Реакции деления атомного ядра

Реакции деления атомного ядра [c.69]

Реактивные двигательные системы, 23 Реакции деления атомного ядра, 69 Регенеративное охлаждение, 442— 447 [c.788]

Давно перед физиками встал вопрос нельзя ли осуществить цепную реакцию с атомными ядрами, в которой превращение отдельного ядра, протекающее с выделением энергии, автоматически вызывало бы за собой подобное превращение и в других таких же ядрах Открытие деления ядер урана и ядер некоторых других тяжелых элементов дало возможность практического осуществления цепной ядерной реакции. Удалось использовать два замечательных свойства явления деления ядер. [c.309]

Делением называется реакция расщепления атомного ядра (обычно тяжелого) на две (иногда на три) примерно равные по массе части (осколки деления). Тяжелые ядра (Z>90) делятся как после предварительного слабого возбуждения атомного ядра, например в результате облучения его нейтронами с энергией Тп 1 Мэе, а для некоторых ядер даже тепловыми нейтро-на ли (вынужденное деление), так и без предварительного возбуждения, т. е. самопроизвольно (спонтанное деление). [c.410]

Сильное взаимодействие. Изотопич, инвариантность сильного вз-ствия приводит к определ. связи между хар-ками разл. процессов с участием Н. и протона, напр. эфф. сечения рассеяния я+-мезона на протоне и л "-мезона на Н. равны, т. к. системы я+р и л п имеют одинаковый изотопич. спин /= /з и отличаются лишь проекциями изотопич. спина (/з=- -% в первом и /з=—во втором случае), одинаковы сечения рассеяния К +-мезона на протоне и К -мезона на Н. и т. п. Справедливость такого рода соотношений экспериментально проверена в большом числе опытов, (Данные о вз-ствии разл, нестабильных ч-ц с Н. получают гл. обр. из экспериментов по рассеянию Н. на дейтроне.) Однако при низких энергиях вз-ствия пирс заряж. ч-цами и ат. ядрами сильно различаются из-за наличия у протона электрич. заряда, обусловливающего существование дальнодействующих кулоновских сил между ним и др. заряж. ч-цами на таких расстояниях, на к-рых короткодействующие яд. силы практически отсутствуют. Отсутствие у Н. электрич. заряда позволяет ему проникать через электронные оболочки атомов и свободно приближаться к ядрам. Именно этим объясняется уникальная способность Н. сравнительно малых энергий вызывать разл. яд. реакции, в т. ч. деление тяжёлых ядер (см. Деление атомного ядра). [c.452]

Независимо от целей непосредств. получения энергии термоядерный реактор может быть использован в кач-ве мощного источника быстрых нейтронов. Последние могут быть использованы, в частности, в энергетич. целях в последующих реакциях деления тяжёлых ядер (см. Деление атомного ядра) в окружающем реактор бланкете из урана (или тория). Это т. н. гибридный реактор, работающий по схеме синтез — деление и являющийся одним из звеньев программы УТС. С другой стороны, заметное внимание привлекли к себе и чистые [c.759]

Таким новым источником энергии для человека и является энергия атомного ядра. В недрах атомного ядра скрыты колоссальные запасы энергии. И этой энергией человек мог бы воспользоваться для своих целей. С открытием деления ядер тяжелых элементов и осуществлением контролируемой цепной ядерной реакции решение проблемы об овладении энергией атомного ядра было поставлено на экспериментально-практическую основу. [c.321]

Большое энерговыделение, испускание нескольких нейтронов и энергетическая возможность деления при относительно невысоких энергиях возбуждения ядра позволили решить проблему освобождения внутриядерной (так называемой атомной) энергии для мирных и военных целей в цепной реакции деления. [c.412]

При делении каждого ядра в пределах реактора выделяется 200 МэВ энергии. Этот процесс называется цепной ядерной реакцией деления. Если цепная реакция развивается очень быстро, за несколько микросекунд, то она происходит в виде взрыва, как в атомной бомбе. Если же ее контролировать и поддер- [c.161]

Атомные электростанции. Для использования энергии атомного ядра с целью выработки электрической энергии наибольший интерес представляют два типа ядерных реакций деление и синтез ядер. В настоящее время в энергетике используются только реакции деления ядер тяжелых элементов. [c.11]

Наиболее устойчивым из известных в природе элементов является железо Ре. Ядра более легкие, чем ядра железа, могут отдавать нам энергию в сравнительно легко осуществимых реакциях синтеза ядра элементов, более тяжелых, чем железо, выделяют энергию в реакциях деления. Количество высвобождаемой энергии будет тем больше, чем дальше данный элемент отстоит от железа в периодической системе элементов. В связи с этим для производства атомной энергии имеют значение лишь ядра наиболее легких (водород) и наиболее тяжелых (уран) элементов. Именно поэтому так важен вопрос получения чистых изотопов отдельных элементов. [c.77]

В современной экспериментальной и прикладной физике большую роль играют нейтроны. При их помощи удалась освободить энергию атомного ядра в процессе деления ядер и создать мощные источники энергии. Так как нейтрон — частица незаряженная, то кулоновский барьер не препятствует ее проникновению в ядро. Это обусловливает особые возможности использования нейтрона для изучения ядерных структур и реакций. [c.190]

Наконец, П4.5 отведен описанию процесса деления атомных ядер. Сюда вошли данные по нейтронам деления и другим продуктам распада, их энергетическому обеспечению. Рассмотрены также механизм деления на основе капельной модели ядра, особенности деления тяжелых ядер и выделены некоторые свойства зарядового распределения продуктов ядерного распада. В заключение приводится раздел о цепной ядерной реакции деления и соответствующих кинетических характеристиках. [c.487]

Торий — белый блестящий металл с удельным весом 11,75 г/см . Плавится он при температуре 1800° С, легко поддается обработке, достаточно прочен. По своим ядерным свойствам торий напоминает уран-238, его ядра делятся лишь при попадании в них очень быстрых нейтронов, Новые же нейтроны, освобождающиеся при этом делении, уже ие обладают энергией, достаточной для деления других ядер. Вследствие этого цепную реакцию деления ядер тория обеспечить не удается. Торий в атомной промышленности рассматривается как источник получения урана-233, являющегося ядерным горючим. [c.20]

Реакция деления тяжелых ядер не единственный путь высвобождения атомной энергии. Ученые нашли и другой путь — реакция слияния (синтеза) ядер легких элементов, Известно, что устойчивость ядра определяется равновесием ядерных и электростатических сил. Ядерные силы стягивают протоны и нейтроны в единое целое, как силы поверхностного натяжения стягивают молекулы воды в каплю. Эти силы уравновешивают силы отталкивания одноименно заряженных частиц — протонов. Ранее шла [c.22]

Одним из самых мощных источников энергии в настоящее время является энергия атомного ядра, получаемая при делении ядер урана и тория. Однако более перспективным в ближайшем будущем будет получение энергии путем термоядерных реакций. [c.6]

Нейтроны, освобождающиеся при делении или при других ядерных реакциях, движутся и сталкиваются с атомными ядрами. [c.353]

Отдельные догадки о существовании в ядрах оболочек протонов и электронов высказывались еще в 1924—1928 гг. до от1<рытия нейтрона. Однако доказательства в пользу модели ядерных оболочек часто сменялись сильными аргументами против нее, и наоборот. И вот в период 1935—1945 гг. было установлено, что модель ядерных оболочек не в состоянии объяснить энергии связи ядер и особенно легких ядер. Против модели оболочек выдвигаются серьезные возражения, что ядро в отличие от электронной оболочки атома не имеет преобладающего центрального потенциала и не может рассматриваться по аналогии с атомной (электронной) оболочкой. Успех капельной модели в объяснении деления ядер и правдоподобность идей составного ядра в истолковании ядерных реакций значительно задержали изучение оболочечной структуры атомных ядер. [c.183]

В ядерном реакторе, напротив, как только плотность нейтронов и интенсивность ядерного деления достигают определенных (умеренных) величин, цепная реакция в дальнейшем поддерживается на постоянном уровне. Наименьшее количество расщепляющегося вещества, когда цепная реакция уже не распространяется беспредельно, но и не затухает, называется критическим. Об этом более подробно будет сказано в следующей главе здесь лишь отметим, что данное понятие играет решающую роль в действии всех ядерных реакторов и атомных бомб. А пока вновь вернемся к ядрам-осколкам, образующимся в результате деления урана. Как указывалось раньше, нейтроны — не единственные частицы, [c.51]

То, что ядерный синтез представляет собой более мощный источник энергии, чем ядерное деление, объясняет, почему при одинаковом весе зарядов водородная бомба по своему действию гораздо разрушительнее атомной. Правда, процессы ядерного синтеза, происходящие в водородной бомбе и предложенные для использования в будущих термоядерных реакторах, начинаются не с ядер водорода (протонов), а с ядер дейтерия или даже трития. Некоторые из этих реакций синтеза, начинающихся с дейтерия или трития, даны в табл. 6. Две из них уже упоминались среди реакций, происходящих в Солнце, однако последнее, как мы знаем, само производит (синтезирует) свой дейтерий из водорода. Почему же в качестве термоядерного топлива мы предпочитаем использовать редкие изотопы водорода — дейтерий или тритий, а не имеющиеся в изобилии протоны (ядра водорода-1) [c.95]

Однако при работе ядерного реактора в результате деления ядер урана-235 в урановых стержнях начинают накапливаться продукты радиоактивного распада, или, как их называют, осколки деления. Эти осколки деления ядер урана-235 являются ядрами других, более легких элементов, имеющих атомный вес от 72 до 158. Некоторые ив этих ядер жадно поглощают нейтроны. Поэтому по мере накопления в урановых стержнях осколков деления все большее и большее количество выделяющихся в результате цепной реакции нейтронов начинает пропадать впустую, их захватывают ядра осколков деления. Поэтому через некоторое время урановые стержни вынимают из реактора, а на их место вставляют новые, свежие урановые стержни. Чтобы работа реактора протекала непрерывно, замену урановых стержней производят по секциям. Поэтому в атомном реакторе всегда наряду со старыми , уже кончающими свой срок службы, имеются и молодые стержни, которые лишь недавно попали в реактор. [c.92]

Эффективность деления ядер урана-235 резко возрастает, если бомбардировать его ядра медленными , так называемыми тепловыми нейтронами, имеющими скорость 2 200 м/сек, соизмеримую со скоростью теплового движения молекул. При этом можно организовать цепную реакцию в природном уране, обычно все же обогащенном в небольшой степени— до 1,5—5,0% содержания урана-235. Эффективными замедлителями служат вещества с малым атомным весом обычная (НгО) и тяжелая (ОаО) вода, углерод (в виде графита), бериллий (легкий металл) и др. [c.376]

В декабре 1938 г. и январе 1939 г. О. Ган и Ф. Штрасман открыли реакцию деления ядер урана под действием нейтронов на два ядра-осколка средней массы. В 1939 г. Ф. Жолио-Кюри, Э. Ферми и другие установили, что в одном акте деления ядра урана число испускаемых нейтронов составляет в среднем 2—3. В том же году Л. Мейтнер, О. Фриш, Ф. Жолио-Кюри установили факт, что при захвате медленных нейтронов ураном последний испускает ядра-осколки деления с общей кинетической энергией около 200 Мэе. Все это создало возможность осуществления цепной ядерной реакции. В 1939 г. Я. И. Френкель и независимо И. Бор и Дж. Уйлер создают теорию деления атомного ядра-капли. В 1940 г. Г. И. Флеров и К- А. Петржак открыли явление спонтанного деления ядер урана, протекающее с полупериодом lQi лет. [c.12]

Деление атомного ядра — это процесс распада на два (реже три и четыре) сравнимых по массе ядра — осколка деления. Впервые деление ядер наблюдалось при облучении ядер урана нейтронами [1], затем было обнаружено спонтанное деление ядер урана [2]. Для ядер с массовым числом Л >100 реакция деления экзо-термична, поскольку энергия связи, приходящаяся на один нуклон, в ядрах-осколках больше, чем в делящемся ядре. Освобождаемая при делении ядер энергия выделяется в виде кинетической энергии осколков, энергии, которая уносится нейтронами, у-квантами, р-частицами и антинейтрино, сопровождающими процесс деления ядер. [c.1087]

РЕАКЦИЯ [термоядерная — реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при высоких температурах 10 К фотоядерная- -расщепление атомных ядер гамма-квантами цепная — реакция деления атомных ядер тяжелых элементов под действием нейтронов, в каждом акте которой число нейтронов возрастает, так что может возникнуть самоподдерживающийся процесс деления ядерная — превращение атомных ядер, вызванное их взаимодействием с элементарными частицами, в том числе с гамма-квантами, или друг с другом] РЕВЕРБЕРАЦИЯ — процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после окончания действия его источника РЕЗОНАНС (есть явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний системы при приближении частоты вынужденной силы к собственной частоте колебаний системы акустический — избирательное поглощение энергии фононоБ определенной частоты в парамагнитных кристаллах, помещенных в постоянное магнитное поле антиферромагнитный — избирательное поглощение энергии электромагнитных волн, проходящих через антиферромагнетик, при определенных значениях частоты и напряженности приложенного к нему магнитного поля гигантский — широкий максимум, которым обладает зависимость сечения ядерных реакций, вызванных налетающей на атомное ядро частицей или гамма-квантом, от энергии возбуждения ядра магнитный — избирательное поглощение энергии проходящих через магнетик электромагнитных волн на определенных частотах, связанное с переориентировкой магнитных моментов частиц вещества параметрический — раскачка колебаний при периодическом изменении параметров тех элементов колебательных систем, в которых сосредоточивается энергия колебаний) [c.271]

Одной пз конкретных реализаций процесса селективного воздействия является лазерное разделение изотопов. Сама задача разделения изотопов уже давно носит важный прикладной характер. В качестве общеизвестного примера можно привести разделение изотопов урана с атомными массами 235 и 238, необходимое для реализации цепной реакции деления атомных ядер. Использование лазерного излучения по схеме селективное возбуждение — ионизация — отделение ионов от нейтральных частиц открыло новые возможности разделения изотопов. Лазерный метод основан не на различии масс ядер изотонов (как во всех других методах — термодиффузионном, электромагнитном, методе центрифуги), а на различии спектров возбужденных электронных состояний, обусловленном различием магнитного момента ядер разных изотопов данного элемента. Механический момент ядра, связанный с его магнитным моментом, складываясь с моментпм электронной оболочки, определяет результирующий момент атома, определяющий снектр связанных электронных состояшпг. Различие в энергиях возбужденных электронных состояний [(именуемое в научной литературе сверхтонкой изотопической [c.83]

Процесс горения адерного топлива— это самоподдерживающаяся управляемая цепная реакция деления атомных ядер под воздействием нейтронов, при которой происходит перестройка адер, т. е. образование новых элементов.. Цепной, или непрерывный характер адерных реакций, может быть обеспечен в том случае, если после каждого акта деления ядра испускается, по крайней мере, один нейтрон, который, в свою очередь, может явиться снарядом , вызываюпщм деление другого ядра (при делении ядра в среднем выделяется 2.5 нейтрона). Каждый нейтрон, испускаемый при расщеплении ядра, обладает значительной энергией (в среднем около 2 МэВ), достаточной для деления всех изотопов урана, а также тория и плутония [c.523]

Сл( довательно, энергия ЛМс равна сумме кинетических энергий частиц, возникающих в процессе распада. Это соогношение играет важную роль в ядерной физике, указывая источник энергии при процессах деления ядер. В то же время если М (т f f- m2), то реакция может идти в противоположном направлении, обеспечивая термоядерный синтез. Соотношение (7.32) показывает, какая громадная энергия сосредоточена в атомном ядре. Если исходить из среднего значения дефекта масс, примерно равного 0,006 единицы массы на один нуклон, то окажется, что при объединении этих частиц и ядре выделяется энергия, достигающая около 6 МэВ на один нуклон, что в несколько миллионов раз больше энергии обьпгных химических реакций (1 — 2 эВ на атом водорода). [c.382]

В отличие от остальных нейтральных частиц, нейтроны в земной коре есть, и в огромных количествах, но не свободные, а связанные в атомных ядрах. Из гл. X, 3, п. 6 мы знаем, что нейтроны испускаются в реакциях (п, f) деления тяжелых ядер нейтронами, причем эти реакции экзотермичны. Поэтому цепная реакция деления в принципе возможна и, как мы увидим ниже, широко осуществляется в промышленных масштабах. [c.563]

В состав активной зоны многих Я. р. входит замедлитель—вещество с малым атомным весом, к-рое служит для снижения первонач. энергии нейтронов деления (быстрых нейтронов) за счёт их упругого рассеяния. В результате многократных соударений с ядрами замедлителя нейтроны теряют свою энерги о, пока не войдут в тепловое р>авновесие со средой. Энергетич. распределение таких нейтронов (т. н. тепловых) близко к максвелловскому с максимумом при комнатной темп-ре ок. 0,025 эВ. В активной зоне Я, р. размещаются также подвижные стержни или кассеты с интенсивно поглощающим нейтроны веществом (В, d, Ей), предназначенные для регулирования цепной реакции деления. [c.679]

В книге затронут весьма широкий круг вопросов. Сначала дается сжатое изложение истории развития наших представлений о строении вещества и особенно интересно рассказывается о постепенном проникновении науки в мир атома открытие радиоактивности, познание строения атома и, наконец, формирование обширной области науки — ядерной физики. Затем в обш,едоступной форме излагаются современные методы изучения ядерных реакций, получение частиц большой энергии для бомбардировки атомного ядра и вопросы, связанные с делением тяжелых ядер, в конце концов приведших к осуществлению цепной реакции. Открытие цепной реакции явилось основой для построения ядерных реакторов и создания атомной бомбы. В наглядной форме описываются конструкции ядерных реакторов, а также основные принципы действия атомных и водородных бомб. Много места автор уделяет описанию разнообразных применений атомной энергии в мирных целях и их перспективам в будущем (электростанции на ядерном горючем, ракетные двигатели, метод меченых атомов, биологическое и медицинское использование ядерных излучений и т. д.). [c.3]

Ядерная физика в самом широком ее понимании исследует строение атомных ядер, особенности ядерных сил, законы превраш ения ядер при ядерных реакциях и распаде, а также их взаимодействия с другими ядрами и частицами. Узловые моменты ядерной теории, конечно же, необходимы для более полного понимания обсуждаемых в третьей части книги вопросов, связанных с механической реализацией гинерреактивного движения с помош ью разработанного инструмента его осуш ествления в виде цепных ядерных реакций деления во внешних направленных электромагнитных полях. Электромагнитные тороидальные вакуумные ядерные генераторы, в недрах которых как раз и происходят эти управляемые ядерные реакции на быстрых нейтронах, могут рассматриваться как своеобразный слепок с лазерных квантовых генераторов в области производства и поддержания сверхвысоких значений ядерной и электромагнитной энергий. [c.486]

Вероятность захвата быстрых нейтронов ядрами урана-235 невелика. Поэтому большая часть нейтронов деления пронизывает насквозь малый слиток урана-235 и вылетает наружу, не вызвав нового деления. Для того чтобщ нейтроны были наверняка поглощены делящимся веществом, его масса должна быть не меньше так называемой критической величины, имеющей порядок 1 кг в количестве, меньшем критического, уран-235 безопасен. При быстром сближении двух слитков урана-235, масса каждого из которых несколько больше половины критической, происходит атомный взрыв. Неуправляемая взрывная реакция деления использована в атомной бомбе. [c.353]

В результате каждого единичного акта ядерного деления осколки разделившегося атомного ядра разлетаются в противоположные стороны под действием возникаюшей между ними электростатической силы отталкивания. Скорость этого разлета очень велика — порядка 10-15 тысяч км/с. Если все эти хаотично движушиеся и мчашиеся с огромной скоростью атомные ядра — осколки деления, образуюшиеся в ходе цепной реакции, заставить двигаться организованно, в одном обшем для всех направлении, то было бы возможно создание ракетного двигателя с колоссальным удельным импульсом и скоростью истечения 20000-30000 м/с (против 3500-4000 м/с у современного ракетного двигателя). [c.660]

Нейтроны с энергией <100 кэВ часто наз. медленными, они в свою очередь делятся на резонансные и промежуточные. Медленные нейтроны в осн. упруго рассеиваются на ядрах или вызывают экзотермич. яд. реакции, в первую очередь радиац. захват, реакции типа (и, р), (и, а) и деление атомных ядер. Реакции Не(п, р) Н В(п, а) Ь1 используются для регистрации нейтронов вторая из них — также для защиты от нейтронного излучения. [c.455]

В 1939 г. Ган и Штрассмаи, облучая уран нейтронами, наблюдали образование нескольких более легких элементов. Мейтнер и Фриш предложили правильную интерпретацию результатов, полученных Га,но,м и Штрассманом и показали, что тяжелое ядро под действием нейтронов может разделиться на две примерно равные части. В дальнейшем было показано, что процесс деления сопровождается испусканием вторичных нейтронов и освобождением большого количества энергии. Так как отношение среднего числа вторичных нейтронов к числу первичных превышает единицу, появилась возможность реализовать цепную реакцию, т. е. повторять процесс деления на новых ядрах урана с экспоненциальным нарастанием потока нейтронов. Первый ядерный реактор, в котором получалась энергия за счет деления ядер, был построен Ферми в США в 1942 г. Темпы развития этой отрасли науки таковы, что уже через 12 лет (в 1954 г.) в СССР была запущена первая в мире промышленная атомная электростанция. [c.10]

Что представляет собой размножающий реактор Его активная зона может не иметь замедлителя, ибо в нем находится почти чистый уран-235 или плутоний-239 и реакция идет на быстрых нейтронах. Вокруг активной зоны располагается оболочка из естественного урана пли даже урана с уменьшенным против обычного содержанием урана-235 (например, после облучения в реакторе). Внутри активной зоны образуется мощный поток быстрых нейтронов, которые вылетают за ее пределы, имея резонансные и более высокие скорости. Если в реакторах с естественным ураном такие скорости искусственно снижались, то здесь их успешно используют. Нейтроны, имеющие энергию резонансного захвата, очень эффективно поглощаются ядрами урана-238, которые превращаются в ядра плутония. В резз льтате нового горючего образуется значительно больше, чем сгорает зфана-235. Расход нейтронов в размножающих реакторах будет иным, чем в реакторах на естественном уране. Здесь из 25 нейтронов, получающихся при делении 10 ядер урана-235, в образовании плутония примет участие свыше 10 нейтронов, что говорит о гораздо более интенсивном процессе образования плутония. Создание размножающих реакторов исключительно важно не только для иолучения новых количеств горючего, но и для производства энергии, о чем будет идти речь ниже, в главе об атомной энергетике. [c.95]

Атомный взрыв по существу является ядерным взрывом, потому что энергия в нем освобождается в результате ядерной реакции, при которой разрушаются ядерные связи, а протоны и нейтроны перестраиваются в новые ядра. При взрывах динамита и тринитротолуола (ТИТ) энергия выделяется в результате химической реакции — реакции окисления, при которой разрушаются химические связи и происходит перегруппировка атомов. Максимальная температура при взрыве ТНТ порядка 5000 °К при атомном взрыве достигаются температуры порядка 10—50 млн. °К- Теплота, получающаяся при взрыве ТНТ, равна 200 ккал моль ), в то время как при делении или Рц239 выделяется теплота, равная 4,5 10 ккал1моль, что в 20 млн. раз больше. Однако начальная (максимальная) температура, получающаяся при атомном взрыве, превышает температуру при химическом взрыве ТНТ только в 2—10 тыс. раз. [c.367]

ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ — реакции слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при очень высоких темн-рах ( -10 ° и выше). Поскольку ядра с наибольшей энергией связи (см, также Упаковочный множитель) на 1 нуклон находятся в средней части периодич. системы Менделеева, Т. р. являются, как правило, процессами образования более плотно упакованных ядер из более рыхлых и потому сопровождаются выделением энергии (точнее, выделением в продуктах реакции избыточной кинетич. эне])гии, равной увеличению полной энергии связи). Т. о., сам механизм экзоэнергетич. сдвига к средней части периодич. системы (слияние) здесь противоположен тому, к-рый имеет место при делении ядер. Большое эперговыделение в ряде Т. р. обусловливает их важность для астрофизики, ядерной и прикладной физики дополнительный интересный аспект Т. р. —их важная роль в дозвездных и звездных процессах синтеза ядер химич. элементов. [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...