Lančana nuklearna reakcija. Uvjeti za realizaciju nuklearne lančane reakcije

Teorija relativnosti kaže da je masa posebna vrsta energije. Iz toga proizlazi da je moguće pretvoriti masu u energiju i energiju u masu. Na intra-atomskoj razini, takve se reakcije odvijaju. Konkretno, neka masa same atomske jezgre može se pretvoriti u energiju. To se događa na nekoliko načina. Prvo, jezgra se može razgraditi u nekoliko manjih jezgri, ova reakcija se zove "propadanje". Drugo, manje jezgre se lako mogu povezati, kako bi se dobio veći, reakcija sinteze. U svemiru, takve reakcije su vrlo česte. Dovoljno je reći da je reakcija sinteze izvor energije za zvijezde. Ali reakcija raspadanja koristi čovječanstvo za nuklearni reaktori,

Što se događa u jezgri atoma

Lančana nuklearna reakcija je proces koji nastaje kada se elementarne čestice ili jezgre sudaraju s drugim jezgrama. Zašto "lanac"? Ovo je skup uzastopnih nuklearnih reakcija. Kao rezultat ovog procesa, dolazi do promjene u kvantnom stanju i sastavu nukleusa u početnoj jezgri, čak i novih čestica koje se pojavljuju u reakcijskim proizvodima. Lančana reakcija nuklearne reakcije, čija fizika omogućava ispitivanje mehanizama interakcije jezgri s jezgrama i česticama, glavna je metoda za dobivanje novih elemenata i izotopa. Da bismo razumjeli tijek lančane reakcije, najprije se moramo nositi s jednim.

Što vam je potrebno za reakciju

Za provedbu takav postupak, kao što je reakcija nuklearne lanca, potrebno je spojiti čestice jezgre (i nukleonskih dvije jezgre) na udaljenosti od radijusa jake interakcije (otprilike jedan Fermijevog). Ako su udaljenosti velike, tada će interakcija napunjenih čestica biti isključivo Coulomb. U nuklearnoj reakciji promatraju se svi zakoni: očuvanje energije, zamah, zamah, naboj bariola. Lančana reakcija nuklearne reakcije označena je skupom simbola a, b, c, d. Simbol a označava početnu jezgru, b incidentnu česticu, c novu emitiranu česticu, a d označava nastalu jezgru.

Energija reakcije

Lančana reakcija nuklearne reakcije može se odvijati s apsorpcijom i s otpuštanjem energije, koja je jednaka razlici između masa čestica nakon reakcije i do njega. Apsorbirana energija određuje minimalnu kinetičku energiju sudara, takozvani prag nuklearne reakcije, u kojem može slobodno protjecati. Ovaj prag ovisi o česticama koje sudjeluju u interakciji, io njihovim karakteristikama. U početnoj fazi, sve čestice su u unaprijed određenom kvantnom stanju.

reakcijom

Glavni izvor nabijenih čestica s kojima je bombardirana jezgra je akcelerator nabijenih čestica, što daje zrake protona, teških iona i svjetlosnih jezgri. Polagani neutroni dobiveni su korištenjem nuklearnih reaktora. Različite vrste nuklearnih reakcija mogu se koristiti za popravljanje nabijenih čestica, kako u sintezi tako iu propadanju. Vjerojatnost njih ovisi o parametrima čestica koje se sudaraju. Iz toga vjerojatnost povezana tako karakteristiku, presjek reakcije - vrijednost efektivnu površinu koja je svojstvena jezgru kao metu za čestice incidenta i koji je mjera vjerojatnosti čestice ulaze u jezgru i interakciju. Ako se u reakciji uključe čestice s nul-sporednim spinom, tada presjek izravno ovisi o njihovoj orijentaciji. Budući da je povratak od dolaznih čestice nisu orijentirani potpuno nasumično, i više ili manje uredno, sve tjelešca su polarizirani. Kvantitativna karakteristika okretanja orijentiranih zraka opisana je polarizacijskim vektorom.

Reakcijski mehanizam

Što je lančana nuklearna reakcija? Kao što je već spomenuto, ovo je niz jednostavnijih reakcija. Karakteristike incidentne čestice i njezina interakcija s jezgrom ovise o masi, naboju, kinetičkoj energiji. Interakcija se određuje stupnjem slobode jezgre, koje se uzbuđuju u sudaru. Dobivanje kontrole nad svim tim mehanizmima omogućava provedbu takvog procesa kao nuklearne reakcije kontroliranog lanca.

Izravne reakcije

Ako je nabijena čestica koja pogodi metu jezgru, samo ga dotakne, trajanje sudara još uvijek je potrebno prevladati udaljenosti nuklearne radijus. Ova se nuklearna reakcija naziva izravnim. Zajednička karakteristika svih reakcija ovog tipa je uzbuda malog broja stupnjeva slobode. U takvom procesu, nakon prvog sudara, čestica još uvijek ima dovoljno energije za prevladavanje nuklearne atrakcije. Na primjer, takve interakcije kao što su neelastični raspršenje neutrona, razmjena naboja i odnose se na izravne interakcije. Doprinos takvih procesa na karakteristike nazvan "ukupni poprečni presjek" je prilično slab. Međutim, raspodjela proizvoda prolaza izravne nuklearne reakcije omogućuje određivanje vjerojatnosti emisije iz kuta smjera zrake, kvantne brojeve, selektivnosti naseljenih stanja i odrediti njihovu strukturu.

Emisija prije ravnoteže

Ako čestica ne napusti regiju nuklearne interakcije nakon prvog sudara, bit će uključena u cijelu kaskadu sukcesivnih sudara. To je zapravo ono što se naziva nuklearnom reakcijom lanca. Kao rezultat ove situacije, kinetička energija čestice se raspodjeljuje među sastavnim dijelovima jezgre. Sam stanje jezgre postupno će postati složenije. Tijekom tog procesa, na određenom nukleonu ili cijelom skupu (grupi nukleona), energija dovoljna za emisiju tog nukleona iz jezgre može se koncentrirati. Daljnje relaksacije dovest će do stvaranja statističke ravnoteže i stvaranja spojene jezgre.

Lančane reakcije

Što je lančana nuklearna reakcija? Ovo je slijed njezinih sastavnih dijelova. To jest, višestruke uzastopne pojedinačne nuklearne reakcije uzrokovane napunjenim česticama pojavljuju se kao reakcijski produkti u prethodnim koracima. Što se naziva nuklearnom reakcijom? Na primjer, fisija teških jezgri, kada se višestruki fisijski događaji pokreću pomoću neutrona dobivenih prethodnim raspadima.

Značajke nuklearne reakcije lanca

Među svim kemijskim reakcijama, propagacija lanca postala je vrlo raširena. Čestice s neiskorištenim vezama služe kao slobodni atomi ili radikali. U takvom procesu kao nukleinska reakcija lanca, mehanizam njegovog protoka osigurava neutroni koji nemaju Coulombovu barijeru i uzbuđuju jezgru nakon apsorpcije. Ako se potrebna čestica pojavi u mediju, onda uzrokuje niz naknadnih transformacija, koji će se nastaviti dok se lanac ne prekine zbog gubitka čestice nosača.

Zašto je prijevoznik izgubljen

Postoje samo dva razloga za gubitak čestica nosača kontinuiranog lanca reakcija. Prvo je apsorbirati česticu bez sekundarnog procesa emisije. Drugi je odlazak čestice izvan granice volumena tvari koja podržava proces lanca.

Dvije vrste procesa

Ako se u svakom razdoblju lančane reakcije rađa samo jedna čestica prijenosnika, tada se taj proces može nazvati neravnomjeran. Ne može dovesti do oslobađanja energije na velikom mjerilu. Ako postoje mnoge čestice nosača, to se zove razgranana reakcija. Što je lančana reakcija nuklearne reakcije? Jedna od sekundarnih čestica dobivena u prethodnom činu nastavit će lanac koji je započeo ranije, ali drugi će stvoriti nove reakcije koje će također biti podružnice. Proces koji vodi ka lomljenju će se natjecati s ovim procesom. Nastala situacija stvara specifične kritične i ograničavajuće pojave. Na primjer, ako postoji više stijena od čisto novih lanaca, tada će samoodržavanje reakcije biti nemoguće. Čak i ako ga umjetno uzbuđujete uvođenjem odgovarajuće količine čestica u određeno okruženje, proces će i dalje blijedjeti s vremenom (obično prilično brzo). Ako broj novih lanaca premašuje broj stijena, tada se nuklearna reakcija lanca počinje širiti kroz tvar.

Kritično stanje

Kritično stanje razdvaja stanje materije razvijenom samoodrživom lančastom reakcijom i regijom u kojoj ta reakcija uopće nije moguća. Ovaj parametar karakterizira ravnopravnost između broja novih lanaca i broja mogućih prekida. Poput prisutnosti slobodne čestice nosača, kritično stanje je glavna stavka na takvom popisu kao "uvjeti za realizaciju lančane nuklearne reakcije". Postizanje ove države može se odrediti nizom mogućih čimbenika. Fiziju jezgre teškog elementa uzbuđuje samo jedan neutron. Kao rezultat takvog postupka kao reakcija lančane nuklearne fisije, pojavljuju se više neutrona. Posljedično tome, taj proces može proizvesti razgranatu reakciju, pri čemu nositelji neutrona djeluju kao nosači. U slučaju kada je stopa neutrona hvata bez podjele ili odlaske (stope gubitka) se kompenzirati reprodukcijske brzina čestice nosača, lančana reakcija će se u stacionarnoj način. Ova jednadžba karakterizira faktor umnožavanja. U gornjem slučaju to je jednako jednom. U nuklearna elektrana kroz uvod negativne povratne informacije između brzine otpuštanja energije i faktora množenja, moguće je kontrolirati tijek nuklearne reakcije. Ako je taj koeficijent više od jedne, tada će se reakcija eksponencijalno razvijati. U nuklearnom oružju upotrebljavaju se neprekidan lančane reakcije.

Lančana nuklearna reakcija u elektroenergetici

Reaktivnost reaktora određuje se velikim brojem procesa koji se pojavljuju u njegovoj jezgri. Svi ovi utjecaji određeni su takozvanim koeficijentom reaktivnosti. Utjecaj promjena temperature od grafitne šipke, rashladna sredstva i urana reaktivnosti reaktora i intenzitet procesa perkolacije poput nuklearne reakcije lanca, naznačen time, da je temperaturni koeficijent (za rashladne tekućine, urana, na grafitu). Također postoje zavisne karakteristike za snagu, barometarske pokazatelje, za pokazatelje pare. Za održavanje nuklearne reakcije u reaktoru potrebno je pretvoriti neke elemente u druge. Za to je potrebno uzeti u obzir uvjete tečenja lančanu reakciju nuklearne - prisutnosti tvari koja je u stanju podijeliti te se izdvojiti iz propadanja određenog broja elementarnih čestica koje, kao posljedicu, će uzrokovati ostatak podjele jezgre. Kao takva supstanca često se upotrebljava uranij-238, uranij-235, plutonij-239. Tijekom prolaska nuklearne reakcije lanca izotope tih elemenata se raspada i formiraju dva ili više drugih kemijskih tvari. U tom procesu, to se emitira tzv „Gamma” zrakama, intenzivna energija oslobađanja, formiraju se dvije ili tri neutrona sposobne djela za nastavak reakcije. Razlikovati sporim i brzim neutronima, jer kako bi atom jezgre raspala, te čestice bi trebao letjeti na određenoj brzini.