ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Освобождение атомной энергии из "Изотопы на службе человека " Термин атомная энергия не очень удачен, так как эта энергия своим происхождением обязана не всему атому, а лишь его ядру. Поэтому более правильным было бы название ядерная энергия. [c.66] Неиссякаемые запасы этой энергии стали доступными человечеству с открытием деления тяжелых ял,ер в частности ядер урана. Успех определился полностью тогда, когда люди научились освобождать энергью не из отдельных ядер, а из множества их. [c.66] Рассмотрим отдельные этапы того трудного пути, которым ученые шли к достин-сению больших и благородных целей. Для этого вернемся к делению ядер урана. [c.67] Представим себе, что в нашем распоряжении имеется необыкновенный микроскоп, настолько сильный, что в нем можно рассмотреть отдельные ядра рис. 27). К одному из ядер приближается нейтрон (рис. 27,а), который захватывается ядром (рис. 27,6). Образовавшееся составное ядро начинает колебаться (рис. 27,б) и раскалывается (рис. 27,г). Два вновь образовавшихся ядра разлетаются в стороны. Один из двух высвободившихся при этом нейтронов наталкивается на одно из соседних ядер урана (рис. 27,(5). Раскалывание повторяется (рис. 27,е), причем в ходе его снова высвобождаются 2 или 3 нейтрона (рис. 27,ж). [c.67] ХОДЯТ необычайно быстро (в ничтожные доли секунды), легко себе представить, что цепная реакция развивается стремительно, как лавина. [c.68] И Из НИХ для нас важны лишь два первых. [c.68] Посмотрим теперь, как ведут себя и при облучении их нейтронами. В одинаковой ли степени подвержены они делению Исследования показали, что между ними имеется существенное различие (рис. 29). [c.68] Ядра более тяжелого изотопа 2 11 делятся лишь при бомбардировке быстрыми нейтронами, обладающими энергией более 1 Мэе. Реакция протекает сравнительно медленно, поскольку каждое деление происходит только при третьем соударении. Наоборот, ядра изотопа делятся под воздействием нейтронов любых энергий, а сама реакция проходит очень интенсивно. [c.68] Нужен какой-то другой выход. Реальными представляются следующие возможности. [c.69] Действие замедлителя. [c.70] Образуется еще один новый элемент — нептуний. Вспомним, что Ферми безрезультатно искал его в продуктах, образующихся при облучении урана нейтронами. Его теоретические рассуждения были правильны, однако имевшиеся в его распоряжении источники нейтронов были слишком слабы, чтобы с их помощью можно было и0.луЧЙ 1Ь ДОС 1104-ные для исследования количества нептуния. [c.70] Таким образом появляется еще один новый и тоже радиоактивный элемент — плутоний. Свойства его были изучены сравнительно недавно. Если распад нептуния происходит очень интенсивно (период полураспада равен всего 2,3 дня), то плутоний, наоборот, имеет очень большой период полураспада, порядка 24 ООО лет. Поэтому в куске урана, подверженного облучению нейтронами, будут постепенно накапливаться ядра плутония. [c.71] Полученный изотоп урана при бомбардировке нейтронами ведет себя аналогично и может быть использован для осуществления цепной реакции деления. [c.71] Все рассмотренные выше пути ведут к цепной реакции. Если количество нейтронов, высвобождаемых в каждой серии делений исходного материала, будет одинаково, то наступит состояние равновесия (см. рис. 30,6). В таком случае говорят, что цепная реакция носит стационарный (установившийся) характер. Если же количество высвобождаемых нейтронов в ходе последовательных делений возрастает (см. рис. 30, б), то цепная реакция развивается подобно сорвавшейся с гор лавине. Таким образом, в зависимости от процентного содержания в рабочей смеси замедлителя, от степени обогащения смеси изотопом или нуклидами Ри, цепная реакция будет проходить либо медленно, либо быстро, либо будет развиваться в виде взрыва. [c.71] Взрыв атомной бомбы. [c.73] Ядерная энергия высвобождается главным образом в виде энергии движения ядер и нейтронов, т. е. в виде тепла. Установки, в которых осуществляется стационарная цепная реакция расщепления, называются ядерными реакторами. Первый такой реактор (рис. 32) был построен Ферми. Историческая дата его пуска — 2 декабря 1942 г. Кроме реакторов, цепная ядерная реакция, правда, уже неуправляемая, носящая взрывной характер, осуществляется в атомных бомбах (рис. 33). [c.73] Энергия, выделяющаяся при этом, очень велика, что сулит большие перспективы при использовании реакции синтеза. Однако нужно более подробно исследовать условия, при которых она может иметь практическое значение. [c.74] Такие реакции происходят внутри звезд. Именно благо- ю даря термоядерным реакциям Солнце уже. миллиарды лет излучает в пространство огромные количества энергии. Однако расчеты показывают, что даже при температуре 20 млн. градусов ядра обычного водорода реагируют друг с другом очень медленно средняя продолжительность реакции составляет 1011 лет 100 000 000 000 лет). Ясно, что практического значения такая реакция синтеза иметь не может. [c.75] Выделяющаяся здесь энергия на единицу массы превышает энергию, высвобождающуюся при делении урана, но еще важнее быстрота реакций, которая проходит, можно сказать, в мгновение ока (0,00003 доли секунды). [c.75] Высвобожденная энергия, как видно, значительно превышает все, что мы получали до сих пор. Условием ее высвобождения, т. е. условием осуществления этой реакции, является опять-таки достаточно высокая температура. Следует заметить, что описанный процесс не носит цепного характера просто при соответствующей температуре реагируют все ядра взятых для реакции компонентов. Из кривой, приведенной на рис. 35, видна сильная зависимость скорости протекания описанных двух реакций от темпера-ту ры. [c.76] Вернуться к основной статье