ስንጥቅ በሚፈጠርበት ጊዜ ብዙ ኃይልን የሚለቁት የትኞቹ ኒውክሊየስ ናቸው? የኑክሌር ፊዚሽን ምላሽ

የኑክሌር ምላሾች.የንጥል ቅንጣት ከአቶሚክ አስኳል ጋር ያለው መስተጋብር ይህ አስኳል ወደ አዲስ ኒውክሊየስ ከሁለተኛ ደረጃ ቅንጣቶች ወይም ጋማ ጨረሮች መለቀቅ ጋር የኑክሌር ምላሽ ይባላል።

አንደኛ የኑክሌር ምላሽበ1919 ራዘርፎርድ ተካሄዷል። የአልፋ ቅንጣቶች ከናይትሮጅን አተሞች ኒውክሊየሮች ጋር መጋጨት በፍጥነት የሚንቀሳቀሱ ፕሮቶኖችን እንደሚያመነጩ ደርሰውበታል። ይህ ማለት የናይትሮጅን ኢሶቶፕ አስኳል ከአልፋ ቅንጣት ጋር በመጋጨቱ ወደ ኦክሲጅን ኢሶቶፕ አስኳል ተለወጠ።

የኑክሌር ምላሾች ከኃይል መለቀቅ ወይም ከመምጠጥ ጋር ሊከሰቱ ይችላሉ. በጅምላ እና በኃይል መካከል ያለውን ግንኙነት ህግን በመጠቀም የኑክሌር ምላሽን የኃይል ውፅዓት ወደ ምላሹ ውስጥ በሚገቡት ቅንጣቶች ብዛት እና በምላሽ ምርቶች ውስጥ ያለውን ልዩነት በማግኘት ሊወሰን ይችላል ።

የዩራኒየም ኒዩክሊየሎች ፊዚሽን ሰንሰለት ምላሽ.ከተለያዩ የኑክሌር ምላሾች መካከል በተለይም አስፈላጊበዘመናዊ ሕይወት የሰው ማህበረሰብየአንዳንድ ከባድ ኒውክሊየሎች ሰንሰለት ምላሽ አላቸው።

በኒውትሮን ሲፈነዳ የዩራኒየም ኒዩክሊየይ ፊስሽን ምላሽ በ1939 ተገኝቷል። በሙከራ እና የንድፈ ምርምርበ E. Fermi, I. Joliot-Curie, O. Hahn, F. Strassmann, L. Meitner, O. Frisch, F. Joliot-Curie የተካሄደው አንድ ኒውትሮን የዩራኒየም ኒውክሊየስን ሲመታ ኒውክሊየስ ተገኝቷል. በሁለት ሦስት ክፍሎች ተከፍሏል.

የአንድ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰንጠቅ ወደ 200 ሜቮ ሃይል ይለቃል። የቁርጭምጭሚቱ ኒውክሊየስ እንቅስቃሴ እንቅስቃሴ 165 ሜ ቮልት ያህል ሲሆን የተቀረው ሃይል በጋማ ኩንታ ይወሰዳል።

በአንድ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ስንጥቅ ወቅት የሚለቀቀውን ሃይል ማወቅ ከ1 ኪሎ ግራም የዩራኒየም ኒዩክሊየስ የሁሉም አስኳሎች ፍንጣቂ የሚገኘው የኢነርጂ ውጤት 80 ሺህ ቢሊዮን ጁል እንደሆነ ማስላት ይቻላል። ይህ 1 ኪ.ግ ሲቃጠል ከተለቀቀው በብዙ ሚሊዮን እጥፍ ይበልጣል የድንጋይ ከሰልወይም ዘይት. ስለዚህ ነፃ ለማውጣት መንገዶች ተፈልጎ ነበር። የኑክሌር ኃይልለተግባራዊ ዓላማዎች ለመጠቀም ጉልህ በሆነ መጠን።

በሰንሰለት የኒውክሌር ምላሾች የመከሰት እድልን በተመለከተ የመጀመሪያው ሀሳብ በኤፍ. ጆሊዮት-ኩሪ የቀረበው በ1934 ነው። እ.ኤ.አ. የኑክሌር ቁርጥራጮች, 2 -3 ነፃ ኒውትሮን. በ ምቹ ሁኔታዎችእነዚህ ኒውትሮኖች ሌሎች የዩራኒየም ኒዩክሊየሎችን በመምታት እንዲሰነጠቅ ያደርጋቸዋል። ሶስት የዩራኒየም ኒዩክሊየይ ፊዚሽን፣ 6-9 አዳዲስ ኒውትሮኖች ሲለቀቁ፣ ወደ አዲስ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ወዘተ ይወድቃሉ። የዩራኒየም ኒዩክሊየይ ሰንሰለታዊ ምላሽ እድገትን የሚያሳይ ንድፍ በስእል 316 ቀርቧል።

ሩዝ. 316

የሰንሰለት ግብረመልሶች ተግባራዊ አተገባበር እንደዚያ አይደለም ቀላል ተግባርበስዕሉ ላይ እንዴት እንደሚታይ. በዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር ወቅት የሚለቀቁት ኒውትሮኖች የዩራኒየም ኢሶቶፕ ኒውክሊየስ ብቻ በጅምላ ቁጥር 235 እንዲፈነጩ ማድረግ የሚችሉ ቢሆንም ጉልበታቸው በጅምላ 238 ያለውን የዩራኒየም ኢሶቶፕ ኒውክሊየስ ለማጥፋት በቂ አይደለም። በተፈጥሮ ዩራኒየም ውስጥ የዩራኒየም የጅምላ ቁጥር 238 99.8% ነው ፣ እና የዩራኒየም ብዛት 235 0.7% ብቻ ነው ። ስለዚህ የመጀመሪያው የሚቻል መንገድየፊስዮን ሰንሰለት ምላሽ ትግበራ የዩራኒየም ኢሶቶፖችን መለየት እና ኢሶቶፕን በንጹህ መልክ በበቂ መጠን ከማምረት ጋር የተያያዘ ነው። የሰንሰለት ምላሽ እንዲከሰት አስፈላጊው ሁኔታ በቂ መገኘት ነው ትልቅ መጠንዩራኒየም በትንሽ ናሙና ውስጥ አብዛኛዎቹ ኒውትሮኖች ምንም ኒውክሊየስ ሳይመታ በናሙናው ውስጥ ስለሚበሩ። የሰንሰለት ምላሽ ሊከሰት የሚችልበት ዝቅተኛው የዩራኒየም ክብደት ወሳኝ ክብደት ይባላል። የዩራኒየም-235 ወሳኝ ክብደት ብዙ አስር ኪሎ ግራም ነው.

በዩራኒየም-235 ውስጥ የሰንሰለት ምላሽን ለማካሄድ ቀላሉ መንገድ የሚከተለው ነው-ሁለት የዩራኒየም ብረቶች የተሠሩ ናቸው, እያንዳንዳቸው ከወሳኙ ትንሽ ያነሰ ክብደት አላቸው. ሰንሰለት ምላሽ በእያንዳንዳቸው ውስጥ በተናጠል ሊከሰት አይችልም. እነዚህ ቁርጥራጮች በፍጥነት በሚገናኙበት ጊዜ የሰንሰለት ምላሽ ይፈጠራል እና ከፍተኛ ኃይል ይለቀቃል። የዩራኒየም ሙቀት በሚሊዮኖች የሚቆጠሩ ዲግሪዎች ይደርሳል, ዩራኒየም እራሱ እና ሌሎች በአቅራቢያ ያሉ ንጥረ ነገሮች ወደ እንፋሎት ይቀየራሉ. ትኩስ የጋዝ ኳስ በፍጥነት ይስፋፋል, ያቃጥላል እና በመንገዱ ላይ ያለውን ሁሉ ያጠፋል. የኑክሌር ፍንዳታ የሚከሰተው በዚህ መንገድ ነው።

የኃይል መለቀቅ ከቁጥጥር ውጪ ስለሆነ የኑክሌር ፍንዳታ ሃይልን ለሰላማዊ ዓላማ መጠቀም በጣም ከባድ ነው። የዩራኒየም ኒውክሊየስ fission ቁጥጥር የሚደረግበት ሰንሰለት ምላሽ በኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ይከናወናሉ።

የኑክሌር ኃይል ማመንጫ.የመጀመሪያዎቹ የኑክሌር ማመንጫዎች ዘገምተኛ የኒውትሮን ሬአክተሮች ነበሩ (ምሥል 317)። የዩራኒየም ኒዩክሊየይ በሚፈጠርበት ጊዜ የሚለቀቁት አብዛኛዎቹ ኒውትሮኖች ከ1-2 ሜቮ ሃይል አላቸው። ፍጥነታቸው በግምት 107 ሜትር / ሰ ነው, ለዚህም ነው የተጠሩት ፈጣን ኒውትሮን. በእንደዚህ ዓይነት ኃይል, ኒውትሮኖች ከዩራኒየም እና ከዩራኒየም ኒውክሊየስ ጋር ተመሳሳይ በሆነ ውጤታማነት ይገናኛሉ. እና በተፈጥሮ ዩራኒየም ውስጥ ከዩራኒየም ኒዩክሊየይ 140 እጥፍ የሚበልጡ የዩራኒየም ኒዩክሊየሮች ስላሉ፣ አብዛኛዎቹ እነዚህ ኒውትሮኖች በዩራኒየም ኒዩክሊይ ስለሚዋጡ የሰንሰለት ምላሽ አይፈጠርም። ወደ ፍጥነቱ ቅርብ በሆነ ፍጥነት የሚንቀሳቀሱ ኒውትሮኖች የሙቀት እንቅስቃሴ(ወደ 2 · 10 3 ሜትር / ሰ) ፣ ዘገምተኛ ወይም ቴርማል ይባላሉ። ዘገምተኛ ኒውትሮኖች ከዩራኒየም-235 ኒዩክሊየሮች ጋር በጥሩ ሁኔታ ይገናኛሉ እና በእነሱ 500 ጊዜ ከፈጣኑ ኒውትሮን የበለጠ ቀልጣፋ ይሆናሉ። ስለዚህ የተፈጥሮ ዩራኒየም በዝግታ በኒውትሮን ሲለቀቅ አብዛኛዎቹ በዩራኒየም-238 አስኳል ውስጥ ሳይሆን በዩራኒየም-235 ኒዩክሊየሮች ውስጥ ይጠመዳሉ እና ፋይዳዎቻቸውን ያስከትላሉ። ስለዚህ በተፈጥሮ ዩራኒየም ውስጥ የሰንሰለት ምላሽ እንዲፈጠር የኒውትሮን ፍጥነት ወደ ሙቀት መቀነስ አለበት።

ሩዝ. 317

በሚንቀሳቀሱበት መካከለኛ የአቶሚክ ኒውክሊየስ ግጭት የተነሳ ኒውትሮኖች ፍጥነት ይቀንሳል። በሪአክተር ውስጥ ኒውትሮኖችን ለማዘግየት፣ አወያይ የሚባል ልዩ ንጥረ ነገር ጥቅም ላይ ይውላል። ከብርሃን ኒውክሊየስ ጋር በሚጋጭበት ጊዜ ኒውትሮን ከከባድ ጋር ከመጋጨቱ የበለጠ ኃይል ስለሚያጣ የአወያይ ንጥረ ነገር አተሞች ኒውክሊየሮች በአንጻራዊ ሁኔታ ትንሽ ክብደት ሊኖራቸው ይገባል። በጣም የተለመዱት አወያዮች ተራ ውሃ እና ግራፋይት ናቸው.

የሰንሰለት ምላሽ የሚከሰትበት ቦታ ሬአክተር ኮር ይባላል። የኒውትሮን መፍሰስን ለመቀነስ፣ የሪአክተር ኮር በኒውትሮን አንጸባራቂ የተከበበ ነው፣ ይህም የሚያመልጡትን ኒውትሮኖችን ወደ ዋናው ክፍል አይቀበልም። እንደ አወያይ የሚያገለግለው ተመሳሳይ ንጥረ ነገር እንደ አንጸባራቂ ሆኖ ያገለግላል።

በሪአክተር በሚሠራበት ጊዜ የሚወጣው ኃይል ቀዝቃዛን በመጠቀም ይወገዳል. ኒውትሮንን የመምጠጥ አቅም የሌላቸው ፈሳሾች እና ጋዞች ብቻ እንደ ማቀዝቀዣ መጠቀም ይቻላል. የተለመደው ውሃ እንደ ማቀዝቀዣ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል ፣ አንዳንድ ጊዜ ካርበን ዳይኦክሳይድእና እንዲያውም ፈሳሽ ሜታሊካል ሶዲየም.

ሬአክተሩ የሚቆጣጠረው ወደ ሬአክተር ኮር ውስጥ የገቡ ልዩ የመቆጣጠሪያ (ወይም መቆጣጠሪያ) ዘንጎችን በመጠቀም ነው። የመቆጣጠሪያ ዘንጎች ከቦሮን ወይም ካድሚየም ውህዶች የተሠሩ ናቸው, ይህም የሙቀት ኒውትሮን በጣም ከፍተኛ ብቃት ያለው ነው. ሬአክተሩ ሥራ ከመጀመሩ በፊት ሙሉ በሙሉ ወደ ዋናው አካል ገብተዋል። ጉልህ የሆነ የኒውትሮን ክፍል በመምጠጥ የሰንሰለት ምላሽ እንዳይፈጠር ያደርጉታል። ሬአክተሩን ለመጀመር የኃይል መልቀቂያው አስቀድሞ የተወሰነ ደረጃ ላይ እስኪደርስ ድረስ የመቆጣጠሪያው ዘንጎች ቀስ በቀስ ከዋናው ላይ ይወገዳሉ. ከላይ ያለውን ኃይል ሲጨምር የተቋቋመ ደረጃአውቶማቲክ ማሽኖች በርተዋል, የመቆጣጠሪያ ዘንጎችን ወደ ውስጠኛው ክፍል ውስጥ ያስገባሉ.

የኑክሌር ኃይል.የኒውክሌር ሃይል በአገራችን ለመጀመሪያ ጊዜ ለሰላም አገልግሎት ተሰጥቷል። በዩኤስ ኤስ አር አር ውስጥ በአቶሚክ ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ላይ የመጀመሪያ አደራጅ እና የሥራ መሪ የአካዳሚክ ሊቅ Igor Vasilyevich Kurchatov (1903-1960) ነበር።

በአሁኑ ጊዜ በዩኤስኤስአር እና በአውሮፓ ትልቁ የሆነው ሌኒንግራድ ኤንፒፒ የተሰየመ ነው። ውስጥ እና ሌኒን 4000 ሜጋ ዋት አቅም አለው, ማለትም. ከመጀመሪያው የኑክሌር ኃይል ማመንጫ 800 እጥፍ ኃይል.

በከፍተኛ መጠን የሚመነጨው የኤሌክትሪክ ዋጋ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችበሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ከሚመነጨው የኤሌክትሪክ ዋጋ ያነሰ. ለዛ ነው የኑክሌር ኃይልበተፋጠነ ፍጥነት እያደገ ነው።

የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች እንደ ኃይል ማመንጫዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ የባህር መርከቦች. በዓለም የመጀመሪያዋ ሰላማዊ መርከብ ከኒውክሌር ኃይል ማመንጫ ጋር፣ በኒውክሌር ኃይል የሚንቀሳቀስ የበረዶ መንሸራተቻ ሌኒን፣ በሶቭየት ኅብረት በ1959 ዓ.ም.

እ.ኤ.አ. በ 1975 የተገነባው የሶቪዬት የኒውክሌር ኃይል የበረዶ መንሸራተቻ አርክቲካ ፣ ወደ ሰሜን ዋልታ ለመድረስ የመጀመሪያዋ የላይኛው መርከብ ሆነች።

የሙቀት ምላሽ.የኑክሌር ሃይል የሚለቀቀው በከባድ ኒውክሊየስ የኒውክሌር ምላሾች ላይ ብቻ ሳይሆን በብርሃን አቶሚክ ኒውክሊየስ ውህደት ምላሽ ነው።

ተመሳሳይ ክፍያ ያላቸውን ፕሮቶኖች ለማገናኘት የኩሎምብ አስጸያፊ ኃይሎችን ማሸነፍ አስፈላጊ ነው ፣ ይህም በበቂ ሁኔታ የሚጋጩ ቅንጣቶችን ፍጥነቶች ማድረግ ይቻላል ። አስፈላጊዎቹ ሁኔታዎችለሂሊየም ኒውክሊየስ ውህደት ከፕሮቶኖች ውስጥ በከዋክብት ውስጠኛ ክፍል ውስጥ ይገኛሉ ። በምድር ላይ፣ ቴርሞኑክሊየር ውህደት ምላሽ በሙከራ ቴርሞኑክሊየር ፍንዳታዎች ተካሂዷል።

የሂሊየም ውህድ ከሃይድሮጂን ብርሃን isotope በ 108 ኪ.ሜ አካባቢ የሙቀት መጠን ይከሰታል ፣ እና ሂሊየም ከሃይድሮጂን ከባድ isotopes - ዲዩሪየም እና ትሪቲየም - በመርሃግብሩ መሠረት።

በግምት 5 10 7 ኪ.

1 ግራም ሂሊየም ከዲዩሪየም እና ትሪቲየም ሲሰራ 4.2 · 10 11 ጄ ሃይል ይወጣል ይህ ሃይል የሚወጣው 10 ቶን የናፍታ ነዳጅ ሲቃጠል ነው።

በምድር ላይ ያለው የሃይድሮጂን ክምችቶች በተግባር የማይሟሉ ናቸው, ስለዚህ የሙቀት ኃይልን መጠቀም የኑክሌር ውህደትለሰላማዊ ዓላማ አንዱ ነው። በጣም አስፈላጊ ተግባራት ዘመናዊ ሳይንስእና ቴክኖሎጂ.

የሂሊየም ውህደቱ ከከባድ የሃይድሮጂን አይዞቶፖች በማሞቅ ቁጥጥር የተደረገው የሙቀት መቆጣጠሪያ ምላሽ በፕላዝማ ውስጥ የኤሌክትሪክ ጅረት በማለፍ ይከናወናል ተብሎ ይጠበቃል። ሞቃታማው ፕላዝማ ከክፍሉ ግድግዳዎች ጋር እንዳይገናኝ ለማድረግ መግነጢሳዊ መስክ ጥቅም ላይ ይውላል. በርቷል የሙከራ ማዋቀር"ቶካማክ-10" የሶቪየት የፊዚክስ ሊቃውንት ፕላዝማውን ወደ 13 ሚሊዮን ዲግሪ ሙቀት ማሞቅ ችለዋል. ሃይድሮጅን በመጠቀም ወደ ከፍተኛ ሙቀት ሊሞቅ ይችላል ሌዘር ጨረር. ይህንን ለማድረግ ከበርካታ ሌዘር የሚመጡ የብርሃን ጨረሮች የዲዩቴሪየም እና ትሪቲየም የከባድ isotopes ድብልቅ በያዘ የመስታወት ኳስ ላይ ማተኮር አለባቸው። በሌዘር ጭነቶች ላይ በተደረጉ ሙከራዎች ፕላዝማ በበርካታ አስር ሚሊዮን ዲግሪዎች የሙቀት መጠን ተገኝቷል።

ክፍል

ትምህርት ቁጥር 42-43

የዩራኒየም ኒዩክሊየሎች ፊዚሽን ሰንሰለት ምላሽ. የኑክሌር ኃይል እና ስነ-ምህዳር. ራዲዮአክቲቪቲ. ግማሽ ህይወት.

የኑክሌር ምላሾች

የኑክሌር ምላሽ የአቶሚክ ኒውክሊየስ ከሌላ አስኳል ጋር ወይም የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣት, የኒውክሊየስ ስብጥር እና መዋቅር ለውጥ እና የሁለተኛ ደረጃ ቅንጣቶች ወይም γ ኩንታ መለቀቅ.

በኒውክሌር ምላሾች ምክንያት, በተፈጥሮ ሁኔታዎች ውስጥ በምድር ላይ የማይገኙ አዳዲስ ራዲዮአክቲቭ ኢሶቶፖች ሊፈጠሩ ይችላሉ.

የመጀመሪያው የኑክሌር ምላሽ በ 1919 ኢ. ራዘርፎርድ በኒውክሌር መበስበስ ምርቶች ውስጥ ፕሮቶንን ለመለየት ሙከራዎች ተከናውኗል (አንቀጽ 9.5 ይመልከቱ)። ራዘርፎርድ የናይትሮጅን አተሞችን በአልፋ ቅንጣቶች ደበደበ። ቅንጦቹ ሲጋጩ የኑክሌር ምላሽ ተከስቷል፣ በሚከተለው እቅድ መሰረት ይከናወናል፡

በኑክሌር ምላሾች ወቅት በርካታ የጥበቃ ህጎች: ግፊት, ጉልበት, የማዕዘን ፍጥነት, ክፍያ. ከእነዚህ በተጨማሪ ክላሲካል ህጎችበኑክሌር ምላሾች ውስጥ ጥበቃ ተብሎ የሚጠራውን ጥበቃ ህግ baryon ክፍያ(ይህም የኑክሊዮኖች ብዛት - ፕሮቶን እና ኒውትሮን). ለኑክሌር እና ቅንጣቢ ፊዚክስ ልዩ የሆኑ ሌሎች በርካታ የጥበቃ ህጎችም ይዘዋል።

አተሞች በፍጥነት በሚሞሉ ቅንጣቶች (ፕሮቶን፣ ኒውትሮን፣ α-particles፣ ions) ሲሞሉ የኑክሌር ምላሾች ሊከሰቱ ይችላሉ። የዚህ ዓይነቱ የመጀመሪያ ምላሽ የተካሄደው በ 1932 በከፍተኛ ኃይል የተሞሉ ፕሮቶኖችን በመጠቀም ነው ።

M A እና M B የመጀመሪያዎቹ ምርቶች ብዛት ሲሆኑ፣ M C እና M D የመጨረሻው ምላሽ ምርቶች ብዛት ናቸው። መጠኑ ΔM ይባላል የጅምላ ጉድለት. የኑክሌር ምላሾች በመልቀቃቸው (Q> 0) ወይም በሃይል መምጠጥ (Q< 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, которая называется порогом реакции.

የኑክሌር ምላሽ አዎንታዊ የኃይል ውጤት እንዲኖረው፣ የተወሰነ አስገዳጅ ኃይልበመጀመሪያዎቹ ምርቶች ኒውክሊየስ ውስጥ የሚገኙት ኑክሊዮኖች በመጨረሻዎቹ ምርቶች ኒውክሊየስ ውስጥ ካሉት የኑክሊዮኖች አስገዳጅ ኃይል ያነሱ መሆን አለባቸው። ይህ ማለት የ ΔM እሴት አዎንታዊ መሆን አለበት ማለት ነው.

በመሠረቱ ሁለት ሊሆኑ የሚችሉ ናቸው የተለያዩ መንገዶችየኑክሌር ኃይልን ነፃ ማውጣት.

1. የከባድ ኒውክሊየስ መፋቅ. የኒውክሊየስ ራዲዮአክቲቭ መበስበስ ሳይሆን፣ ከ α- ወይም β-particles ልቀት ጋር አብሮ እንደሚሄድ፣ ፊስሽን ግብረመልሶች ያልተረጋጋ አስኳል ወደ ሁለት ትላልቅ ቁርጥራጮች ተመጣጣኝ የጅምላ ክፍሎች የተከፈለበት ሂደት ነው።

እ.ኤ.አ. በ 1939 የጀርመን ሳይንቲስቶች O. Hahn እና F. Strassmann የዩራኒየም ኒውክሊየስ መበላሸትን አገኙ። ፌርሚ የጀመረውን ምርምር በመቀጠል ዩራኒየም በኒውትሮን ሲደበደብ የመሃል ክፍል አካላት እንደሚታዩ አረጋግጠዋል። ወቅታዊ ሰንጠረዥ- የባሪየም ሬዲዮአክቲቭ isotopes (Z = 56), krypton (Z = 36), ወዘተ.

ዩራኒየም በተፈጥሮ ውስጥ በሁለት አይሶቶፖች መልክ ይከሰታል: (99.3%) እና (0.7%). በኒውትሮን ሲፈነዳ የሁለቱም ኢሶቶፖች አስኳሎች ወደ ሁለት ቁርጥራጮች ሊከፈሉ ይችላሉ። በዚህ ሁኔታ የፊስሽን ምላሽ በጣም በዝግታ (በሙቀት) ኒውትሮን ይከሰታል ፣ ኒዩክሊየሎች ደግሞ ወደ ፋሲዮን ምላሽ የሚገቡት በፈጣን ኒውትሮን በ 1 ሜ ቮልት ትዕዛዝ ብቻ ነው።

የኒውክሌር ሃይል ዋና ፍላጎት የኒውክሊየስ ፊስዮን ምላሽ ነው።በአሁኑ ጊዜ ከ90 እስከ 145 የሚደርሱ የጅምላ ቁጥሮች ያላቸው ወደ 100 የሚጠጉ አይዞቶፖች ይታወቃሉ፣ይህም የኒውክሊየስ መቆራረጥ ነው። የዚህ ኒውክሊየስ ሁለት ዓይነተኛ የፊስሲንግ ምላሾች የሚከተሉት ናቸው፡-

በኒውትሮን የተጀመረው የኒውክሌር ፊስሽን አዲስ ኒውትሮኖችን እንደሚያመነጭ እና በሌሎች ኒዩክሊየሎች ውስጥ የፊስሽን ምላሽ ሊፈጥር እንደሚችል ልብ ይበሉ። የዩራኒየም-235 ኒዩክሊየስ የፋይሲዮን ምርቶች ሌሎች የባሪየም፣ xenon፣ ስትሮንቲየም፣ ሩቢዲየም፣ ወዘተ አይዞቶፖች ሊሆኑ ይችላሉ።

በአንድ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ፍንዳታ ወቅት የሚለቀቀው የእንቅስቃሴ ሃይል በጣም ትልቅ ነው - ወደ 200 ሜቮ አካባቢ። በኑክሌር መፋሰስ ጊዜ የሚለቀቀውን ኃይል ግምት በመጠቀም ሊደረግ ይችላል። የተወሰነ አስገዳጅ ኃይልበኒውክሊየስ ውስጥ ኒውክሊዮኖች. በኒውክሊየኖች ውስጥ ያለው ልዩ የኑክሊዮኖች ማሰሪያ ሃይል በጅምላ ቁጥር A ≈ 240 ወደ 7.6 ሜቪ/ኑክሊዮን ሲሆን በኒውክሊየኖች ብዛት A = 90-145 ልዩ ሃይል በግምት 8.5 ሜቪ/ኑክሊዮን ነው። በዚህ ምክንያት የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር የ0.9 ሜቪ/ኑክሊዮን ወይም በግምት 210 ሜቪ በዩራኒየም አቶም ቅደም ተከተል ኃይልን ይለቃል። በ 1 g ዩራኒየም ውስጥ የሚገኙት የሁሉም ኒውክሊየሎች ሙሉ በሙሉ መሰባበር 3 ቶን የድንጋይ ከሰል ወይም 2.5 ቶን ዘይት ሲቃጠል ተመሳሳይ ኃይል ያስወጣል።

የዩራኒየም ኒውክሊየስ የፋይስሽን ምርቶች ያልተረጋጉ ናቸው ምክንያቱም ከመጠን በላይ የሆነ የኒውትሮን ብዛት ይይዛሉ። በእርግጥ የ N / Z ጥምርታ በጣም ከባድ ለሆኑ ኒውክሊየስ የ 1.6 ቅደም ተከተል ነው (ምስል 9.6.2) ፣ ለኒውክሊየስ ብዛት ያላቸው ከ 90 እስከ 145 ይህ ሬሾ ከ 1.3-1.4 ቅደም ተከተል ነው። ስለዚህ, ቁርጥራጭ ኒውክሊየስ በተከታታይ ተከታታይ β - - መበስበስን ያካሂዳል, በዚህ ምክንያት በኒውክሊየስ ውስጥ ያሉት ፕሮቶኖች ቁጥር ይጨምራል እና የተረጋጋ ኒውክሊየስ እስኪፈጠር ድረስ የኒውትሮኖች ብዛት ይቀንሳል.

በኒውትሮን ግጭት ምክንያት የሚከሰተው የዩራኒየም-235 ኒዩክሊየስ ፋይሲስ ሲፈጠር, 2 ወይም 3 ኒውትሮኖች ይለቀቃሉ. ምቹ በሆኑ ሁኔታዎች ውስጥ እነዚህ ኒውትሮኖች ሌሎች የዩራኒየም ኒዩክሊየሎችን በመምታት እንዲሰነጠቁ ያደርጋቸዋል. በዚህ ደረጃ ከ 4 እስከ 9 ኒውትሮኖች ይታያሉ, የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ወዘተ አዲስ መበስበስን ሊያስከትሉ ይችላሉ. እንዲህ ዓይነቱ የበረዶ መንሸራተት ሂደት ሰንሰለት ምላሽ ይባላል. የልማት እቅድ ሰንሰለት ምላሽየዩራኒየም ኒውክሊየስ መሰንጠቅ በስእል ውስጥ ይታያል. 9.8.1.

ምስል 9.8.1. የሰንሰለት ምላሽ እድገት ንድፍ.

የሰንሰለት ምላሽ እንዲከሰት, ተብሎ የሚጠራው አስፈላጊ ነው የኒውትሮን ማባዛት ምክንያትነበር ከአንድ በላይ. በሌላ አነጋገር በእያንዳንዱ ቀጣይ ትውልድ ውስጥ ከቀዳሚው የበለጠ ብዙ ኒውትሮኖች ሊኖሩ ይገባል. የማባዛቱ መጠን የሚወሰነው በእያንዳንዱ ኤሌሜንታሪ ድርጊት ውስጥ በተፈጠሩት የኒውትሮኖች ብዛት ብቻ ሳይሆን ምላሹ በሚፈጠርበት ሁኔታም ጭምር ነው - አንዳንድ ኒውትሮኖች በሌሎች ኒውክሊየሮች ሊዋጡ ወይም የምላሽ ዞኑን ሊለቁ ይችላሉ። በዩራኒየም-235 ኒዩክሊየሎች መበጣጠስ ወቅት የሚለቀቁት ኒውትሮኖች የተመሳሳዩ የዩራኒየም ኒዩክሊየሮች መሰባበር የሚችሉ ሲሆን ይህም የተፈጥሮ ዩራኒየም 0.7% ብቻ ነው። የሰንሰለት ምላሽ ለመጀመር ይህ ትኩረት በቂ አይደለም. ኢሶቶፕ ኒውትሮንንም ሊወስድ ይችላል፣ ነገር ግን ይህ የሰንሰለት ምላሽ አያስከትልም።

በዩራኒየም ውስጥ ያለው የሰንሰለት ምላሽ የዩራኒየም-235 ይዘት ሊዳብር የሚችለው የዩራኒየም ብዛት ከሚባለው ሲበልጥ ብቻ ነው። ወሳኝ የጅምላ.በትንንሽ የዩራኒየም ቁርጥራጭ ውስጥ፣ አብዛኞቹ ኒውትሮኖች ምንም አይነት ኒውክሊየስ ሳይመታ ይወጣሉ። ለንጹህ ዩራኒየም-235, ወሳኝ ክብደት 50 ኪ.ግ. የሚባሉትን በመጠቀም የዩራኒየም ወሳኝ ክብደት ብዙ ጊዜ ሊቀንስ ይችላል። ዘገምተኞችኒውትሮን. እውነታው ግን በዩራኒየም ኒውክሊየስ መበስበስ ወቅት የሚመረቱ ኒውትሮኖች በጣም ከፍተኛ ፍጥነት አላቸው፣ እና ዘገምተኛ ኒውትሮኖችን በዩራኒየም-235 ኒዩክሊየይ የመያዝ እድላቸው በመቶዎች በሚቆጠር ጊዜ ከፈጣኖች የበለጠ ነው። በጣም ጥሩው የኒውትሮን አወያይ ነው። ከባድ ውሃ D 2 O. ከኒውትሮን ጋር ሲገናኙ ተራው ውሃ ራሱ ወደ ከባድ ውሃ ይቀየራል።

ኒዩትሮን የማይይዘው ግራፋይት ጥሩ አወያይ ነው። ከዲዩተሪየም ወይም ከካርቦን ኒዩክሊየይ ጋር የላስቲክ መስተጋብር በሚፈጠርበት ጊዜ ኒውትሮን ወደ የሙቀት ፍጥነት ይቀንሳል።

የኒውትሮን አወያዮች እና ልዩ የቤሪሊየም ሼል, ኒውትሮን የሚያንፀባርቅ, ወሳኙን ክብደት ወደ 250 ግራም ለመቀነስ ያስችላል.

ውስጥ አቶሚክ ቦምቦችከቁጥጥር ውጭ የሆነ የኒውክሌር ሰንሰለት ምላሽ የሚከሰተው ሁለት የዩራኒየም-235 ቁርጥራጭ ፣ እያንዳንዳቸው ከወሳኝ ሁኔታ ትንሽ በታች ያላቸው ፣ በፍጥነት ሲጣመሩ ነው።

ቁጥጥር የሚደረግበት የኑክሌር ፊስሽን ምላሽን የሚደግፍ መሳሪያ ይባላል ኑክሌር(ወይም አቶሚክ) ሬአክተር. ዘገምተኛ ኒውትሮኖችን የሚጠቀም የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ሥዕላዊ መግለጫው በምስል ላይ ይታያል። 9.8.2.

ምስል 9.8.2. የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ንድፍ.

የኑክሌር ምላሽ በአወያይ የተሞላ እና የዩራኒየም isotopes መካከል የበለጸጉ ድብልቅ የያዙ በትሮች የዩራኒየም-235 (3% ድረስ) ከፍተኛ ይዘት ያለው ሬአክተር ኮር, ውስጥ ቦታ ይወስዳል. ካድሚየም ወይም ቦሮን የያዙ የቁጥጥር ዘንጎች ወደ ኮር ውስጥ ይገባሉ, ይህም ኒውትሮንን በከፍተኛ ሁኔታ ይይዛል. ዘንጎችን ወደ ኮር ውስጥ ማስገባት የሰንሰለት ምላሽ ፍጥነት እንዲቆጣጠሩ ያስችልዎታል.

ዋናው የሚቀዘቅዘው በፓምፕ በተሰራ ማቀዝቀዣ ሲሆን ውሃ ወይም ዝቅተኛ የማቅለጫ ነጥብ ያለው ብረት (ለምሳሌ ሶዲየም 98 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ የማቅለጥ ነጥብ ያለው) ሊሆን ይችላል። በእንፋሎት ማመንጫ ውስጥ, ቀዝቃዛው የሙቀት ኃይልን ወደ ውሃ ያስተላልፋል, ወደ እንፋሎት ይለውጠዋል ከፍተኛ ግፊት. እንፋሎት ከኤሌክትሪክ ጄነሬተር ጋር ወደተገናኘው ተርባይን ይላካል. ከተርባይኑ ውስጥ, እንፋሎት ወደ ኮንዲነር ውስጥ ይገባል. የጨረር መፍሰስን ለማስቀረት የኩላንት I እና የእንፋሎት ማመንጫ II ወረዳዎች በተዘጉ ዑደቶች ውስጥ ይሰራሉ።

የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ተርባይን በሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ መሰረት የፋብሪካውን አጠቃላይ ብቃት የሚወስን የሙቀት ሞተር ነው። የዘመናዊው የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ቅንጅት አላቸው ጠቃሚ እርምጃበግምት እኩል ስለዚህ 1000 ሜጋ ዋት የኤሌክትሪክ ኃይል ለማምረት የሬአክተሩ የሙቀት ኃይል 3000 ሜጋ ዋት መድረስ አለበት. 2000 ሜጋ ዋት ማቀዝቀዣውን በማቀዝቀዝ ውሃ መወሰድ አለበት. ይህ የተፈጥሮ ማጠራቀሚያዎችን በአካባቢው ከመጠን በላይ ማሞቅ እና ከዚያ በኋላ የአካባቢያዊ ችግሮች መከሰት ያስከትላል.

ሆኖም፣ ዋናው ችግርመጠናቀቁን ማረጋገጥ ነው። የጨረር ደህንነትበኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ የሚሰሩ ሰዎች እና በሬአክተር ኮር ውስጥ በብዛት የሚከማቹ ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮችን በድንገት እንዳይለቀቁ ይከላከላል። የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችን በሚገነቡበት ጊዜ ለዚህ ችግር ብዙ ትኩረት ተሰጥቷል. ይሁን እንጂ በአንዳንድ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች በተለይም በፔንስልቬንያ የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ጣቢያ (ዩኤስኤ፣ 1979) እና እ.ኤ.አ. የቼርኖቤል የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ጣቢያ(1986) የኒውክሌር ኢነርጂ ደህንነት ችግር በተለይ አሳሳቢ ሆኗል.

ከላይ ከተገለጸው ዘገምተኛ ኒውትሮን ላይ ከሚሠራው የኒውክሌር ኃይል ማመንጫ ጋር፣ በፈጣን ኒውትሮን ላይ ያለ አወያይ የሚሠሩ ሬአክተሮች ትልቅ ተግባራዊ ጠቀሜታ አላቸው። በእንደዚህ ዓይነት ሬአክተሮች ውስጥ የኒውክሌር ነዳጅ ቢያንስ 15% የሚሆነውን isotope የያዘ የበለፀገ ድብልቅ ነው ፈጣን የኒውትሮን ሬአክተሮች ጥቅም በሚሰሩበት ጊዜ የዩራኒየም-238 ኒውክሊየስ ፣ ኒውትሮን በመምጠጥ በሁለት ተከታታይ β - ወደ ፕሉቶኒየም ኒውክሊየስ ይቀየራል - መበስበስ, ከዚያም እንደ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል የኑክሌር ነዳጅ:

የእንደዚህ አይነት ሪአክተሮች የመራቢያ ሁኔታ 1.5 ይደርሳል, ማለትም ለ 1 ኪሎ ግራም ዩራኒየም -235 እስከ 1.5 ኪሎ ግራም ፕሉቶኒየም ይገኛል. የተለመዱ ሪአክተሮች እንዲሁ ፕሉቶኒየም ያመርታሉ ፣ ግን በጣም ትንሽ በሆነ መጠን።

የመጀመሪያው የኑክሌር ኃይል ማመንጫ በ 1942 በአሜሪካ ውስጥ በኢ.ፌርሚ መሪነት ተገንብቷል. በአገራችን ውስጥ የመጀመሪያው ሬአክተር በ 1946 በ I.V. Kurchatov መሪነት ተገንብቷል.

2. የሙቀት ምላሽ . ሁለተኛው የኑክሌር ኃይልን ለመልቀቅ ከተዋሃዱ ምላሾች ጋር የተያያዘ ነው. የብርሃን ኒውክሊየስ ሲዋሃዱ እና አዲስ ኒውክሊየስ ሲፈጥሩ ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል መለቀቅ አለበት. ይህ ከተወሰነ አስገዳጅ ሃይል እና ከጅምላ ቁጥር A (ምስል 9.6.1) ከርቭ ላይ ሊታይ ይችላል። እስከ 60 የሚጠጉ የጅምላ ብዛት ያላቸው ኒውክሊየስ፣ የኑክሊዮኖች ልዩ ትስስር ሃይል እየጨመረ በሄደ ቁጥር ይጨምራል ሀ.ስለዚህ የማንኛውም አስኳል ውህደት ከኤ.< 60 из более легких ядер должен сопровождаться выделением энергии. Общая масса продуктов реакции синтеза будет в этом случае меньше массы первоначальных частиц.

የብርሃን ኒውክሊየሎች ውህደት ምላሽ ይባላሉ ቴርሞኒክ ምላሾች,በጣም ከፍተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ብቻ ሊከሰቱ ስለሚችሉ. ሁለት ኒዩክሊየሎች ወደ ውህደት ምላሽ እንዲገቡ በ 2 · 10 -15 ሜትር ቅደም ተከተል ወደ ኑክሌር ኃይሎች ርቀት መቅረብ አለባቸው, የኤሌክትሪክ መከላከያቸውን በማሸነፍ. አዎንታዊ ክፍያዎች. ለዚህም የሞለኪውሎች የሙቀት እንቅስቃሴ አማካኝ የኪነቲክ ሃይል መብለጥ አለበት። እምቅ ጉልበት Coulomb መስተጋብር. ለዚህ የሚያስፈልገው የሙቀት መጠን ቲ ማስላት ወደ 10 8 -10 9 ኪው ቅደም ተከተል ዋጋ ይመራል. ይህ እጅግ በጣም ከፍተኛ ሙቀት ነው. በዚህ የሙቀት መጠን, ንጥረ ነገሩ ሙሉ በሙሉ ionized ሁኔታ ውስጥ ነው, እሱም ይባላል ፕላዝማ.

በቴርሞኑክሌር ምላሾች በአንድ ኑክሊዮን የሚለቀቀው ሃይል በኑክሌር ፊስsion ሰንሰለት ምላሾች ውስጥ ከሚወጣው ልዩ ኃይል በብዙ እጥፍ ይበልጣል። ለምሳሌ, በዲዩቴሪየም እና ትሪቲየም ኒውክሊየስ ውህደት ምላሽ

3.5 ሜቪ/ኑክሊዮን ተለቋል። በአጠቃላይ ይህ ምላሽ 17.6 ሜቮን ያስወጣል. ይህ በጣም ተስፋ ሰጭ ቴርሞኑክሌር ምላሾች አንዱ ነው።

መተግበር ቁጥጥር የተደረገባቸው የሙቀት-ነክ ምላሾችለሰው ልጅ አዲስ የአካባቢ ወዳጃዊ እና በተግባር የማይጠፋ የኃይል ምንጭ ይሰጠዋል ። ነገር ግን፣ እጅግ በጣም ከፍተኛ ሙቀትን ማግኘት እና ፕላዝማን ወደ አንድ ቢሊዮን ዲግሪ መገደብ ቁጥጥር የሚደረግበት ቴርሞኑክሌር ውህደትን ለመተግበር በሚወስደው መንገድ ላይ በጣም ከባድ የሆነውን ሳይንሳዊ እና ቴክኒካል ተግባርን ይወክላል።

በዚህ የሳይንስ እና ቴክኖሎጂ እድገት ደረጃ ላይ ብቻ ተግባራዊ ማድረግ ተችሏል ከቁጥጥር ውጭ የሆነ ውህደት ምላሽቪ የሃይድሮጂን ቦምብ. ለኑክሌር ውህደት የሚያስፈልገው ከፍተኛ ሙቀት እዚህ የሚገኘው በተለመደው የዩራኒየም ወይም የፕሉቶኒየም ቦምብ ፍንዳታ ነው።

ቴርሞኑክለር ምላሾች በጣም ይጫወታሉ ጠቃሚ ሚናበአጽናፈ ሰማይ ዝግመተ ለውጥ ውስጥ. የፀሐይ እና የከዋክብት የጨረር ኃይል ቴርሞኑክሌር ምንጭ ነው.

ራዲዮአክቲቪቲ

ከታወቁት 2500 አቶሚክ ኒውክሊየሮች 90% ያህሉ ያልተረጋጉ ናቸው። ያልተረጋጋ አስኳል በድንገት ወደ ሌላ ኒዩክሊየስ በመለወጥ ቅንጣቶችን ይወጣል። ይህ የኒውክሊየስ ንብረት ይባላል ራዲዮአክቲቭ. ዩ ትላልቅ አስኳሎችአለመረጋጋት የሚፈጠረው በኑክሊዮኖች በኑክሌር ሃይሎች መስህብ እና በፕሮቶን ኮሎምብ መቀልበስ መካከል ባለው ውድድር ነው። ክፍያ ቁጥር Z> 83 እና የጅምላ ቁጥር A> 209 ያላቸው የተረጋጋ ኒዩክሊየሮች የሉም። ነገር ግን የአቶሚክ ኒዩክሊዮኖች የ Z እና A ቁጥሮች በጣም ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው ራዲዮአክቲቭ ሊሆኑ ይችላሉ። ከዚያም አለመረጋጋት የሚከሰተው ከመጠን በላይ የ Coulomb መስተጋብር ኃይል . የኒውትሮን ብዛት ከፕሮቶኖች ብዛት በላይ የያዙ ኒውክላይዎች ያልተረጋጉ ይሆናሉ። የኒውክሊየስ ብዛት መጨመር ወደ ጉልበቱ መጨመር ያመጣል.

የራዲዮአክቲቪቲ ክስተት እ.ኤ.አ. በ 1896 በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ኤ.ቤኬሬል የተገኘ ሲሆን የዩራኒየም ጨዎች የማይታወቁ ጨረሮችን በማመንጨት ለብርሃን ግልጽ ያልሆኑትን እንቅፋቶች ዘልቀው የፎቶግራፊ ኢሚልሽን እንዲጠቁሩ አድርጓል። ከሁለት ዓመት በኋላ ፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቃውንት ኤም. እና ፒ. ኩሪ የቶሪየም ራዲዮአክቲቭን አገኙ እና ሁለት አዳዲስ ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮችን አግኝተዋል - ፖሎኒየም እና ራዲየም

በቀጣዮቹ ዓመታት ኢ. ራዘርፎርድን እና ተማሪዎቹን ጨምሮ ብዙ የፊዚክስ ሊቃውንት የራዲዮአክቲቭ ጨረር ተፈጥሮን አጥንተዋል። ራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየስ ሶስት ዓይነት ቅንጣቶችን እንደሚያመነጭ ታውቋል፡- በአዎንታዊ እና በአሉታዊ ቻርጅ እና ገለልተኛ። እነዚህ ሶስት የጨረር ዓይነቶች α-፣ β- እና γ-ጨረር ይባላሉ። በስእል. 9.7.1 እርስዎን ለመለየት የሚያስችል የሙከራ ንድፍ ያሳያል ውስብስብ ቅንብር ራዲዮአክቲቭ ጨረር. በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ፣ α- እና β-rays ልዩነቶች ያጋጥሟቸዋል። ተቃራኒ ጎኖች, እና β-rays በጣም ብዙ ይለወጣሉ. በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ያሉ γ-rays በፍጹም አይገለሉም።

እነዚህ ሦስቱ የራዲዮአክቲቭ ጨረሮች የቁስ አተሞችን ionize የማድረግ ችሎታቸው እና ስለዚህ ወደ ውስጥ የመግባት ችሎታቸው ከሌላው በእጅጉ ይለያያሉ። α-ጨረር በትንሹ ወደ ውስጥ የመግባት ችሎታ አለው። በአየር ላይ በ የተለመዱ ሁኔታዎችα-rays ብዙ ሴንቲሜትር ርቀት ይጓዛሉ. β-rays በቁስ በጣም ያነሰ ነው. ብዙ ሚሊሜትር ውፍረት ባለው የአሉሚኒየም ንብርብር ውስጥ ማለፍ ይችላሉ. γ-rays ከ5-10 ሳ.ሜ ውፍረት ባለው የእርሳስ ንብርብር ውስጥ ማለፍ የሚችል ከፍተኛው የመግባት ችሎታ አላቸው።

በ20ኛው መቶ ዘመን ሁለተኛ አስርት ዓመታት ውስጥ፣ ኢ. ራዘርፎርድ የአተሞችን የኒውክሌር መዋቅር ካወቀ በኋላ፣ ራዲዮአክቲቪቲ (ራዲዮአክቲቭ) መሆኑ በጽኑ ተረጋግጧል። የአቶሚክ ኒውክሊየስ ንብረት. ጥናቶች እንደሚያሳዩት α-rays የ α-particles ፍሰትን ይወክላሉ - ሂሊየም ኒውክሊየስ ፣ β-rays የኤሌክትሮኖች ፍሰት ናቸው ፣ γ-rays አጭር የሞገድ ርዝመትን ይወክላል። ኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረርእጅግ በጣም አጭር በሆነ የሞገድ ርዝመት λ< 10 –10 м и вследствие этого – ярко выраженными የአስከሬን ባህሪያት, ማለትም የንጥሎች ፍሰት ነው - γ-quanta.

የአልፋ መበስበስ. የአልፋ መበስበስ የአቶሚክ ኒውክሊየስ የፕሮቶኖች Z እና ኒውትሮን N ቁጥር ወደ ሌላ (ሴት ልጅ) ኒውክሊየስ የፕሮቶን Z - 2 እና የኒውትሮን N - 2 ቁጥር ያለው የአቶሚክ ኒውክሊየስ ድንገተኛ ለውጥ ነው። የሂሊየም አቶም አስኳል. የዚህ ዓይነቱ ሂደት ምሳሌ የራዲየም α-መበስበስ ነው-

ራዘርፎርድ በከባድ ንጥረ ነገሮች ኒውክሊየሎች ለመበተን በተደረገው ሙከራ በራዲየም አተሞች ኒዩክሊየሮች የሚለቀቁት የአልፋ ቅንጣቶች ጥቅም ላይ ውለዋል። በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ካለው የትራክ ኩርባ የሚለካው የ α-ቅንጣቶች የራዲየም ኒውክሊየስ α-መበስበስ ወቅት የሚለቀቁት የ α-ቅንጣቶች ፍጥነት በግምት 1.5 10 7 ሜ / ሰ ነው ፣ እና ተመጣጣኝ የኪነቲክ ኃይል ወደ 7.5 10 -13 ጄ () በግምት 4.8 ሜቪ). ይህ ዋጋ በቀላሉ ሊታወቅ ይችላል የታወቁ እሴቶችየእናት እና የሴት ልጅ ኒዩክሊየስ እና የሂሊየም ኒውክሊየስ ብዛት። ምንም እንኳን የማምለጫ α-ቅንጣት ፍጥነት በጣም ትልቅ ቢሆንም አሁንም የብርሃን ፍጥነት 5% ብቻ ነው, ስለዚህ ሲሰላ, አንጻራዊ ያልሆነ አገላለጽ ለኪነቲክ ሃይል መጠቀም ይችላሉ.

ምርምር እንደሚያሳየው ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገር የአልፋ ቅንጣቶችን ከብዙ ልዩ ኃይል ጋር ሊያመነጭ ይችላል። ይህ የተገለፀው ኒውክሊየስ እንደ አቶሞች በተለያዩ አስደሳች ግዛቶች ውስጥ ሊሆኑ እንደሚችሉ ነው። የሴት ልጅ ኒውክሊየስ በ α መበስበስ ወቅት ከእነዚህ አስደሳች ሁኔታዎች ውስጥ በአንዱ ውስጥ ሊገባ ይችላል። ይህ ኒውክሊየስ ወደ መሬት ሁኔታ በሚሸጋገርበት ጊዜ, γ-ኳንተም ይወጣል. የ α-መበስበስ የራዲየም ዲያግራም ከ α-ቅንጣቶች ልቀት ጋር ሁለት የኪነቲክ ሃይሎች እሴት ይታያል። 9.7.2.

ስለዚህ የኒውክሊየስ α-መበስበስ በብዙ አጋጣሚዎች ከ γ-ጨረር ጋር አብሮ ይመጣል።

በ α-መበስበስ ጽንሰ-ሀሳብ ውስጥ ሁለት ፕሮቶን እና ሁለት ኒውትሮን ያቀፉ ቡድኖች ማለትም α-ቅንጣት በኒውክሊየስ ውስጥ ሊፈጠሩ እንደሚችሉ ይገመታል። የእናትየው ኒውክሊየስ ለ α-ቅንጣቶች ነው እምቅ ጉድጓድ, የተወሰነ ነው እምቅ እንቅፋት. በኒውክሊየስ ውስጥ ያለው የ α ቅንጣት ኃይል ይህን መሰናክል ለማሸነፍ በቂ አይደለም (ምስል 9.7.3). የአልፋ ቅንጣት ከኒውክሊየስ መውጣት የሚቻለው በሚባለው የኳንተም ሜካኒካል ክስተት ብቻ ነው። መሿለኪያ ውጤት. አጭጮርዲንግ ቶ የኳንተም ሜካኒክስ, አንድ ቅንጣት ሊፈጠር በሚችል ማገጃ ውስጥ የማለፍ ዜሮ ያልሆነ ዕድል አለ። የመሿለኪያ ክስተት በተፈጥሮ ውስጥ ፕሮባቢሊቲ ነው።

ቤታ መበስበስ.በቤታ መበስበስ ወቅት ኤሌክትሮን ከኒውክሊየስ ይወጣል። ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ውስጥ ሊኖሩ አይችሉም (§ 9.5 ይመልከቱ)፤ የሚነሱት በቅድመ-ይሁንታ መበስበስ ወቅት በኒውትሮን ወደ ፕሮቶን በመቀየሩ ነው። ይህ ሂደት በኒውክሊየስ ውስጥ ብቻ ሳይሆን በነጻ ኒውትሮኖችም ሊከሰት ይችላል. የነጻ ኒውትሮን አማካይ የህይወት ዘመን 15 ደቂቃ ያህል ነው። በመበስበስ ወቅት ኒውትሮን ወደ ፕሮቶን እና ኤሌክትሮን ይለወጣል

መለኪያዎች እንደሚያሳዩት በኒውትሮን መበስበስ ምክንያት የሚከሰቱት የፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖች አጠቃላይ ኃይል ከኒውትሮን ኃይል ያነሰ ስለሆነ በዚህ ሂደት ውስጥ የኃይል ቁጠባ ህግን መጣስ ይታያል። እ.ኤ.አ. በ 1931 ደብሊው ፓውሊ በኒውትሮን መበስበስ ወቅት ዜሮ ክብደት እና ቻርጅ ያለው ሌላ ቅንጣት ይለቀቃል ፣ ይህም የኃይልን የተወሰነ ክፍል ይወስዳል። አዲሱ ቅንጣቢ ተሰይሟል ኒውትሪኖ(ትንሽ ኒውትሮን)። በኒውትሪኖ ክፍያ እጥረት እና ብዛት የተነሳ ይህ ቅንጣት ከቁስ አተሞች ጋር በጣም ደካማ በሆነ መልኩ ይገናኛል፣ ስለዚህ በሙከራ ውስጥ ለመለየት እጅግ በጣም ከባድ ነው። የኒውትሪኖስ ionizing ችሎታ በጣም ትንሽ ስለሆነ በአየር ውስጥ አንድ ionization ክስተት በግምት 500 ኪ.ሜ. ይህ ቅንጣት በ 1953 ብቻ የተገኘ ሲሆን አሁን በርካታ የኒውትሪኖ ዓይነቶች እንዳሉ ይታወቃል. በኒውትሮን መበስበስ ወቅት, አንድ ቅንጣት ይባላል, ይባላል ኤሌክትሮን አንቲኒውትሪኖ. በምልክቱ ይገለጻል ስለዚህ, የኒውትሮን መበስበስ ምላሽ እንደ ተጽፏል

በ β-መበስበስ ወቅት ተመሳሳይ ሂደት በኒውክሊየስ ውስጥ ይከሰታል። በአንደኛው መበስበስ የተፈጠረ ኤሌክትሮን። የኑክሌር ኒውትሮን, ወዲያውኑ ከ "የወላጅ ቤት" (ኮር) ጋር ይጣላል ግዙፍ ፍጥነት, ይህም ከብርሃን ፍጥነት በትንሹ በመቶኛ ብቻ ሊለያይ ይችላል. በኤሌክትሮን ፣ በኒውትሪኖ እና በሴት ልጅ ኒውክሊየስ መካከል በ β-መበስበስ ወቅት የሚለቀቀው የኃይል ስርጭት በዘፈቀደ ስለሆነ β-ኤሌክትሮኖች በሰፊ ክልል ውስጥ የተለያዩ ፍጥነቶች ሊኖራቸው ይችላል።

በ β-መበስበስ ጊዜ, የኃይል መሙያ ቁጥር Z በአንድ ይጨምራል, ነገር ግን የጅምላ ቁጥር A ሳይለወጥ ይቆያል. የሴት ልጅ አስኳል የአንድ ንጥረ ነገር isotopes አስኳል ሆኖ ተገኘ። ተከታታይ ቁጥርበጊዜያዊው ሠንጠረዥ ውስጥ ከመጀመሪያው ኒውክሊየስ መደበኛ ቁጥር አንድ ከፍ ያለ ነው. የ β-መበስበስ ዓይነተኛ ምሳሌ ከዩራኒየም α-መበስበስ ወደ ፓላዲየም የሚመነጨው የቶሪየም አይዞቶን ለውጥ ነው።

የጋማ መበስበስ. እንደ α- እና β-ራዲዮአክቲቪቲ በተለየ የኒውክሊየስ γ-ራዲዮአክቲቪቲ ከለውጥ ጋር የተያያዘ አይደለም ውስጣዊ መዋቅርኒውክሊየስ እና በሃላፊነት ለውጥ ወይም በጅምላ ቁጥሮች አይታጀብም. ሁለቱም በ α- እና β-መበስበስ ወቅት የሴት ልጅ ኒውክሊየስ በተወሰነ የደስታ ሁኔታ ውስጥ ሊገኝ እና ከመጠን በላይ ጉልበት ሊኖራት ይችላል. የኒውክሊየስ ከአስደሳች ሁኔታ ወደ መሬት ሁኔታ መሸጋገር ከአንድ ወይም ከዚያ በላይ γ quanta ልቀት ጋር አብሮ ይመጣል ፣ ይህም ኃይል ብዙ ሜቪ ሊደርስ ይችላል።

የራዲዮአክቲቭ መበስበስ ህግ. በማንኛውም ናሙና ሬዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገርእጅግ በጣም ብዙ የራዲዮአክቲቭ አተሞች ይዟል። ራዲዮአክቲቭ መበስበስ በተፈጥሮ ውስጥ በዘፈቀደ ስለሆነ እና በውጫዊ ሁኔታዎች ላይ የተመካ ስላልሆነ ያልበሰበሰ ቁጥር N (t) የመቀነስ ህግ በዚህ ወቅትጊዜ t ኒውክሊየስ እንደ አስፈላጊ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል የስታቲስቲክስ ባህሪሬዲዮአክቲቭ የመበስበስ ሂደት.

ያልበሰበሰ ኒውክሊየሮች ቁጥር N(t) በ ΔN በአጭር ጊዜ ውስጥ ይለወጥ Δt< 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, что число распадов будет пропорционально количеству ядер N(t) и промежутку времени Δt:

የተመጣጠነ ጥምርታ λ በጊዜ Δt = 1 ሰከንድ ውስጥ የኑክሌር የመበስበስ እድል ነው። ይህ ቀመር ማለት የተግባር N (t) የለውጥ መጠን ከተግባሩ ጋር በቀጥታ የተመጣጠነ ነው.

የት N 0 የራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየስ የመጀመሪያ ቁጥር በ t = 0. በጊዜ τ = 1 / λ, ያልተበላሹ ኒውክሊየሮች ቁጥር በ e ≈ 2.7 ጊዜ ይቀንሳል. መጠኑ τ ይባላል አማካይ የህይወት ጊዜራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየስ.

ለ ተግባራዊ አጠቃቀምየሬዲዮአክቲቭ መበስበስ ህግን በተለየ መልኩ ለመጻፍ ምቹ ነው, ከ e ይልቅ ቁጥር 2ን እንደ መሰረት አድርጎ መጠቀም.

ብዛት T ይባላል ግማሽ ህይወት. በጊዜ ቲ፣ ከመጀመሪያዎቹ የራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየሮች ግማሹ ይበላሻል። መጠኖች T እና τ በግንኙነት የተገናኙ ናቸው።

የግማሽ ህይወት የራዲዮአክቲቭ የመበስበስ መጠንን የሚያመለክት ዋናው መጠን ነው። የግማሽ ህይወት አጭር, መበስበስ የበለጠ ኃይለኛ ነው. ስለዚህ, ዩራኒየም ቲ ≈ 4.5 ቢሊዮን ዓመታት, እና ራዲየም ቲ ≈ 1600 ዓመታት. ስለዚህ, የራዲየም እንቅስቃሴ ከዩራኒየም የበለጠ ከፍ ያለ ነው. የአንድ ሰከንድ ክፍልፋይ ግማሽ ህይወት ያላቸው ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች አሉ።

በተፈጥሮ አልተገኘም እና በ bismuth ያበቃል ይህ ተከታታይ ራዲዮአክቲቭ መበስበስ የሚከሰተው በ ውስጥ ነው። የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች.

የሚስብ መተግበሪያራዲዮአክቲቪቲ የአርኪኦሎጂ እና የጂኦሎጂካል ግኝቶችን በማተኮር የመገናኘት ዘዴ ነው። ራዲዮአክቲቭ isotopes. በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው የፍቅር ግንኙነት ዘዴ ራዲዮካርበን ነው. በከባቢ አየር ውስጥ በከባቢ አየር ውስጥ በተከሰቱ የኒውክሌር ጨረሮች ምክንያት ያልተረጋጋ የካርቦን አይዞቶፕ ይታያል። የዚህ isotope ትንሽ መቶኛ ከተለመደው ጋር በአየር ውስጥ ይገኛል የተረጋጋ isotopeእፅዋት እና ሌሎች ፍጥረታት ካርቦን ከአየር ላይ ይወስዳሉ እና ሁለቱንም አይዞቶፖች በአየር ውስጥ በተመሳሳይ መጠን ይሰበስባሉ። እፅዋቱ ከሞቱ በኋላ ካርቦን መብላት ያቆማሉ እና ያልተረጋጋው isotope ቀስ በቀስ ወደ ናይትሮጅን ይቀየራል በ β-መበስበስ ምክንያት የ 5730 ዓመታት ግማሽ ህይወት። በ ትክክለኛ መለኪያበጥንታዊ ፍጥረታት ቅሪቶች ውስጥ ያለው ራዲዮአክቲቭ ካርበን አንጻራዊ ትኩረት የሚሞቱበትን ጊዜ ሊወስን ይችላል።

ራዲዮአክቲቭ ጨረር የሁሉም ዓይነቶች (አልፋ፣ ቤታ፣ ጋማ፣ ኒውትሮን)፣ እንዲሁም የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ( የኤክስሬይ ጨረር) በጣም ጠንካራ ይኑሩ ባዮሎጂካል ተጽእኖሕያዋን ህዋሳትን ያካተቱ አተሞች እና ሞለኪውሎች የመነሳሳት እና ionization ሂደቶችን ያካተተ ህይወት ባላቸው ፍጥረታት ላይ። በተፅእኖ ስር ionizing ጨረርወድመዋል ውስብስብ ሞለኪውሎችእና ሴሉላር መዋቅሮች, ያ ይመራል የጨረር ጉዳትአካል. ስለዚህ, ከማንኛውም የጨረር ምንጭ ጋር ሲሰራ ሁሉንም እርምጃዎች መውሰድ አስፈላጊ ነው የጨረር መከላከያለጨረር ሊጋለጡ የሚችሉ ሰዎች.

ይሁን እንጂ አንድ ሰው በቤት ውስጥ ionizing ጨረር ሊጋለጥ ይችላል. ቀልጣፋ፣ ቀለም የሌለው፣ ራዲዮአክቲቭ ጋዝራዶን በምስል ላይ ከሚታየው ሥዕላዊ መግለጫ እንደሚታየው. 9.7.5፣ ራዶን የራዲየም የ α-መበስበስ ምርት ነው እና የግማሽ ህይወት T = 3.82 ቀናት አለው። ራዲየም በአነስተኛ መጠን በአፈር, በድንጋይ እና በተለያዩ የግንባታ መዋቅሮች ውስጥ ይገኛል. ምንም እንኳን በአንጻራዊነት ትንሽ ጊዜህይወት፣ የራዶን ክምችት በአዳዲስ የራዲየም ኒውክሊየስ መበስበስ ምክንያት ያለማቋረጥ ይሞላል፣ ስለዚህ ሬዶን በተዘጉ ቦታዎች ውስጥ ሊከማች ይችላል። ሬዶን ወደ ሳምባ ውስጥ ከገባ በኋላ α-particles ይለቀቅና ወደ ፖሎኒየም ይቀየራል፣ ይህ ደግሞ በኬሚካላዊ መልኩ የማይሰራ ንጥረ ነገር ነው። የሚከተለው የዩራኒየም ተከታታይ የራዲዮአክቲቭ ለውጦች ሰንሰለት ነው (ምስል 9.7.5)። የአሜሪካ የጨረር ደህንነት እና ቁጥጥር ኮሚሽን እንደሚለው ከሆነ በአማካይ ሰው 55% ionizing ጨረር ከሬዶን ይቀበላል እና ከ 11% ብቻ ይቀበላል የሕክምና አገልግሎቶች. አስተዋጽዖ የጠፈር ጨረሮችበግምት 8% ነው. አንድ ሰው በህይወቱ ውስጥ የሚቀበለው አጠቃላይ የጨረር መጠን ብዙ እጥፍ ያነሰ ነው የሚፈቀደው ከፍተኛ መጠን(ኤስዲኤ)፣ እሱም ለተወሰኑ ሙያዎች ለ ionizing ጨረር ተጨማሪ ተጋላጭነት ላላቸው ሰዎች የተቋቋመ።

የኑክሌር ፍንዳታበጅምላ ተመሳሳይነት ካለው ከአንድ አቶሚክ ኒውክሊየስ 2 (አንዳንድ ጊዜ 3) ቁርጥራጮች የተፈጠሩበት ሂደት ነው።

ይህ ሂደት ለሁሉም ሰው ጠቃሚ ነው β - የተረጋጋ ኒውክሊየስ በጅምላ ቁጥር A> 100።

የዩራኒየም የኑክሌር መፋሰስእ.ኤ.አ. በ 1939 በሃን እና ስትራስማን ተገኝቷል ፣ እነሱም ኒውትሮኖች የዩራኒየም ኒዩክሊይዎችን በቦምብ ሲፈነዱ በማያሻማ ሁኔታ አረጋግጠዋል ። ዩራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየስ በጅምላ የተፈጠሩ ሲሆን ከዩራኒየም አስኳል ክብደት እና ክፍያ በግምት 2 እጥፍ ያነሰ ክፍያ ይከፍላሉ. በዚሁ አመት ኤል.ሜትነር እና ኦ.ፍሪሸር "" የሚለውን ቃል አስተዋውቀዋል. የኑክሌር ፍንዳታ"እና ይህ ሂደት ከፍተኛ ኃይል እንደሚለቀቅ ተስተውሏል, እና F. Joliot-Curie እና E. Fermi በአንድ ጊዜ ብዙ ኒውትሮኖች በሚለቁበት ጊዜ እንደሚለቀቁ አረጋግጠዋል. (fission ኒውትሮን). ይህም ሀሳቡን ለማስተላለፍ መሰረት ሆነ ራስን የማቆየት የፊስሽን ሰንሰለት ምላሽእና የኑክሌር ፊስሽንን እንደ የኃይል ምንጭ መጠቀም. የዘመናዊው የኒውክሌር ሃይል መሰረቱ የኑክሌር ፊስሽን ነው። 235 ዩእና 239 ፑበኒውትሮን ተጽእኖ ስር.

የከባድ ኒውክሊየስ ቀሪው ብዛት ወደ መገለጡ ምክንያት የኑክሌር መሰንጠቅ ሊከሰት ይችላል ትልቅ መጠንበፋይስ ጊዜ ውስጥ የሚነሱትን ብዙ ቁርጥራጮች ያርፉ.

ግራፉ እንደሚያሳየው ይህ ሂደት ጠቃሚ ሆኖ ተገኝቷል የኃይል ነጥብራዕይ.

የኑክሌር ፊስዥን አሠራር በ droplet ሞዴል ላይ ሊገለጽ ይችላል, በዚህ መሠረት የኑክሊዮኖች ስብስብ ከተሞላ ፈሳሽ ጠብታ ጋር ይመሳሰላል. ኒውክሊየስ በኒውክሌር ማራኪ ሃይሎች እንዳይበሰብስ ይጠበቃል፣ ይህም በፕሮቶኖች መካከል ከሚሰሩት እና ኒዩክሊየስን የመበጣጠስ አዝማሚያ ካለው የኩሎምብ መከላከያ ሃይሎች ይበልጣል።

ኮር 235 ዩየኳስ ቅርጽ አለው. ኒውትሮንን ከወሰደ በኋላ ደስ ይለዋል እና ተበላሽቷል ፣ የተራዘመ ቅርፅ ያገኛል (በሥዕሉ ላይ ለ), እና በተራዘመው ኮር ግማሾቹ መካከል ያሉት አስጸያፊ ኃይሎች በውስጠኛው ክፍል ውስጥ ከሚሠሩት ማራኪ ኃይሎች የበለጠ እስኪሆኑ ድረስ ይዘረጋል (በሥዕሉ ላይ ቪ). ከዚህ በኋላ ኒውክሊየስ በሁለት ክፍሎች ይከፈላል (በሥዕሉ ላይ ጂ). ፍርስራሾቹ፣ በ Coulomb repulsive Forces ተጽእኖ ስር፣ ከብርሃን ፍጥነት 1/30 ጋር እኩል በሆነ ፍጥነት ይርቃሉ።

በፋይሲስ ወቅት የኒውትሮን ልቀትከላይ የተናገርነው በኒውክሊየስ ውስጥ ያለው አንጻራዊ የኒውትሮን ብዛት (ከፕሮቶኖች ብዛት ጋር በተያያዘ) በአቶሚክ ቁጥር እየጨመረ በመምጣቱ እና በፋይሲስ ወቅት ለተፈጠሩት ቁርጥራጮች የኒውትሮን ብዛት የበለጠ እየጨመረ በመምጣቱ ተብራርቷል ። አነስ ያሉ ቁጥሮች ላሉት የአተሞች ኒውክሊየስ ይቻላል.

መከፋፈል ብዙውን ጊዜ የሚከሰተው ወደ ቁርጥራጮች አይደለም እኩል ክብደት. እነዚህ ቁርጥራጮች ራዲዮአክቲቭ ናቸው። ከተከታታይ በኋላ β - መበስበስ በመጨረሻ የተረጋጋ ionዎችን ይፈጥራል.

በስተቀር ተገደደ, ያጋጥማል የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ድንገተኛ ስንጥቅበ1940 የተከፈተው። የሶቪየት የፊዚክስ ሊቃውንት G.N. Flerov እና K.A. Petrzhak. ለድንገተኛ ስንጥቅ ግማሽ ህይወት ከ 10 16 ዓመታት ጋር ይዛመዳል, ይህም ከግማሽ ህይወት በ 2 ሚሊዮን እጥፍ ይበልጣል. α - የዩራኒየም መበስበስ.

የኒውክሊየስ ውህደት በቴርሞኑክሌር ምላሾች ውስጥ ይከሰታል። የሙቀት ምላሽየብርሃን ኒውክሊየስ ውህደት ምላሽ ነው። ከፍተኛ ሙቀት. በመዋሃድ (ሲንተሲስ) ወቅት የሚለቀቀው ሃይል ዝቅተኛው አስገዳጅ ሃይል ያላቸው የብርሃን ንጥረ ነገሮች ውህደት በሚፈጠርበት ጊዜ ከፍተኛ ይሆናል። እንደ ዲዩተሪየም እና ትሪቲየም ያሉ ሁለት የብርሃን ኒዩክሊየሮች ሲዋሃዱ ከፍ ያለ አስገዳጅ ሃይል ያለው ከባዱ ሂሊየም ኒውክሊየስ ይፈጠራል።

በዚህ የኑክሌር ውህደት ሂደት፣ ከከባድ ኒውክሊየስ እና ሁለት የብርሃን ኒዩክሊየስ አስገዳጅ ሃይሎች ልዩነት ጋር እኩል የሆነ ጉልህ ሃይል ይወጣል (17.6 ሜቪ)። . በምላሽ ጊዜ የሚመረተው ኒውትሮን 70% የሚሆነውን ኃይል ያገኛል። በኒውክሌር ፊዚሽን (0.9 ሜ ቭ) እና ውህድ (17.6 ሜ ቭ) ምላሾች ውስጥ ያለው ሃይል በኒውክሊዮን ንፅፅር እንደሚያሳየው የብርሃን ኒዩክሊዮች ውህደት ምላሽ ከከባድ ኒውክሊየሮች ብልጭታ የበለጠ በኃይል የበለጠ ተመራጭ ነው።

የኒውክሊየስ ውህደት የሚከሰተው በኑክሌር መስህብ ሃይሎች ተጽእኖ ስር በመሆኑ የኑክሌር ሃይሎች ወደ ሚሰሩበት ከ10-14 ባነሰ ርቀት መቅረብ አለባቸው። ይህ አካሄድ በ Coulomb repulsion of positively charged ኒውክሊየሎች ይከላከላል። ሊሸነፍ የሚችለው በኒውክሊየስ ከፍተኛ የኪነቲክ ሃይል ምክንያት ብቻ ሲሆን ይህም ከኩሎምብ መቀልበስ ሃይል በላይ ነው። ከተዛማጅ ስሌቶች መረዳት እንደሚቻለው ለመዋሃድ ምላሽ የሚያስፈልገው የኒውክሊየስ ጉልበት ጉልበት በመቶ ሚሊዮኖች በሚቆጠሩ ዲግሪዎች የሙቀት መጠን ሊገኝ ይችላል, ስለዚህ እነዚህ ምላሾች ይባላሉ. ቴርሞኑክሊየር.

ቴርሞኑክለር ውህደት- ከ 10 7 ኪ.ሜ ከፍ ባለ የሙቀት መጠን, ከብርሃን ኒዩክሊየሎች የበለጠ ክብደት ያላቸው ኒውክሊየሮች የተዋሃዱበት ምላሽ.

የቴርሞኑክሌር ውህደት ፀሐይን ጨምሮ የሁሉም ኮከቦች የኃይል ምንጭ ነው።

ቴርሞኑክሊየር ሃይል በከዋክብት ውስጥ የሚለቀቅበት ዋናው ሂደት ሃይድሮጅን ወደ ሂሊየም መለወጥ ነው። በዚህ ምላሽ ውስጥ ባለው የጅምላ ጉድለት ምክንያት የፀሐይ መጠን በየሰከንዱ በ4 ሚሊዮን ቶን ይቀንሳል።

ለቴርሞኑክሌር ውህደት የሚያስፈልገው ትልቅ የኪነቲክ ሃይል የሚገኘው በጠንካራ ውጤት ምክንያት በሃይድሮጂን ኒውክሊየስ ነው. የስበት መስህብወደ ኮከቡ መሃል. ከዚህ በኋላ የሂሊየም ኒውክሊየስ ውህደት ይበልጥ ከባድ የሆኑ ንጥረ ነገሮችን ይፈጥራል.

ቴርሞኑክሌር ምላሾች በዝግመተ ለውጥ ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ የኬሚካል ስብጥርበአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ያሉ ንጥረ ነገሮች. እነዚህ ሁሉ ምላሾች የሚከሰቱት በቢሊዮን ለሚቆጠሩ አመታት በብርሃን መልክ በከዋክብት በሚፈነጥቀው ሃይል ሲለቀቅ ነው።

ቁጥጥር የሚደረግበት ቴርሞኑክሌር ውህድ ለሰው ልጅ አዲስ በተግባር የማይታይ የኃይል ምንጭ ይሰጣል። ለትግበራው የሚያስፈልጉት ሁለቱም ዲዩተሪየም እና ትሪቲየም በጣም ተደራሽ ናቸው። የመጀመሪያው በባህር እና ውቅያኖስ ውሃ ውስጥ (ለአንድ ሚሊዮን ዓመታት ያህል ለመጠቀም በቂ ነው) ፣ ሁለተኛው በኒውትሮን ፈሳሽ ሊቲየም (የያዙት ክምችት ትልቅ ነው) በኒውክሌር ሬአክተር ውስጥ ሊገኝ ይችላል ።

ቁጥጥር የሚደረግበት ቴርሞኑክሌር ውህደት በጣም ጠቃሚ ከሆኑት አንዱ አለመኖር ነው ሬዲዮአክቲቭ ቆሻሻበአተገባበሩ ወቅት (ከከባድ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ፊስሽን ግብረመልሶች በተቃራኒ)።

የቁጥጥር ቴርሞኑክሌር ውህደትን ለመተግበር ዋነኛው መሰናክል ከፍተኛ ሙቀት ያለው ፕላዝማ ለ 0.1-1 ኃይለኛ መግነጢሳዊ መስኮችን በመጠቀም መገደብ የማይቻል ነው. ይሁን እንጂ ፈጥኖም ይሁን ዘግይቶ ቴርሞኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች እንደሚፈጠሩ መተማመን አለ.

እስካሁን ድረስ ማምረት የሚቻለው ብቻ ነው ከቁጥጥር ውጪ የሆነ ምላሽበሃይድሮጂን ቦምብ ውስጥ የሚፈነዳ አይነት ውህደት.

የኒውክሌር ፊስሽን የከባድ አቶም ወደ ሁለት በግምት እኩል የጅምላ ክፍልፋዮች መከፋፈል ሲሆን ይህም ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል መለቀቅ ነው።

የኒውክሌር ፊስሽን ግኝት ተጀመረ አዲስ ዘመን- "የአቶሚክ ዘመን". ሊጠቀምበት የሚችልበት አቅም እና የአጠቃቀሙ የአደጋ-ወደ-ጥቅም ጥምርታ ብዙ ሶሺዮሎጂካል፣ፖለቲካዊ፣ኢኮኖሚያዊ እና ሳይንሳዊ ስኬቶች, ግን ደግሞ ከባድ ችግሮች. ከንጹህ ጋር እንኳን ሳይንሳዊ ነጥብየተፈጠረውን የኑክሌር ፍንዳታ ሂደት ተመልከት ትልቅ ቁጥርእንቆቅልሾች እና ውስብስቦች፣ እና ሙሉ የንድፈ ሃሳባዊ ማብራሪያው የወደፊት ጉዳይ ነው።

መጋራት ትርፋማ ነው።

አስገዳጅ ሃይሎች (በኒውክሊን) ለተለያዩ ኒዩክሊየሮች ይለያያሉ። ክብደቶቹ በጊዜያዊው ጠረጴዛ መካከል ከሚገኙት ያነሰ የማገናኘት ኃይል አላቸው.

ይህ ማለት ያላቸው ከባድ ኒውክሊየሮች የአቶሚክ ቁጥርከ 100 በላይ ፣ ወደ ሁለት ትናንሽ ቁርጥራጮች መከፋፈሉ ጠቃሚ ነው ፣ በዚህም ኃይልን ይለቀቃል ፣ ይህም ወደ ቁርጥራጮች እንቅስቃሴ ኃይል ይለወጣል። ይህ ሂደት መከፋፈል ይባላል

በተረጋጋ ከርቭ መሠረት የፕሮቶኖች ብዛት በኒውትሮኖች ብዛት ላይ ለተረጋጋ ኑክሊዶች ጥገኛ መሆኑን ያሳያል ፣ የበለጠ ከባድ ኒውክሊየስ ተመራጭ ነው። ትልቅ ቁጥርኒውትሮን (ከፕሮቶኖች ብዛት ጋር ሲነጻጸር) ከቀላል ይልቅ. ይህ የሚያሳየው አንዳንድ "መለዋወጫ" ኒውትሮን ከፋይስሽን ሂደት ጋር አብሮ ይወጣል። በተጨማሪም ፣ የተለቀቀውን ኃይል በከፊል ይቀበላሉ ። የዩራኒየም አቶም አስኳል ፊዚሽን ጥናት እንደሚያሳየው 3-4 ኒውትሮን ተለቅቋል፡ 238 U → 145 La + 90 Br + 3n።

የቁራሹ የአቶሚክ ቁጥር (እና የአቶሚክ ክብደት) ከግማሽ ጋር እኩል አይደለም። አቶሚክ ክብደትወላጅ. በመከፋፈል ምክንያት በተፈጠሩት የአተሞች ብዛት መካከል ያለው ልዩነት ብዙውን ጊዜ ወደ 50 ይደርሳል. ሆኖም የዚህ ምክንያቱ እስካሁን ሙሉ በሙሉ ግልጽ አይደለም.

የ 238 ዩ ፣ 145 ላ እና 90 ብር አስገዳጅ ሃይሎች 1803 ፣ 1198 እና 763 ሜቪ ናቸው ። ይህ ማለት በዚህ ምላሽ ምክንያት የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ፊስዮን ሃይል ይለቀቃል, ከ 1198 + 763-1803 = 158 MeV ጋር እኩል ነው.

ድንገተኛ ስንፍና

ድንገተኛ የፊዚሽን ሂደቶች በተፈጥሮ ውስጥ ይታወቃሉ, ግን በጣም ጥቂት ናቸው. አማካይ የህይወት ጊዜ የተጠቀሰው ሂደትዕድሜው 10 17 ዓመት ነው ፣ እና ለምሳሌ ፣ የተመሳሳዩ radionuclide የአልፋ መበስበስ አማካይ ዕድሜ 10 11 ዓመታት ነው።

ይህ የሆነበት ምክንያት ወደ ሁለት ክፍሎች ለመከፋፈል ዋናው አካል በመጀመሪያ መበላሸት (ዝርጋታ) ወደ ellipsoidal ቅርጽ መሄድ አለበት, ከዚያም በመጨረሻ ወደ ሁለት ቁርጥራጮች ከመከፋፈሉ በፊት, መሃል ላይ "አንገት" ይፈጥራል.

እምቅ እንቅፋት

በተበላሸ ሁኔታ ውስጥ, ሁለት ኃይሎች በዋናው ላይ ይሠራሉ. አንደኛው የገጽታ ሃይል መጨመር ነው (የፈሳሽ ጠብታ ውጥረቱ ሉላዊ ቅርፁን ያብራራል) እና ሁለተኛው በፋይስሽን ቁርጥራጭ መካከል ያለው የኩሎምብ መቀልበስ ነው። አብረው ያመርታሉ እምቅ እንቅፋት.

ልክ እንደ አልፋ መበስበስ፣ የዩራኒየም አቶም አስኳል ድንገተኛ መቆራረጥ እንዲከሰት፣ ቁርጥራጮቹ ይህንን እንቅፋት በመታገዝ ማሸነፍ አለባቸው። የኳንተም መሿለኪያ. ልክ እንደ አልፋ መበስበስ ሁኔታው የመከለያው እሴቱ 6 ሜ ቮልት ያህል ነው።

የግዳጅ መለያየት

የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መቆራረጥ የበለጠ ሊሆን ይችላል። በዚህ ሁኔታ የእናትየው ኒውክሊየስ በኒውትሮን ተበክሏል. ወላጁ ከወሰደው፣ ተያይዘውታል፣ እምቅ ማገጃውን ለማሸነፍ ከሚያስፈልገው 6 ሜቪ ሊበልጥ የሚችል በንዝረት ሃይል ውስጥ አስገዳጅ ሃይልን ይለቃሉ።

የተጨማሪው የኒውትሮን ሃይል እምቅ እንቅፋትን ለማሸነፍ በቂ ካልሆነ፣ የአቶሚክ ፊስሽንን ለማነሳሳት የተከሰተው ኒውትሮን አነስተኛ የኪነቲክ ሃይል ሊኖረው ይገባል። በ 238 ዩ ውስጥ የተጨማሪ ኒውትሮኖች አስገዳጅ ኃይል በ 1 ሜጋ ባይት ይጎድላል. ይህ ማለት የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር የሚፈጠረው ከ 1 ሜጋ ቮልት በላይ የሆነ የኪነቲክ ሃይል ባለው በኒውትሮን ብቻ ነው። በሌላ በኩል፣ 235 U isotope አንድ ያልተጣመረ ኒውትሮን አለው። አንድ አስኳል አንድ ተጨማሪ ሲስብ, ከእሱ ጋር ይጣመራል, እና ይህ ጥንድ ተጨማሪ አስገዳጅ ኃይልን ያመጣል. ይህ እምቅ እንቅፋት ለማሸነፍ አስኳል አስፈላጊ የሆነውን የኃይል መጠን ለመልቀቅ በቂ ነው እና isotope fission የሚከሰተው ከማንኛውም ኒውትሮን ጋር ሲጋጭ ነው።

ቤታ መበስበስ

ምንም እንኳን የፋይሲዮን ምላሽ ሶስት ወይም አራት ኒውትሮኖችን ቢያመነጭም, ቁርጥራጮቹ አሁንም ከተረጋጋው አይሶባር የበለጠ ኒውትሮን ይይዛሉ. ይህ ማለት የተቆራረጡ ቁርጥራጮች ለቅድመ-ይሁንታ መበስበስ ያልተረጋጋ ይሆናሉ ማለት ነው።

ለምሳሌ የዩራኒየም ኒዩክሊየስ 238 ዩ ፊዚሽን ሲከሰት የተረጋጋው ኢሶባር ከ A = 145 ጋር ኒዮዲሚየም 145 ኤንድ ነው፣ ይህ ማለት ላንታነም 145 ላ ቁርጥራጭ በሦስት ደረጃዎች ይበሰብሳል፣ በእያንዳንዱ ጊዜ ኤሌክትሮን እና አንቲኖውትሪኖ ይወጣል ፣ የተረጋጋ ኑክሊድ ይመሰረታል. የተረጋጋ አይሶባር ከ A = 90 ጋር zirconium 90 Zr ነው፣ ስለዚህ የብሮሚን 90 Br ስንጥቅ ቁርጥራጭ በ β-መበስበስ ሰንሰለት በአምስት ደረጃዎች ይበላሻል።

እነዚህ የ β-መበስበስ ሰንሰለቶች ተጨማሪ ኃይልን ይለቃሉ, ሁሉም ማለት ይቻላል በኤሌክትሮኖች እና በፀረ-ኒውትሪኖዎች ይወሰዳሉ.

የኑክሌር ምላሾች፡ የዩራኒየም ኒዩክሊየሎች መሰባበር

የኒውክሌር መረጋጋትን ለማረጋገጥ ብዙ ኒውትሮን ካለው ኑክሊድ በቀጥታ የሚለቀቀው የኒውትሮን ልቀት። እዚህ ያለው ነጥቡ ምንም የኩሎምብ ማባረር የለም እና ስለዚህ የላይኛው ኃይል ኒውትሮን ከወላጅ ጋር እንዲቆራኝ ያደርገዋል. ሆኖም, ይህ አንዳንድ ጊዜ ይከሰታል. ለምሳሌ ፣ በቅድመ-ይሁንታ መበስበስ የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ያለው የ 90 Br fission ቁርጥራጭ krypton-90 ያመነጫል ፣ ይህ ደግሞ የወለል ንጣፍ ኃይልን ለማሸነፍ በቂ ኃይል ባለው አስደሳች ሁኔታ ውስጥ ሊሆን ይችላል። በዚህ ሁኔታ የኒውትሮን ልቀት ከ krypton-89 መፈጠር ጋር በቀጥታ ሊከሰት ይችላል. የተረጋጋ yttrium-89 እስኪሆን ድረስ ለ β መበስበስ አሁንም ያልተረጋጋ ነው፣ ስለዚህ krypton-89 በሦስት እርከኖች ይበሰብሳል።

የዩራኒየም ኒውክሊየስ መፋቅ፡ የሰንሰለት ምላሽ

በ fission ምላሽ ውስጥ የሚመነጨው ኒውትሮን በሌላ የወላጅ ኒዩክሊየስ ሊዋጥ ይችላል፣ እሱም ራሱ በተፈጠረው ፋይስሽን ይያዛል። ዩራኒየም-238ን በተመለከተ የሚመረተው ሶስት ኒውትሮን ከ 1 ሜጋ ባነሰ ሃይል ይወጣል (በዩራኒየም ኒውክሊየስ ፍንጣቂ ወቅት የሚለቀቀው ሃይል - 158 ሜ.ቪ - በዋናነት ወደ ፊዚሽን ፍርስራሾች ኪነቲክ ሃይል ይቀየራል። ), ስለዚህ የዚህን ኑክሊድ ተጨማሪ ፊስሽን ሊያስከትሉ አይችሉም. ይሁን እንጂ, ብርቅ isotopes 235 U መካከል ጉልህ ትኩረት, እነዚህ ነጻ ኒውትሮንበ 235 U nuclei ሊያዙ ይችላሉ, ይህም በእርግጥ መበጥበጥ ሊያስከትል ይችላል, ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ fission የማይፈጠርበት የኃይል ገደብ የለም.

ይህ የሰንሰለት ምላሽ መርህ ነው።

የኑክሌር ምላሽ ዓይነቶች

በዚህ ሰንሰለት ደረጃ n ላይ በተመረተው የኒውትሮን ብዛት የተከፋፈለው የኒውትሮን ብዛት በፋይሲል ቁስ ናሙና ውስጥ የሚመረተው የኒውትሮን ብዛት ይሁን - 1. ይህ ቁጥር በደረጃ n - 1 ውስጥ በተመረተው ስንት ኒውትሮን ላይ ይወሰናል. በግዳጅ ክፍፍል ሊደረግ በሚችል ኒውክሊየስ.

k ከሆነ< 1, то цепная реакция просто выдохнется и процесс остановится очень быстро. Именно это и происходит в природной в которой концентрация 235 U настолько мала, что вероятность поглощения одного из нейтронов этим изотопом крайне ничтожна.

k > 1 ከሆነ፣ ሁሉም የፋይሲል ቁስ አካል እስኪውል ድረስ የሰንሰለቱ ምላሽ ያድጋል። ከፍተኛ ትኩረትዩራኒየም-235. ለሉላዊ ናሙና የ k ዋጋ በኒውትሮን የመጠጣት እድሉ እየጨመረ በመምጣቱ በአከባቢው ራዲየስ ላይ የተመሰረተ ነው. ስለዚህ, የጅምላ U ከተወሰነ መጠን መብለጥ አለበት ስለዚህም የዩራኒየም ኒውክሊየስ (ሰንሰለት ምላሽ) መበላሸቱ ሊከሰት ይችላል.

k = 1 ከሆነ, ቁጥጥር የሚደረግበት ምላሽ ይከናወናል. ይህ በኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. ሂደቱ የሚቆጣጠረው በካድሚየም ወይም በቦሮን ዘንጎች በዩራኒየም መካከል በማሰራጨት ሲሆን ይህም የሚስብ ነው አብዛኛውኒውትሮን (እነዚህ ንጥረ ነገሮች ኒውትሮን የመያዝ ችሎታ አላቸው). የዩራኒየም ኒውክሊየስ ፊስሽን በትሮቹን በማንቀሳቀስ በራስ-ሰር ቁጥጥር ይደረግበታል ስለዚህም የ k ዋጋ ከአንድነት ጋር እኩል ይሆናል.

የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር በ 1938 በጀርመን ሳይንቲስቶች ኦ.ሀን እና ኤፍ. ስትራስማን ተገኝቷል። የዩራኒየም ኒውክሊየስ በኒውትሮን ሲደበደብ የፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ መካከለኛ ክፍል አካላት ይፈጠራሉ-ባሪየም ፣ ክሪፕቶን ፣ ወዘተ ። የዚህ እውነታ ትክክለኛ ትርጓሜ በኦስትሪያዊው የፊዚክስ ሊቅ ኤል ሚትነር እና እንግሊዛዊ የፊዚክስ ሊቅኦ ፍሪሽ የእነዚህን ንጥረ ነገሮች ገጽታ በዩራኒየም ኒውክሊየስ መበስበስ ምክንያት ኒውትሮንን ወደ ሁለት በግምት እኩል ክፍሎችን ያዘ። ይህ ክስተት የኑክሌር ፊስሽን ተብሎ የሚጠራ ሲሆን በዚህ ምክንያት የተገኙት ኒዩክሊየሎች ፊስሽን ቁርጥራጮች ይባላሉ።

ተመልከት

Vasiliev A. Uranium fission: ከ Klaproth ወደ Hahn // ኳንተም. - 2001. - ቁጥር 4. - P. 20-21,30.

የኒውክሊየስ ነጠብጣብ ሞዴል

ይህ የፊስሲዮን ምላሽ በኒውክሊየስ ነጠብጣብ ሞዴል ላይ ተመስርቶ ሊገለጽ ይችላል. በዚህ ሞዴል ውስጥ ዋናው በኤሌክትሪክ የሚሞላ የማይታጠፍ ፈሳሽ ጠብታ ተደርጎ ይቆጠራል. በሁሉም የኒውክሊየስ ኒውክሊየስ መካከል ከሚሰሩት የኑክሌር ሃይሎች በተጨማሪ ፕሮቶኖች ተጨማሪ ኤሌክትሮስታቲክ ሪፐብሊክ ያጋጥማቸዋል, በዚህም ምክንያት በኒውክሊየስ ዳርቻ ላይ ይገኛሉ. ባልተጠበቀ ሁኔታ, የኤሌክትሮስታቲክ ማባረር ኃይሎች ይከፈላሉ, ስለዚህ ኒውክሊየስ ክብ ቅርጽ አለው (ምስል 1, ሀ).

አንድ \(~^(235)_(92)U\) ኒውትሮን በኒውክሊየስ ከተያዘ በኋላ፣ መካከለኛ ኒውክሊየስ\(~(^(236)_(92)U)^*\)፣ እሱም በደስታ ስሜት ውስጥ ነው። በዚህ ሁኔታ የኒውትሮን ኃይል በሁሉም ኑክሊዮኖች መካከል በእኩል መጠን ይሰራጫል, እና መካከለኛው ኒውክሊየስ እራሱ ተበላሽቷል እና መንቀጥቀጥ ይጀምራል. ማነቃቂያው ትንሽ ከሆነ, ከዚያም ኒውክሊየስ (ምስል 1, ለ) በማውጣት እራሱን ከመጠን በላይ ኃይል በማውጣት. γ - ኳንተም ወይም ኒውትሮን, ወደ ይመለሳል የተረጋጋ ሁኔታ. የ excitation ኃይል በበቂ ሁኔታ ከፍተኛ ከሆነ, ከዚያም ፈሳሽ bifurcating ጠብታ ሁለት ክፍሎች መካከል ያለውን ወገብ ጋር ተመሳሳይ የሆነ ወገብ (የበለስ. 1, ሐ) ውስጥ የተቋቋመው (የበለስ. 1, ሐ) በንዝረት ወቅት ኮር መበላሸት በጣም ትልቅ ሊሆን ይችላል. የኑክሌር ኃይሎች, በጠባብ መጨናነቅ ውስጥ የሚሠራ, ከአሁን በኋላ ጉልህ መቋቋም አይችልም የኮሎምብ ኃይልየኒውክሊየስ ክፍሎችን መቃወም. ወገቡ ይሰበራል, እና ኮር ወደ ሁለት "ቁራጭ" (ምስል 1, መ) ይከፈላል, በተቃራኒው አቅጣጫ ይበርራሉ.

uran.swfብልጭታ፡- የዩራኒየም ፊስሽን አሰፋ ብልጭታ ምስል። 2.

በአሁኑ ጊዜ ከ 90 እስከ 145 የሚደርሱ የጅምላ ቁጥሮች ያላቸው ወደ 100 የሚጠጉ የተለያዩ isotopes ይታወቃሉ ፣ ይህም የዚህ ኒውክሊየስ መሰባበር ነው። የዚህ ኒውክሊየስ ሁለት ዓይነተኛ የፊስሲንግ ምላሾች የሚከተሉት ናቸው፡-

\(~^(235)_(92)U + \ ^1_0n \ ^(\ አቅራቢያ)_(\መቃኛ) \\ጀማሪ(ማትሪክስ) ^(144)_(56)ባ + \ ^(89)_( 36)Kr + \ 3^1_0n \\ ^(140)_(54)Xe + \ ^(94)_(38)Sr + \ 2^1_0n \መጨረሻ(ማትሪክስ)\)።

የከባድ አተሞች አስኳል (\ (~ ^ (235) _(92) ዩ\))፣ በጣም ትልቅ ሃይል ሲወጣ - በእያንዳንዱ ኒውክሊየስ ስንጥቅ ወቅት 200 ሜ. የዚህ ጉልበት 80% የሚሆነው እንደ ክፍልፋዮች ኪነቲክ ሃይል ይለቀቃል; ቀሪው 20% የሚሆነው በሬዲዮአክቲቭ ጨረሮች እና በኒውትሮን ፈጣን የኒውትሮን ኃይል ነው ።

በኒውክሊየስ ውስጥ የሚገኙትን የኑክሊዮኖች ማያያዣ ሃይል በመጠቀም በኑክሌር መጨናነቅ ወቅት የሚለቀቀውን ሃይል መገመት ይቻላል። የጅምላ ቁጥር ጋር ኒውክሊየስ ውስጥ ኑክሊዮኖች የተወሰነ አስገዳጅ ኃይል ሀ≈ 240 የ 7.6 ሜቪ / ኑክሊዮን ፣ በጅምላ ቁጥሮች ኒውክሊየስ ውስጥ እያለ ሀ= 90 - 145 የተወሰነ ኃይል በግምት 8.5 ሜቮ / ኑክሊዮን ነው. በዚህ ምክንያት የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር የ0.9 ሜቪ/ኑክሊዮን ወይም በግምት 210 ሜቪ በዩራኒየም አቶም ቅደም ተከተል ኃይልን ይለቃል። በ 1 g ዩራኒየም ውስጥ የሚገኙት የሁሉም ኒውክሊየሎች ሙሉ በሙሉ መሰባበር 3 ቶን የድንጋይ ከሰል ወይም 2.5 ቶን ዘይት ሲቃጠል ተመሳሳይ ኃይል ያስወጣል።

ተመልከት

ቫርላሞቭ ኤ.ኤ. የኒውክሊየስ ነጠብጣብ ሞዴል // ኳንተም. - 1986. - ቁጥር 5. - P. 23-24

የሰንሰለት ምላሽ

የሰንሰለት ምላሽ- ምላሽ የሚያስከትሉት ቅንጣቶች የዚህ ምላሽ ምርቶች ሆነው የተፈጠሩበት የኑክሌር ምላሽ።

በኒውትሮን ግጭት ምክንያት የሚከሰተው የዩራኒየም-235 ኒዩክሊየስ ፋይሲስ ሲፈጠር, 2 ወይም 3 ኒውትሮኖች ይለቀቃሉ. ምቹ በሆኑ ሁኔታዎች ውስጥ እነዚህ ኒውትሮኖች ሌሎች የዩራኒየም ኒዩክሊየሎችን በመምታት እንዲሰነጠቁ ያደርጋቸዋል. በዚህ ደረጃ ከ 4 እስከ 9 ኒውትሮኖች ይታያሉ, የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ወዘተ አዲስ መበስበስን ሊያስከትሉ ይችላሉ. እንዲህ ዓይነቱ የበረዶ መንሸራተት ሂደት ሰንሰለት ምላሽ ይባላል. የዩራኒየም አስኳሎች fission ሰንሰለት ምላሽ ልማት ንድፍ የበለስ ውስጥ ይታያል. 3.

reakcia.swfብልጭታ፡ የሰንሰለት ምላሽ አበል ፍላሽ ምስል። 4.

ዩራኒየም በተፈጥሮ ውስጥ የሚከሰተው በሁለት አይዞቶፖች \[~^(238)_(92)U\] (99.3%) እና \(~^(235)_(92)U\) (0.7%) መልክ ነው። በኒውትሮን ሲፈነዳ የሁለቱም ኢሶቶፖች አስኳሎች ወደ ሁለት ቁርጥራጮች ሊከፈሉ ይችላሉ። በዚህ ሁኔታ የፊስሽን ምላሽ \(~^(235)_(92)U\) በዝግታ (ሙቀት) ኒውትሮን አማካኝነት በብዛት ይከሰታል፣ ኒዩክሊየሎች \(~^(238)_(92)U \) ፊስሽን ምላሽ ይሰጣሉ። በፍጥነት በኒውትሮን ብቻ በ 1 ሜ.ቮ ትዕዛዝ ኃይል. ያለበለዚያ ፣ የተፈጠሩት ኒውክሊየሮች \(~ ^ (239)_(92) ዩ \) የመነቃቃት ሃይል ለፋይስዮን በቂ አይሆንም ፣ እና ከዚያ በተሰነጠቀ ፈንታ የኑክሌር ምላሾች ይከሰታሉ።

\(~^(238)_(92)U + \ ^1_0n \to \ ^(239)_(92)U \to \ ^(239)_(93)Np + \ ^0_(-1)e\ ) .

ዩራኒየም ኢሶቶፕ \(~^(238)_(92)U\) β - ራዲዮአክቲቭ, ግማሽ-ህይወት 23 ደቂቃዎች. ኔፕቱኒየም ኢሶቶፕ \(~^(239)_(93)Np\) እንዲሁ ራዲዮአክቲቭ ነው፣ የግማሽ ህይወት ደግሞ 2 ቀን አካባቢ ነው።

\(~^(239)_(93)Np \to \ ^(239)_(94)Pu + \ ^0_(-1) ኢ\) ።

ፕሉቶኒየም ኢሶቶፕ \(~^(239)_(94)Np\) በአንፃራዊነት የተረጋጋ ነው፣ የግማሽ ህይወት ያለው 24,000 ዓመታት ነው። በጣም አስፈላጊው ንብረትፕሉቶኒየም ልክ እንደ \(~^(235)_(92)U\) በኒውትሮን ተጽእኖ ስር መሰባበር ነው። ስለዚህ, በ \ (~ ^ (239) _ (94) Np \) እርዳታ ሰንሰለት ምላሽ ሊደረግ ይችላል.

ከላይ የተብራራው የሰንሰለት ምላሽ ዲያግራም ነው። ፍጹም መያዣ. ውስጥ እውነተኛ ሁኔታዎችበፋይሲስ ወቅት የሚፈጠሩ ሁሉም ኒውትሮኖች በሌሎች ኒዩክሊየሮች መቆራረጥ ውስጥ አይሳተፉም። አንዳንዶቹ ፋይሲል ባልሆኑ የውጭ አተሞች ኒዩክሊየሮች ተይዘዋል፣ ሌሎች ደግሞ ከዩራኒየም (ኒውትሮን መፍሰስ) ይበርራሉ።

ስለዚህ, የከባድ ኒውክሊየስ fission ሰንሰለት ምላሽ ሁል ጊዜ አይከሰትም እና ለማንኛውም የዩራኒየም ብዛት አይደለም።

የኒውትሮን ማባዛት ምክንያት

የሰንሰለት ምላሽ እድገት በኒውትሮን ብዜት ምክንያት በሚባለው ተለይቶ ይታወቃል ለ, በቁጥር ጥምርታ የሚለካው ኤንኒውትሮን ከምላሹ ደረጃዎች በአንዱ ላይ የአንድ ንጥረ ነገር ኒውክሊየስ መሰባበርን የሚፈጥር ፣ እስከ ቁጥሩ ድረስ። ኤንበቀድሞው የምላሽ ደረጃ ላይ ፊስሽን ያስከተለ i-1 ኒውትሮን

\(~K = \dfrac(N_i)(N_(i - 1))\)

የመራቢያ ቅንጅቱ በበርካታ ሁኔታዎች ላይ የተመሰረተ ነው, በተለይም በፋይስ ቁስ አካል ተፈጥሮ እና መጠን ላይ የጂኦሜትሪክ ቅርጽበውስጡ የያዘው መጠን. ተመሳሳይ መጠን የዚህ ንጥረ ነገርአለው የተለየ ትርጉም ለ. ለከፍተኛው ንጥረ ነገሩ ክብ ቅርጽ ካለው ፣ ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ ፈጣን ኒውትሮን በላዩ ላይ መጥፋት አነስተኛ ይሆናል።

የሰንሰለት ምላሽ የሚከሰተው በማባዛት ምክንያት የሚከሰትበት የፊስሌል ቁሳቁስ ብዛት ለ= 1 ወሳኝ ክብደት ይባላል። በትንንሽ የዩራኒየም ቁርጥራጭ ውስጥ፣ አብዛኞቹ ኒውትሮኖች ምንም አይነት ኒውክሊየስ ሳይመታ ይወጣሉ።

ትርጉም ወሳኝ የጅምላበአካላዊ ስርዓት ጂኦሜትሪ, አወቃቀሩ እና ውጫዊ አካባቢ ይወሰናል. ስለዚህ, ለንጹህ የዩራኒየም ኳስ \ (~ ^ (235) _ (92) U \) ወሳኝ ክብደት 47 ኪ.ግ (በ 17 ሴንቲ ሜትር ዲያሜትር ያለው ኳስ). የኒውትሮን አወያዮች የሚባሉትን በመጠቀም የዩራኒየምን ወሳኝ ክብደት ብዙ ጊዜ መቀነስ ይቻላል። እውነታው ግን በዩራኒየም ኒውክሊየስ መበስበስ ወቅት የሚመረቱ ኒውትሮኖች በጣም ከፍተኛ ፍጥነት አላቸው፣ እና ዘገምተኛ ኒውትሮኖችን በዩራኒየም-235 ኒዩክሊየይ የመያዝ እድላቸው በመቶዎች በሚቆጠር ጊዜ ከፈጣኖች የበለጠ ነው። በጣም ጥሩው የኒውትሮን አወያይ ከባድ ውሃ ነው D 2 O. ከኒውትሮን ጋር ሲገናኙ ተራ ውሃ ራሱ ወደ ከባድ ውሃ ይቀየራል።

የኒውትሮን አወያዮች እና ልዩ የቤሪሊየም ሼል, ኒውትሮን የሚያንፀባርቅ, ወሳኙን ክብደት ወደ 250 ግራም ለመቀነስ ያስችላል.

በማባዛት መጠን ለ= 1 የፊስሺንግ ኒውክሊየስ ቁጥር በቋሚ ደረጃ ይጠበቃል. ይህ ሁነታ በኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ይቀርባል.

የኑክሌር ነዳጅ ብዛት ከወሳኙ ክብደት ያነሰ ከሆነ, ከዚያም የማባዛት ሁኔታ ለ < 1; каждое новое поколение вызывает все меньшее и አነስተኛ ቁጥርክፍሎች, እና ያለ ምላሽ የውጭ ምንጭኒውትሮን በፍጥነት ይበሰብሳል.

የኒውክሌር ነዳጅ ብዛት ከወሳኙ ክብደት የሚበልጥ ከሆነ ፣የማባዛቱ ሁኔታ ለ> 1 እና እያንዳንዱ አዲስ የኒውትሮን ትውልድ እየጨመረ የሚሄደውን ስንጥቅ ያስከትላል። የሰንሰለት ምላሹ እንደ ጭልፊት ያድጋል እና የፍንዳታ ባህሪ አለው ፣ ከትልቅ የኃይል መለቀቅ እና የሙቀት መጠን መጨመር ጋር። አካባቢእስከ ብዙ ሚሊዮን ዲግሪዎች. የዚህ አይነት ሰንሰለት ምላሽ የሚከሰተው አቶሚክ ቦምብ ሲፈነዳ ነው።

የኑክሌር ቦምብ

በተለመደው ሁኔታ የኑክሌር ቦምብ አይፈነዳም ምክንያቱም በውስጡ ያለው የኑክሌር ክፍያ ወደ ብዙ ትናንሽ ክፍሎች የተከፋፈለ ሲሆን ይህም የዩራኒየም - ኒውትሮን የመበስበስ ምርቶችን በሚስብ ክፍልፋዮች ይከፈላል. የኑክሌር ፍንዳታ የሚያመጣው የኑክሌር ሰንሰለት ምላሽ በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች ውስጥ ሊቆይ አይችልም. ነገር ግን፣ የኑክሌር ቻርጅ ፍርስራሾች አንድ ላይ ከተጣመሩ፣ አጠቃላይ ብዛታቸው የዩራኒየም fission ሰንሰለት መፈጠር እንዲጀምር በቂ ይሆናል። ውጤቱም የኑክሌር ፍንዳታ ነው። በዚህ ሁኔታ, የፍንዳታው ኃይል ተፈጠረ የኑክሌር ቦምብበአንጻራዊ ሁኔታ ትናንሽ መጠኖች፣ በሚሊዮኖች እና በቢሊዮን ቶን ቶን ቲኤንቲ ፍንዳታ ወቅት ከተለቀቀው ኃይል ጋር እኩል ነው።

ሩዝ. 5. አቶሚክ ቦምብ