Реакции на нейтронах деления

Д. Возраст нейтронов деления. Поскольку первичным источником нейтронов в реакторе является реакция деления, особенно интересно получить соответствующее выражение для среднего возраста нейтронов, рождающихся со спектром (и). [c.297]

В случае реакций на нейтронах деления для аналогичных расчетов используются величины, приведенные в графе 12. [c.543]

В 12-й графе даны эффективные сечения взаимодействия для суммарного потока нейтронов деления. Этн величины были использованы при расчете активности для реакций (", Р), (л. а) и п, 2п). При дальнейшем уточнении сечений взаимодействия значения А могут быть легко исправлены (см. выше). [c.543]

Рис. 20.12. Цепная реакция ядерного деления, в которой при каждом акте деления образуются два нейтрона. Такой процесс приводит к ускорению скорости деления, так как число актов деления на каждой стадии удваивается.

Рис. 20.13. Зависимость режима цепной реакции ядерного деления от массы образца. Если образец имеет подкритическую массу, цепная реакция прекращается, потому что нейтроны покидают образец, не вызывая новых актов деления. По мере увеличения массы образца его покидает все меньшее число нейтронов и цепная реакция получает возможность развиваться.

Таблица 8.4-4. Примеры первичных мешающих реакций и степень их влияния в НАА с реакторными нейтронами деления

Особое место среди мешающих реакций занимает деление, так как в результате деления ядер тяжелых элементов образуются радиоактивные изотопы многих элементов, находящихся в середине периодической системы. Например, при делении и- тепловыми нейтронами образуются радиоактивные изотопы элементов примерно от цинка до гадолиния. [c.132]

В естественном, природном уране, содержится 99,28% основного изотопа урана-238, 0,71% изотопа урана-235 и 0,0058% изотопа урана-234. Уран-238 поглощает большую часть медленных нейтронов, не давая реакции деления, но при бомбардировке быстрыми нейтронами деление возможно и уран-238 может быть использован как основное делящееся вещество. [c.263]

Здесь Х 2 — осколки деления исходного ядра X с числом нуклонов (массовым числом) Ло и числом протонов (зарядовым числом) ZQ А 2 и Z 2 массовые и зарядовые числа осколков деления, наиболее вероятные значения Л 2 лежат в областях 90 ч- 100 и 130 ч- 140 к — число мгновенных нейтронов деления з,4,г,7,т Продукты запаздывающих /5 — и п-распадов осколков до,1,2,т кинетическая энергия продуктов реакций. [c.114]

Возникло понимание, что, поскольку число рождаемых в этой реакции нейтронов больше 1, этот процесс может развиваться по схеме цепной реакции, и при благоприятных условиях может приобрести характер взрыва. Действительно, от момента захвата нейтрона ядром до его деления проходит время порядка 10 секунды. Для деления 1 грамм-атома урана (235 г) нужно PS нейтронов. Если в одной ступени деления число нейтронов удваивается, то это число нейтронов возникнет через 10 секунды в 80-м поколении. За это время выделится энергия 2 10 эрг, что больше, чем получается при сгорании 700 тонн угля. К сожалению, именно возможность создания сверхбомбы, а отнюдь не перспектива мирного применения ядерной энергии послужила стимулом для интенсивных исследований физики атомного ядра в Западной Европе, США и СССР в середине XX века. [c.115]

Наилучшим образом эти реакции реализуются в ядерных реакторах-раз-множителях на быстрых нейтронах (бридерах), либо же в бланкетах ядерных реакторов синтеза, основанных на реакции (16.1.2а). В реакторах-бридерах каждый нейтрон деления не только воспроизводит сгоревшее ядро урана, но и производит дополнительно = 0,3 0,5 ядер -р 0 два три [c.252]

Распад атомов материнского радиоактивного изотопа с превращением их в атомы дочернего радиоактивного изотопа, распад промежуточного ядра, получающегося при ядерных реакциях, и деление ядер протекают с испусканием частиц (нейтронов, протонов, а-частиц, электронов, осколков деления) или квантов (у-квантов, Х-лучей). [c.142]

