 |
ядро стремится разделиться таким образом, чтобы основная часть нуклонов осколка образовала устойчивый магический остров
|
|
|
|
В ядерной физике рассматриваются два процесса: - синтеза и деления ядер.
Если соединить два легких ядра, то масса суммарного ядра будет меньше суммы масс первоначальных ядер на D М (дефект масс).
При соединении легкие ядра сольются с выделением энергии D Мс 2. Этот процесс называется синтезом ядер. Разность масс может превышать 0,5%.
Энергия водородной бомбы - это энергия, выделяющаяся при ядерном синтезе.
У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра с выделением энергии.
Если расщепляется тяжелое ядро на два более легких ядра, то их масса будет меньше массы родительского ядра на 0,1%.
Энергия атомной бомбы и ядерного реактора представляет собой энергию, высвобождающуюся при делении ядер.
В результате деления высвобождается энергия ~ 200 МэВ энергии.
За один акт деления образуется более двухнейтронов деления со средней энергией ~ 2 МэВ.
В 1 г любого вещества содержится
Деление 1 г урана сопровождается выделением ~ 9×1010 Дж. Это почти в 3 млн раз превосходит энергию сжигания 1 г угля (2,9×104 Дж).
Стоимость 1 Дж энергии, полученной сжиганием угля, оказывается в 400 раз выше, чем в случае уранового топлива.
Выработка 1 кВт× ч энергии обходилась в 1,7 цента на электростанциях, работающих на угле, и в 1,05 цента на ядерных электростанциях.
Оценка энергии, освобождающейся при делении, может быть получена из
формулы Вайцзеккера:
При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергия Eп = α2 A2/3 и
кулоновская энергия Eк = α3 Z2 / A1/3,
причем поверхностная энергия увеличивается, а кулоновская энергия уменьшается.
Деление возможно в том случае, когда энергия, высвобождающаяся при делении Е > 0.
|
|
|
 |
Здесь A1 = A/2, Z1 = Z/2.
Отсюда получим, что деление энергетически выгодно, когда Z 2 /A > 17.
Величина Z 2 /A называется параметром делимости.
Энергия Е, освобождающаяся при делении, растет с увеличением Z 2/ A.
В процессе деления ядро изменяет форму - последовательно проходит через следующие стадии: шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два сферических осколка.
Высота барьера деления Н тем больше, чем меньше отношение кулоновской и поверхностной энергии в начальном ядре.
Это отношение, в свою очередь, увеличивается с увеличением параметра делимости Z2/А.
Чем тяжелее ядро, тем меньше высота барьера деления Н, так как параметр делимости увеличивается с ростом массового числа.
Более тяжелым ядрам, как правило, нужно сообщить меньшую энергию, чтобы вызвать деление.
Из формулы Вайцзеккера следует, что
Высота барьера деления обращается в нуль при
 |
С увеличением параметра делимости
т.е. с уменьшением высоты барьера деления растет вероятность спонтанного деления
Вынужденное деление ядер с может быть вызвано любыми частицами: фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, α-частицами и т.д., если энергия, которую они вносят в ядро, достаточна для преодоления барьера деления.
Массы осколков, образующихся при делении тепловыми нейтронами, не равны:
ядро стремится разделиться таким образом, чтобы основная часть нуклонов осколка образовала устойчивый магический остров
Благодаря цепной реакции процесс деления ядер можно сделать самоподдерживающимся
Если одному из этих нейтронов удастся вызвать деление другого ядра урана, то процесс будет самоподдерживающимся.
Совокупность делящегося вещества, удовлетворяющая этому требованию - критическая сборка.
Первая такая сборка, названная ядерным реактором, была построена в 1942 г. под руководством Энрико Ферми на территории Чикагского университета в США.
|
|
|
Первый ядерный реактор был запущен в 1946 г. под руководством И. Курчатова в Москве.
Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была пущена в СССР в 1954 г. в г. Обнинске
|
|
|
