Поиск





Вторник, 19.03.2019, 17:50
Приветствую Вас Гость | RSS
Всё что нас окружает имеет свою загадку...
Главная | Регистрация | Вход


Главная » Ядерная физика

Деление атомного ядра

Деление атомного ядра (реакция) — особый вид ядерной реакции, при которой ядра тяжелыхДеление атомного ядра элементов, например урана или плутония, поглотив нейтрон, приходят в сильно возбужденное состояние. Спустя короткое время они делятся на два осколка — ядра атомов элементов, расположенных в середине периодической таблицы Менделеева, выбрасывая при этом целый фейерверк частиц; электронов, фотонов, гамма-лучей и два-три быстрых нейтрона. При этом высвобождается кинетическая энергия разлетающихся осколков и других частиц, равная примерно 200 Мэв. Несколько свободных нейтронов, оказавшихся лишними для ядер вновь образовавшихся атомов, при некоторых условиях могут начать каждый свою цепочку делений соседних ядер атомов урана или плутония, благодаря чему в слитке этих веществ может возникнуть саморазвивающаяся цепная ядерная реакция деления.

Деление ядер атомов тяжелых элементов может происходить не только при поглощении нейтронов, но и под действием облучения другими частицами, - ускоренными до очень высо-ких энергий: протонами, дейтронами, альфа-частицами, гамма- квантами и т. д. Однако широкое промышленное применение нашел только один вид деления — посредством облучения делящихся веществ потоком нейтронов в специальных установках — ядерных реакторах.

Существует еще один вид деления — так называемое спонтанное (самопроизвольное) деление ядер атомов урана, открытое еще в 1940 г. советскими физиками К. Т. Петржаком и Г. Н. Флеровым, когда некоторые ядра атомов урана самопроизвольно, без какого-либо видимого внешнего воздействия, делятся надвое. Это случается очень редко — не более 20 делений в час. Однако при некоторых благоприятных условиях, обычно создаваемых в ядерных реакторах, этого оказывается вполне достаточно для возбуждения цепной ядерной реакции без необходимости прибегать к какому-либо внешнему (затравочному) источнику нейтронов.

Чтобы можно было хоть сколько-нибудь наглядно представить механизм деления ядра атома тяжелого элемента, например урана, при поглощении им нейтрона, еще в 30-х годах советским физиком Я. И. Френкелем, а в США Уилером была предложена так называемая капельная модель строения ядра атома, т. е. модель, напоминающая своим поведением каплю жидкости, заряженную положительным электричеством. В ней частицы — нуклоны (протоны и нейтроны), из которых сложено ядро, — представлялись расположенными таким же образом и по очень сходным законам, что и молекулы в сферической капле жидкости. Электрические заряды одноименно заряженных молекул жидкости довольно энергично отталкивают их друг от друга, вследствие чего молекулы слабо связаны между собой и очень подвижны, а капля в целом жидка и стремится «разбухнуть» — разорваться. Примерно так же расталкиваются и стремятся разлететься в стороны и положительно заряженные протоны сферического ядра атома.

Но в капле жидкости действуют и другие силы. Это поверхностное натяжение ее наружной молекулярной пленки, которое удерживает, сжимает молекулы жидкости, вследствие чего она и принимает единственно возможную для очень подвижных и слабо связанных друг с другом частиц форму строго сферической капли.

Однако силы поверхностного натяжения имеют свои очень ограниченные пределы действия, зависящие от свойств жидкости — ее плотности, вязкости и т. п. Поэтому и размер капли не бывает больше некоторой предельной величины.

И здесь можно найти очень близкую аналогию с ядерными силами, удерживающими ядерные частицы, главным образом протоны, в небольшом объеме ядра и не позволяющими им разлетаться со страшной силой в стороны. Существует и резкая граница действия таких ядерных сил (примерно два диаметра ядра атома), за пределами которой даже этих необыкновенно мощных сил не хватает, чтобы преодолеть огромные силы электростатического отталкивания.

Когда капля приобретает размеры больше тех, которые способно удержать поверхностное натяжение данной жидкости, она под действием молекулярных электрических сил отталкивания делится на части. Но не вдруг, а сперва деформируется, удлиняется, затем середина ее суживается, капля принимает вид гантели и, наконец, разрывается на две части.

Сходным образом при попадании в ядро атома лишнего для него нейтрона ядро приходит в возбужденное состояние. Благодаря внесенной при этом извне энергии, равной 7 МэВ, движение частиц, составляющих это ядро, резко убыстряется или, что одно и то же, резко увеличивается температура нуклонного вещества. Расталкиваемое участившимся числом взаимных столкновений, ядро как бы набухает, и в какой-то момент некоторые его части «выдавливаются» наружу, оказываясь в области ослабления действия удерживающих внутриядерных сил. Равновесие сил отталкивания и сил сжатия в ядре нарушается: силы отталкивания протонов начинают преодолевать ядерные силы. Ядро теряет свою сферическую форму, удлиняется, в каком-то месте истончается и, превратившись в «гантель», наконец, рвется надвое. Две его половинки, ставшие ядрами атомов средних элементов, с огромной скоростью разлетаются в стороны, неся в себе около 200 МэВ кинетической энергии. Деление на три или четыре осколка случается крайне редко.

Эти осколки, оказавшись перенасыщенными нейтронами, выбрасывают их и, испытав ряд последовательных бета-распадов (испуская электроны), превращаются уже в стабильные ядра атомов средних элементов таблицы Менделеева.

Категория: Ядерная физика | Добавил: braveahiles (23.08.2012)
Просмотров: 6749 | | Рейтинг: 0.0/0
Интересный материал? Поделитесь с друзьями:
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:

Copyright Science Corp © 2019