по порядку величины 0,1%, тогда как перестройка внеш. электронных оболочек при хим. превращениях сопровождается изменением массы покоя атомов и молекул не более чем на 10 %. Особенно энергетически выгоден синтез легких ядер и деление тяжелых. Так, при синтезе гелия из ядер дейтерия и трития выделяется энергия 17,6 МэВ (3,5 МэВ на нуклон), при делении урана — ок. 200 МэВ ( 1 МэВ на нуклон). Радиоакт. распад также сопровождается выделением Я. э., однако его малая скорость обусловливает ничтожно малую полезную мощность. [c.724]

Поток нейтронов Ф, который является важнейшей регулируемой рабочей величиной в реакторе, определяется как произведение плотности и скорости нейтронов. Основной единицей измерения является единица потока (1 нейтрон см" сек). В зависимости от типа ядерного реактора при полной нагрузке поток нейтронов в активной зоне реактора достигает 10 2—10 единиц. Поток нейтронов пропорционален числу делений в единицу времени и, следовательно, высвобождающейся энергии. При каждом делении ядра высвобождается 3,2-Ю вт-сек энергии 1 вт высвобождается при 3-10 ° делений в 1 сек. Таким образом, тепловая мощность и поток нейтронов ядерного реактора взаимно пропорциональны. [c.549]

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]

Рнс. 12.1.2. Изменение потенциальной энергии в процессе деления ядра [c.227]

Распределение энергии, выделяющейся при делении и тепловыми нейтронами, показано в табл. 12.1.2. Основная доля этой энергии (около 180 МэВ) выделяется в виде кинетической энергии осколков деления и обусловлена их кулоновским расталкиванием. Эта энергия преобразуется в энергию теплового движения атомов и молекул среды. Часть энергии деления переходит в энергию возбуждения осколков, что приводит к испусканию в среднем одного-двух нейтронов каждым осколком, а затем — к испусканию у-квантов. Эти нейтроны и у-кванты называются мгновенными, а образовавшиеся после сброса нейтронов ядра — продуктами деления. Мгновенные нейтроны за очень малое время (порядка 10" -10 с) поглощаются в размножающей среде, следовательно, энергия этих нейтронов и у-квантов радиационного захвата превращается в тепло фактически тоже мгновенно. После испускания мгновенных нейтронов продукты деления имеют по-прежнему значительный избыток нейтронов и поэтому являются р-радиоактивными. В среднем каждый атом продуктов деления претерпевает три последовательных распада, которые сопровождаются испусканием р-частиц, антинейтрино и у-квантов, что дает запаздывающее энерговыделение. Кроме того, более 5 % всей энергии деления уносится антинейтрино и не может быть использовано. [c.228]

Порог деления, вызванного 7-квантами (т. е. энергия наиболее мягких -квантов, еще способных вызнать деление), является непосредственной мерой минимальной энергии возбуждения ядра, необходимой для деления. Порог реакции деления под действием нейтронов меньше порога фотоделения составного ядра иа величину энергии связи нейтрона с ядром мишени. Поэтому [c.929]

При спонтанном делении наблюдается самопроизвольный развал ядра на осколки (обычно 2) и некоторое количество свободных нейтронов. Кинетическая энергия осколков составляет около 150 Мэв. Процесс деления сопровождается эмиссией нескольких -у-квантов. Усредненное по достаточно большому количеству распадов, число нейтронов, появляющихся в результате деления ядра, называют средним числом нейтронов на акт деления V. [c.930]

Среднее число вторичных нейтронов м, возникающих при делении ядра, имеет тенденцию увеличиваться с возрастанием энергии нейтронов Е , вызывающих деление. Эта зависимость может быть представлена выражением [c.931]

Процесс деления ядер становится возможным, если энергия возбуждения ядра V превышает пороговую энергию возбуждения составного ядра (порог деления) На. При делении ядер под действием -квантов величина порога совпадает с минимальной (пороговой) энергией Кванта, еще способного вызвать реакцию деления. В случае деления ядер под действием нейтронов = = На— Вп, поэтому значения могут быть и отрицательными. [c.939]

Так как энергия образования тяжелых ядер, считая на единицу массы, меньше, чем средних, то разделение атомных ядер тяжелых элементов на ядра средних должно сопровождаться выделением энергии в количестве, равном этой разнице, т. е. приблизительно 0,8—0,9 МэВ на единицу массы (см. рис. 10). Это используется в процессах деления ядра атома урана (на рис. 10 соответствует перемещению вдоль стрелки В). [c.53]