При работе любого ядерного реактора в результате деления ядер в ядерном горючем образуется большое количество осколков деления, многие из которых обладают большим сечением захвата нейтронов. Вследствие этого нейтроны деления все больше расходуются не на поддержание цепного процесса деления и воспроизводства ядерного горючего, а на реакции с осколками деления. Цепной процесс не может продолжаться — затухает, происходит так называемое зашлаковывание реактора. Поэтому после некоторого [c.436]

Из поперечных сечений для нейтронов деления, приведенных ранее, видно, что степень образования дейтронов в Ь1 0Н или (реакция № 11, табл. 4) в шесть раз выше степени образования протонов в Ь1Р (реакции № 6 и 9, табл. 3). Из этого положения и приведенных ранее заключений следует, что величина Е, т. е. участие реакции с1, п) Ве в Ь1 Р или Ь1 0Н составляет 6/7 участия реакции р, п) Ве в ЫР. Из табл. 1 участие реакции в ЫР равняется 2,4 единицы таким образом, величина Р составляет [c.10]

В результате ядерной цепной реакции деления урана или плутония в реакторах устанавливается постоянный поток нейтронов. В то время как нейтроны и энергия, освобождаемые при каждом расщеплении атома, используются или для производства электро-и тепловой энергии, или для создания плутония, или для осуществления иных ядерных реакций, осколки деления накапливаются в виде отходов. По мере своего накопления осколки деления поглощают нейтроны и уменьшают число делящихся атомов, тем самым отравляя реактор. По этой причине тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) периодически извлекают из реактора и оставшееся в нем ядерное топливо очищают от осколков до первоначальной степени чистоты. Удаляемые таким образом продукты деления являются совокупностью элементов, относящихся к середине периодической таблицы. Большинство из них — радиоактивные изотопы, которые, испуская р- и у-радиацию, превращаются в стабильные элементы. Многие изотопы имеют очень короткие периоды полураспада. Ряд изотопов распадается наполовину примерно за год. В настоящее время возможно получение ТВЭЛ, в которых ядерное топливо используется до такой степени, когда уже экономически невыгодно вновь восстанавливать и выделять делящиеся вещества. Продукты деления в таком случае можно было бы оставлять в оболочке и, применяя довольно простую технику перемещения отработанных элементов из зоны реакции, использовать их еще раз как источники радиации очень высокой активности. Применение таких отработанных элементов в промышленности помогло бы разрешению проблемы удаления и использования радиоактивных отходов. [c.92]

Первая реакция вынужденного деления была осуществлена путем действия тепловых нейтронов на изотоп урана ssU [c.66]

И если бы полученные в результате деления нейтроны были тепловыми, то, несмотря на малую концентрацию цепная реакция была бы возможна даже на естественной смеси изотопов урана. Задача состоит, следовательно, в том, чтобы затормозить нейтроны деления вне урана, чтобы они благополучно миновали резонансные уровни [c.192]

Со временем происходит изменение активности первоначально чистого тория после облучения его в любом тепловом реакторе при данных потоках тепловых нейтронов, но величина активности в какое-либо время сильно зависит от спектра нейтронов в реакторе. Так как ( , 2п)-реакция в ТЬ , которой начинается цепочка, идет только с нейтронами, обладающими энергией более 6,35 Мэе, то активность в какое-либо время пропорциональна отношению этих быстрых нейтронов к потоку тепловых нейтронов, определяющему величину эффективного теплового сечения 0 2 ( , 2п). Это отношение потоков в тории может быть понижено путем введения замедлителя между элементами, содержащими торий, и элементами, содержащими делящиеся материалы, или путем применения тонких тепловыделяющих элементов из смеси тория и урана. Этим создается большая вероятность того, что энергия быстрых нейтронов деления при столкновении их с замедлителем упадет ниже порога (я, 2л)-реакции. [c.269]

Земли, объясняется исключительно тем, что он систематически образуется из урана, и находится, таким образом, в равновесии с долгопериодным изотопом Образование плутония в природных рудах происходит таким же образом, как и в ядерных реакторах (в результате захвата ядрами нейтронов). В этот природный реактор нейтроны поставляются тремя источниками — космическим излучением, реакцией спонтанного деления ядер урана и реакциями между а-частицами, испускаемыми ураном, и легкими ядрами, входящими в состав руд. [c.278]

При вычислении выходов радиоактивных изотопов по форму лам (8.1) и (8.2) необходимо знать поток частиц или Р ), значение к и сечение ядерной реакции. Поток (/ о или Р ) обычно известен для данного источника ядерных частиц, а сечение активации ядерной реакции, вызванной нейтронами, берут из литературных данных. В Приложениях (8, 10) приведены значения сечения активации ядерной реакции (л, у), вызванной медленными нейтронами, и реакций п, р) и (п, у), вызванной нейтронами деления в гетерогенном графит-урановом реакторе. [c.222]

Подсчитаем абсолютную активность Fe, которая получается при облучении в течение суток 0,5 г хлорида кобальта в ядерном реакторе с потоком нейтронов деления нейтрон/см сек. Сечение активации реакции Со (п, j3) Fe на нейтронах деления равно [c.248]

СЕЧЕНИЯ АКТИВАЦИИ (п, р)- и (я. а)-РЕАКЦИИ НА НЕЙТРОНАХ ДЕЛЕНИЯ [c.674]

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]

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]

Одним из источников ионизирующего излучения являются ядерные излучения, сопровождающие различные ядерные превращения и реакции (а -распада, захват нейтронов, деление и др.). Важное практическое значение имеют долгоживущие нуклиды Со (с периодом полураспада Го з = 5,1 года), получаемый по реакции Со (п, V), на что идет часть нейтронов активной зоны ядерных реакторов l37 s (Tq s = 30 лет) обычно в смеси с 34 s (Tg 5 = 2,2 года) и (Tq s = 28 лет), образующийся с большим выходом при делении тяжелых ядер в активной зоне ядерных реакторов [20]. [c.105]

Упругое соударение нейтронов с тян<елыми ядрами горючего вызывает лишь небольшие изменения кинетической энергии нейтронов. Поэтому реакции упругого рассеяния представляют большой интерес лишь при рассмотрении взаимодействия нейтронов с нетопливными компонентами реактора. Таким образом, две обобщенные характеристики — относительная вероятность реакции с делением в реакциях, связанных с захватом нейтрона, и число нейтронов, приходящихся на одно деление,— определяют достоинства и пригодность делящегося материала для использования его в качестве горючего. [c.15]

Для того чтобы происходила цепная ядерная реакция, образец делящегося вещества не должен быть слишком мал, иначе нейтроны покинут его прежде, чем у них появится возможность столкнуться с каким-либо ядром и вызвать процесс деления. Если слищком большое количество нейтронов покидает образец делящегося вещества, цепная реакция обрывается. В таком случае масса образца называется подкритической. Если масса образца достаточно велика, чтобы в нем поддерживалась цепная реакция с постоянной скоростью деления, такая масса называется критической. Эго возможно в том случае, если после каждого акта деления только один нейтрон может вызвать новый акт деления. Образец еще большей массы удается покинуть лишь немногим нейтронам. В этом случае по мер е развития цепной реакции число делений все множится реакция протекает в надкритической области. Различия в характере протекания реакции ядерного деления в зависимости от того, является ли масса образца подкритической, критической или надкритической, схематически иллюстрируются рис. 20.13. На рис. 20.14 показан один из способов создания надкритической массы делящегося вещества в атомной бомбе. Для этого с помощью химических взрывчатых веществ быстро соединяют две подкритические массы, в результате чего образуется надкритическая масса. Как видно, принципиальная схема устройства такой бомбы очень проста. Делящиеся вещества, вообще говоря, доступны любому государству, где имеются атомные реакторы, что уже привело к распространению атомного оружия среди мно- [c.268]

Кроме огромной выделяющейся энергии, значение процессов деления состоит еще и в том, что индуцированное нейтронами деление само по себе не затухает. В процессе деления, инициированном нейтронами, происходит выделение нейтронов при делении выделяется в среднем 2,5 нейтронов на один акт деления. Если каждый из выделяющихся нейтронов приведет к дополнительному акту деления, то, очевидно, что возникнет цепная реакция. Однако, если средний свободный пробег нейтронов будет настолько велик, что возникнет возможность ухода нейтронов из системы, то реакция прекратится. Следовательно, для самоподдерживания реакции необходимо, чтобы в среднем один нейтрон каждого деления вызывал другое деление. Таким образом, существует минимальный, или критический размер расщепляющегося материала, меньше которого реакция несамоподдерживается, другими словами, вероятность ухода нейтрона становится больше, чем вероят- ость индуцирования нового акта деления. Если две докритиче-ские массы свести вместе, что получится критическая или сверх-критическая масса, что приведет к протеканию цепного процесса— ядерному взрыву. [c.419]

Спонтанное (самопроизвольное) деление представляет собой самопроизвольный распад тяжелых ядер на два (редко три или четыре) осколка —ядра элементов середины Периодической системы. При этом испускается несколько нейтронов. Деление тяжелых ядер сопровождается выделением огромной энергии (оьоло 200 МэВ), во много раз превосходящей энергию других ядерных реакций. Расчеты показывают, что спонтанное деление становится энергетически выгодным уже примерно при 2=50. У всех изотопов природных тяжелых элементов процесс спонтанного деления происходит очень редко. Например, для ядра распад может происходить с выделением а-частицы или путем спонтанного деления. Но последний процесс во много раз менее вероятен. С ростом Z у искусственных тяжелых элементов спонтанное деление становится главным, а иногда единственным из наблюдавшихся до сих пор видов распада. Ядра-осколки при делении одного сорта атомов, как правило, представляют собой изотопы различных элементов. Наиболее часто про-1 сходят процессы несимметричного деления, при котором заряд и масса осколков соответствуют 40 и 60% от заряда и массы исходного ядра. Тяжелое материнское ядро характеризуется сравнительно с дочерними большим содержанием нейтронов поэтому осколки деления обычно являются 3-излучающими, а само деление сопровождается выделением нейтронов. [c.399]

Превращения в металлических и керамических материалах в результате ядерных реакций при облучении нейтронами приводят к образованию атомов примесей. Как правило, это не очень существенно, за исключением случаев, когда образуются газы (например, при реакции нейтронов с бериллием образуется гелий). Газы в решетке могут накапливаться, образуя пузырьки, и приводить к сильному распуханию [31 ]. Особенно сильное радиационное распухание (свеллинг) наблюдается при делении урана и плутония. Оно является результатом накопления осколков деления, значительная часть которых (около 30% выгоревших атомов) состоит из газовых атомов, в первую очередь криптона и ксенона. Это явление в настоящее время служит главным препятствием, ограничивающим использование металлического ос-урана в качестве топлива в реакторах, где требуются высокая степень выгорания и работа в условиях повышенных температур. В связи с этим охотнее пользуются двуокисью урана (иОа). Двуокись урана — химически довольно стойкое вещество, слабо реагирует с водой, совместима (не вступает в химические реакции) со многими конструкционными материалами (тантал, молибден, нержавеющие стали и др.), выдерживает нагрев до высоких температур. Главным же достоинством плотной спеченной иОа является ее способность довольно прочно удерживать продукты распада урана, в том числе газовые атомы, без значительного изменения внешних размеров. 212 [c.212]

ИНАА также можно использовать для анализа алюминия и оксида алюминия, однако не столь успешно, как в случае кремния. Причина заключается в образовании из основы пробы относительно высокой активности Na ( 1/2 = 15 ч) по реакции А1(п,о ) -Ка, инициируемой быстрыми нейтронами из спектра нейтронов деления. Высокий комптоновский континуум, вызываемый Na, серьезно ограничивает определение коротко- и среднеживущих индикаторных радионуклидов. Можно существенно улучшить НАА алюминия и оксида алюминия, если активированную пробу растворить и специфично отделить высокоактивный радионуклид Na на гидратированном пентаоксиде [c.124]

Уже отмечалось, что спектр нейтронов деления имеет среднюю энергию нейтронов около 1,5 Л эв, а вообще простирается до 20 Мэе. Поэтому атомные реакторы являются наиболее мощными источниками быстрых нейтронов. Однако их возможности для активационного анализа на быстрых нейтронах используются слабо, поскольку наличие в потоке тепловых нейтронов порождает специфическую трудность, так как продукты реакции (п, у) вследствие более высоких сечений оказываются значительно активнее радиоактивных нзотопоБ, образующихся в результате реакций на быстрых нейтронах. Правда, тепловые и медленные нейтроны могут быть отфильтрованы с помощью экранов из кадмия, индия и других материалов с большим сечением 68 [c.68]

Отношение Гп/Гю1 может быть рассчитано в рамках статистической теории при определённых предположениях о термодинамических свойствах нагретого ядра. Величина сгхп( х), характеризующая вероятность выживания продуктов испарения, резко уменьшается с ростом Ех (это равносильно увеличению числа каскадов испарения нейтронов). Ситуация усугубляется тем, что амплитуда оболочечной поправки, препятствующая делению ядра в основном состоянии, быстро уменьшается с увеличением энергии возбуждения ядра. Оба эти фактора ведут к экстремально малой вероятности выживания тяжёлых компаунд-ядер. По отношению к реакциям нейтронного захвата, ведущим к образованию актиноидов с сечением в десятки и сотни барн, сечение образования трансактиноидов в реакциях с тяжёлыми ионами составляет всего 10 -Ю барн и экспоненциально убывает при продвижении в область СТЭ. Однако, несмотря на столь низкие сечения, реакции с тяжёлыми ионами являются, по существу, единственным способом синтеза элементов с Z > 100. [c.47]

Удивительная аномалия в изотопном составе была обнаружена при изучении урановых руд из шахты Окло в Габоне (западная Африка) в 1972 г. Необычайно низкое содержание изотопа в этих рудах привело ученых к удивительному заключению еще за 1,8 млрд. лет до того, как человек собрал первый атомный реактор, в Африке был запущен природный реактор, работающий на расщеплении урана Работа этого реактора стала возможной благодаря более высокому содержанию которое в то время составляло около 3% (сейчас только 0,7%). Масс-спектрометрический анализ руд в Окло на различные элементы однозначно показал, что изотопный состав указывает на протекание реакции ядерного деления. Более того, удалось определить и такие характеристики реактора, как полный нейтронный поток (1,5-10 нейтронов на см ), уровень мощности (около 20 кВт) и продолжительность самопроизвольной цепной реации (около [c.202]

Образцы об.пучали у отражателя реактора в течение пяти дней, поток нейтронов деления ири этом составлял 210 нейтр1см -сек. Учитывая, что эффективное поперечное сечение реакции для равно 60 мбарн, определили этот поток измерением активности полученного но реакции [c.6]

Активация нейтронами. Принципы нейтронного активационного анализа теперь уже хорошо установлены и больше но нуждаются в подробном разборе. Так как сечение захвата быстрых нейтронов обычно много меньше, чем сечение захвата медленных нейтронов [4], ошибки за счет самоэкранирования нри активационном анализе на быстрых нейтронах будут меньше. Так, нанример, в то время как для мышьяка сечение захвата медленных, или тепловых, нейтронов (эффективная энергия около 0,02 эв) равно 4,3 барн, его сечение поглощения для быстрых нейтронов, или нейтронов деления (эффективная энергия около 1 Мэв), составляет всего несколько миллибарн. Для хрома сечепие захвата медленных нейтронов равно 3,1 барн, а для быстрых нейтронов сечение захвата не определено. Но оно, вероятно, должно быть меньше, чем у мышьяка, так как, в общем, сечение захвата быстрых не11тронов уменьшается с уменьшением атомного номера [5]. Однако активация быстрыми нейтронами дает преимущества лишь в том случае, когда получается отвечающая предъявляемым требованиям чувствительность онределенпя следов примесей. При определении серы с помощью реакций 3 (га, на медленных нейтронах и 8 (р,п)Р на быстрых нейтронах сечение захвата быстрых нейтронов 8 несколько меньше, чем сечение захвата медленных нейтронов 8 (60 [6] и 260 мбарн [7] соответственно), но за счет большего относительного содержания и легкости регистрации наведенной активности в данном случае метод активации быстрыми нейтронами оказывается более чувствительным [8]. [c.169]

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]

Если сечение желаемой реакции п, р) или п, а) отсутствует в таблице, приведенной в приложении, то можно воспользоваться, например, полуэмпирическнм методом Юза. В качестве примера применения метода Юза рассмотрим метод нахождения сечения активации реакции Со(п, р) Ре, вызванной нейтронами деления. Сначала вычислим тепловой эффект ядерной реакции С, который в атомных единицах массы (а.е. м.) равен сумме разностей масс бэре и Со и нейтрона и протона (см. Приложение 3) [c.223]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология