Ланцюгова ядерна реакція: доповідь

Як “агента-провокатора”, що викликає розвал ядра, зручно використовувати нейтрон – електрично нейтральну частку, що входить до складу ядра і, в силу своєї нейтральності, що не почуває кулонівський бар’єр зарядженого ядра. Якщо при розподілі ядра в результаті захоплення нейтрона утворюються нові нейтрони, то їх можна використовувати для розвалу нових ядер, з утворенням нових нейтронів, нових розвалених ядер і т. Д. Така “ядерна епідемія” називається ланцюговою ядерною реакцією.

Термін “ланцюгова реакція” ввели в ужиток хіміки. Так вони називали реакції, в яких в наростаючому кількості відтворюється одне з реагуючих речовин.

Цей процес аналогічний хімічної ланцюгової реакції (типу горіння) або біологічного процесу розмноження вірусу. Однак завдяки тому, що енергія, що виділяється при розвалі ядра, вельми велика, а час ядерних процесів дуже мало, процес розвивається надзвичайно ефектно.

Так, якщо запустити ланцюгову ядерну реакцію в зразку, що містить 1024 ядер урану 235U (приблизно 140 г), то це займе всього лише 10-6 ÷ 10-5 с і при цьому виділиться енергія, що відповідає повному згорянню 1 тис. т нафти!

Ланцюгова ядерна реакція практично може бути здійснена тільки на трьох ізотопів: 233U, 235U і 239Pu, які діляться нейтронами будь-яких енергій (вищі центурій – америцій 95Am, кюрий 36Cu, берклій 97Bk, калифорний 98Cf, … – важко використовувати через складність і дорожнечу їх отримання). У природі в помітній кількості зустрічається тільки ізотоп 235U (~ 0,7% природного урану), а в основному природний уран складається з ізотопу 238U. Ізотоп 233U утворюється з природного торію в результаті двох β-розпадів.

Ланцюгова ядерна реакція: доповідь

За аналогічною схемою може бути отриманий плутоній:

Ланцюгова ядерна реакція: доповідь
Реакція за схемою Б має дуже велике практичне значення з двох причин: перш за все вона дозволяє залучити у виробництво основну частину природного урану (99,3%), а крім того, є основою отримання так званого “збройового” плутонію – вихідний матеріал для створення атомних бомб.

Торій поки практично не використовується для отримання ядерного палива (схема А). Цьому є кілька причин. По-перше, по-видимому, не існує багатих родовищ торію, по-друге, його складніше добувати з руди, ніж уран, по-третє, при отриманні з торію 233U попутно виділяється 232U. При розпаді останнього утворюються радіоактивні ядра 212Bi і 208Ti, що значно погіршує радіаційні характеристики ядерного палива.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Ланцюгова ядерна реакція: доповідь