Наиболее интересные результаты были получены при бомбардировке веществ частицами, имеющими энергию около 10 эв [771, 1781]. Протон, проходящий с такой энергией через ядро, выбивает несколько нейтронов и протонов и оставляет возбужденное остаточное ядро. Последние могут излучать протоны, дейтроны, тритоны, Не, а-частицы, а возможно, и другие легкие ядра возбужденные ядра могут претерпевать деление с одновременным дальнейшим излучением. Эти процессы, сопровождающиеся уизлучением, продолжаются до тех пор, пока не закончится высвечивание ядра. Для измерения сечения образования различных осколков необходимы высокочувствительные масс-спектрометры специальной конструкции. [c.245]

Второй процесс, связанный с захватом нейтрона ядром более сложен и может привести к целому ряду ядерных превращений. Если ядром был поглощен нейтрон с кинетической энергией Ен, то образующееся составное ядро оказывается в возбужденном состоянии, причем энергия возбуждения = Яи + бсв , где 8св — энергия связи нейтрона в составном ядре. В зависимости от энергии возбуждения и свойств составного ядра переход в более низкое энергетическое состояние может совершаться путем испускания у-квантов и ядерных частиц (нейтронов, протонов, а-час-тиц и т. д.) иногда поглощение нейтрона может привести к делению ядра. [c.27]

Цепными реакциями являются реакции деления ядер 2зэр и В процессе деления ядра урана или плутония, вызванного захватом нейтрона, происходит выделение некоторого числа (от двух до трех) нейтронов. Выделяющиеся нейтроны захЕ ЭТЫваются другими ядрами урана илн плутония, и при определенных условиях происходит деление последних. Каждый нейтрон может вызвать деление одного ядра урана или плутония. Поэтому число нейтронов, возникающих в результате деления, возрастает в геометрической прогрессии. Таким образом, если преобладающее число нейтронов деления может быть использовано для новых актов деления, наблюдается лавинообразное нарастание числа делящихся атомов и, следовательно, числа нейтронов и количества выделяющейся энергии, т. е. при этом происходит типичный разветвленный процесс, в котором роль промежуточного вещества играют нейтроны. Этот процесс и используется при получении атомной энергии. [c.205]

Первая ядерная реакция, которую применили для получения энергии, н )едставляет собой реакцию деления ядра под дей- [c.113]

В реакциях деления ядро расщепляется на два новых сильно радиоактивных ядра с неодинаковыми массами. Реакция деления ядра сопровождается выделением огромного количества энергии. При протекании, напрнмер, рассматриваемой реакции выделяется около 200 Мэе (за счет деления ядра 165 Мэе и за счет радиоактивного распада продуктов - 35 Мэе). Энергия в 200 Мэе эквивалентна 19,2 х X10 кдо1с/г-ат (4,6-10 ккал/г-ат), или 8,4-IQi кдж/кг и (2х X l0 к/aы/кг U). Это эквивалентно теплоте реакции сжигания 2 млн. кг высококалорийного каменного угля. [c.44]

В 1940 г. в СССР К. А. Петржак и Г. Н. Флеров показали, что процесс деления ядер, который осуществлен под действием нейтронов, в случае урана протекает самопроизвольно, без всякого воздействия нейтронов, только вероятность этого процесса значительно меньше, чем вероятность обычного радиоактивного распада урана путем сс-излучения. Был открыт, таким образом, новый тип радиоактивного распада — спонтанное деление, который наблюдается в области тяжелых ядер. Огромные электростатические силы отталкивания между большим числом протонов в тяжелых ядрах пр)1водят к самопроизвольному делению ядра на два приблизительно равных осколка с выделением огромной энергии, заключенной в ядре. [c.71]

Для того чтобы подчеркнуть большую разность в поперечных сечениях для быстрых и медленных нейтронов, имеет смысл рассмотреть кроме деления и другие типы реакций, вызываемых нейтронами. Тепловые нейтроны могут быть захвачены практически всеми ядрами, и захват обычно приводит к (п, 7)-реакции. Этот процесс, называемый радиоактиеным захватом, известен как для делящихся, так и для неделящихся ядер и поэтому является процессом, конкурирующим с делением. Поперечные сечения таких реакций часто очень велики, и, как это можно видеть на примере кадмия (рис. 11-15), поперечные сечения могут быстро уменьшаться с ростом энергии бомбардирующего нейтрона. Можно было бы предположить, что в результате деления ядра происходит расщепление атома на два осколка примерно одинаковых размеров. Это, однако, неверно. Из рис. 11-16 видно, что [c.417]

Тот же эффект используется и в случае, когда источником ядерной энергии служат ядра наиболее легких атомных ядер, соединяющихся 1в более тяжелое ядро. При таких ядерных реакциях выделяется особенно много энергии потому, что дефект масс тут наибольший (энергия связи для атомных ядер с 2>5 составляет 7,4—8,8 МэВ). Действительно, кривая дефектов масс показывает, что хотя атомные ядра всех элементов образуются с выделением энергии, больше всего энергии выделяется ири образовании элементов средней части периодической системы. Поэтому можно использовать атомную энергию, выделяющуюся при образавании более тяжелых атомных ядер из самых легких, а также при распаде атомных ядер тяжелых элементов. В первом случае происходит ядерный синтез, во втором — процесс деления тяжелых атомных ядер. [c.211]

Деление атомных ядер тяжелых элементов вызывается также действием сравнительно медленных тепловых нейтронов в ядерных реакторах 8.ри+оП->абКг-Ь5 Ва+ +2 п. Нейтроны большей энергии захватываются ядром урана, после чего за счет р -распада последовательно образуются два первых трансурановых элемента — нептуний [c.103]

Нейтронное излучение взаимод. только с атомными ядрами среды. По энергии нейтроны (в сравнении со средней энергией теплового движения кТ где /с-постоянная Больцмана, Т-абс. т-ра) подразделяют на холодные (Е < кТ), тепловые (Е кТ), медленные (кТ< Е < 10 эБ), промежуточные (10 < < 5 10 эВ) и быстрые ( >5 -10 эВ). Нейтроны в в-ве испытывают упругое и неупругое рассеяние. Прн достаточной энергии нейтроны могут выбивать частично ионизир. атомы из среды (т. наз. ядра отдачи). При захваге нейтронов атомными ядрами могут происходить ядерные реакции, последствием к-рых является испускание у-квантов, о.- и Р-частиц, осколков деления ядра и др. Ослабление потока нейтронов происходит по экспоненциальному закону Ф = где N-число атомов дан- [c.254]

В процессе деления основная часть нейтронов образуется за очень короткий промежуток времени (Ю сек) — это так называемые мгновенные нейтроны, и только 0,767о всех нейтронов образуется с запаздыванием — это так называемые запаздывающие нейтроны. Высвободившиеся нейтроны обладают высокой скоростью, а при их прохождении через какое-либо вещество происходят частично упругие и частично неупругие столкновения с ядрами атомов этого вещества. При упругих столкновениях нейтроны сообщают ядрам кинетическую энергию, теряя при этом скорость. Этот процесс получил название упругого рассеяния. При неупругих столкновениях нейтроны поглощаются, причем ядра становятся более возбужденными. Свою энергию возбуждения ядро может отдать снова полностью или частично, высвобождая при этом захваченный ранее нейтрон неупругое рассеяние) нейтрон может образоваться также в результате распада, или деления. Как уже отмечалось, многочисленные столкновения замедляют быстрые нейтроны до скорости тепловых нейтронов. Время замедления, зависящее от замедлителя, составляет примерно 10 сек. Вероятности рассеяния, поглощения и деления определяются соответствующими эффективными сечениями. [c.551]

При малых эллипсоидальных деформациях потенциальная энергия ядра возрастает, т. е. образуется энергетический барьер /(рис. 12.1.2). Высота барьера тем меньше, чем меньше разность 2Е - или чем больше параметр делимости /А. Для деления ядра с А< 49 необходимо внести энергию возбуждения, которая должна превосходить барьер деления возб > Ef. Возбудить ядро можно при облучении его у-квантами, нейтронами или другими частицами. Деление ядер с А < 49 может происходить и за счет туннельного эффекта. Хотя критерий 8 (формула (12.6)) справедлив только для малых деформаций, он, тем не менее, позволяет предположить, что и в случае больших деформаций время жизни ядра (А, 2) относительно спонтанного деления определяется только отношением 2 А. Действительно, общее изменение времени жизни обнаруживает заметную, приблизительно экспоненциальную зависимость от 2 А (см. рис. 12.1.2). [c.227]

Деление атомного ядра — это процесс распада возбужденного ядра на 2 (реже 3 и 4) сравнимых по массе ядра-осколка деления. Деление ядер сопровождается испусканием вторичных нейтронов, 7-квантов и выделением энергии. Делению подвержены ядра всех тяжелых элементов, если то ько они находятся в достаточно высоких возбужденных 1.0.-Т0ЯНИЯХ. Процесс деления — это один из возможных путей снятия во.збужд. НИЯ ядра дпугие конкурирующие ппоцессы испускание -квантов, испускание нейтронов и т. п. [c.929]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология