>> የዩራኒየም ኒዩክሊየሎች መፍጨት
§ 107 የዩራኒየም ኒውክሊየስ ፊስሽን
የአንዳንድ ከባድ ንጥረ ነገሮች ኒውክሊየስ ብቻ ወደ ክፍሎች ሊከፋፈሉ ይችላሉ። የኒውክሊየስ ፊዚሽን ሲፈጠር, ሁለት ወይም ሶስት ኒውትሮኖች እና -ሬይዎች ይወጣሉ. በተመሳሳይ ጊዜ ብዙ ጉልበት ይለቀቃል.
የዩራኒየም fission ግኝት.የዩራኒየም ኒዩክሊየስ መሰባበር በ 1938 በጀርመን ሳይንቲስቶች O. Hahn iF ተገኝቷል. ስትራስማን ዩራኒየም በኒውትሮን ሲደበደብ የመካከለኛው ክፍል አካላት እንደሚታዩ ደርሰውበታል። ወቅታዊ ሰንጠረዥ: ባሪየም፣ ክሪፕቶን፣ ወዘተ. ነገር ግን የዩራኒየም ኒውክሊየስ ኒዩትሮን የያዘው የዩራኒየም ኒዩክሊየስ ብልሽት የሚለው ትክክለኛ ትርጓሜ በ1939 መጀመሪያ ላይ በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ኦ ፍሪሽ ከኦስትሪያዊው የፊዚክስ ሊቅ ኤል.ሜትነር ጋር ተሰጥቷል።
የኒውትሮን መያዙ የኒውክሊየስን መረጋጋት ይረብሸዋል. ኒውክሊየስ ይደሰታል እና ያልተረጋጋ ይሆናል, ይህም ወደ ቁርጥራጮች መከፋፈልን ያመጣል. የኒውክሌር ፊስሽን ይቻላል ምክንያቱም የከባድ ኒውክሊየስ ቀሪው ብዛት ነው። ከመጠኑ በላይበፋይስሽን ምክንያት የተበላሹ ቁርጥራጮችን ያርፉ. ስለዚህ, ከፋይሲስ ጋር አብሮ የሚመጣው የእረፍት ብዛት ከመቀነሱ ጋር ተመጣጣኝ የሆነ የኃይል መለቀቅ አለ.
የከባድ ኒዩክሊየሎች መሰንጠቅ የመከሰቱ አጋጣሚ የልዩ አስገዳጅ ሃይል እና የጅምላ ቁጥር ሀ (ምስል 13.11 ይመልከቱ) ግራፍ በመጠቀም ሊገለጽ ይችላል። የጊዜ ሰንጠረዥን የሚይዙ የንጥረ ነገሮች አተሞች ኒዩክሊየሮች የተወሰነ አስገዳጅ ኃይል የመጨረሻ ቦታዎች(A 200)፣ በጊዜያዊ ሰንጠረዥ (A 100) መካከል ከሚገኙት የንጥረ ነገሮች አስኳል ውስጥ ካለው የተወሰነ አስገዳጅ ኃይል በግምት 1 ሜቪ ያነሰ። ስለዚህ የከባድ ኒዩክሊየሶችን ወደ ንጥረ ነገሮች ኒውክሊየስ በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ መካከለኛ ክፍል ውስጥ የመፍጨት ሂደት በኃይል ተስማሚ ነው። ከተሰነጠቀ በኋላ, ስርዓቱ በትንሹ ውስጣዊ ጉልበት ወደ አንድ ግዛት ውስጥ ይገባል. ከሁሉም በላይ, የኒውክሊየስ ትስስር ኃይል የበለጠ, ኒውክሊየስ በሚወጣበት ጊዜ መለቀቅ ያለበት ሃይል ይበልጣል እና በዚህም ምክንያት, አዲስ የተገነባው ስርዓት ውስጣዊ ጉልበት ይቀንሳል.
በኒውክሌር ፊስሽን ጊዜ፣ በአንድ ኑክሊዮን ውስጥ ያለው አስገዳጅ ኃይል በ 1 ሜ ቮ ይጨምራል እና የሚለቀቀው አጠቃላይ ኃይል በጣም ትልቅ መሆን አለበት - በ 200 ሜ.ቪ. ሌላ ምንም አይነት የኒውክሌር ምላሽ (ከፋሲዮን ጋር ያልተገናኘ) ይህን የመሰለ ትልቅ ሃይል አይለቅም።
የዩራኒየም ኒዩክሊየስ በሚፈጠርበት ጊዜ የሚለቀቀው የኃይል መጠን ቀጥተኛ መለኪያዎች ከላይ የተጠቀሱትን ሃሳቦች አረጋግጠዋል እና የ 200 ሜቮ ዋጋን ሰጥተዋል. ከዚህም በላይ አብዛኛውየዚህ ኃይል (168 ሜቮ) ይወድቃል የእንቅስቃሴ ጉልበትቁርጥራጮች. በስእል 13.13 በደመና ክፍል ውስጥ የ fissile uranium ቁርጥራጮችን ትራኮች ታያለህ።
በኒውክሌር ፊስሽን ጊዜ የሚለቀቀው ሃይል ከኑክሌር ምንጭነት ይልቅ ኤሌክትሮስታቲክ ነው። ቁርጥራጮቹ የፈጠሩት ትልቅ የኪነቲክ ሃይል የሚነሳው በኮሎምብ መበሳጨታቸው ነው።
የኑክሌር ፍንዳታ ዘዴ.የአቶሚክ ኒዩክሊየስ የመፍጨት ሂደት በኒውክሊየስ ነጠብጣብ ሞዴል ላይ ተመስርቶ ሊገለጽ ይችላል. በዚህ ሞዴል መሠረት የኑክሊዮኖች ስብስብ ከተሞላ ፈሳሽ ነጠብጣብ ጋር ይመሳሰላል (ምሥል 13.14, ሀ). በፈሳሽ ሞለኪውሎች መካከል እንደሚንቀሳቀሱ ኃይሎች በኒውክሊየኖች መካከል ያሉ የኑክሌር ኃይሎች አጭር ርቀት ናቸው። ኒውክሊየስን ወደ ቁርጥራጭ ከሚያደርጉት በፕሮቶኖች መካከል ካሉት የኤሌክትሮስታቲክ አፀያፊ ሃይሎች ጋር፣ የበለጠ ሃይሎችም ይሰራሉ። የኑክሌር ኃይሎችመስህብ. እነዚህ ኃይሎች አስኳል እንዳይበታተኑ ያደርጉታል.
የዩራኒየም-235 ኒውክሊየስ ክብ ቅርጽ አለው. አንድ ተጨማሪ ኒውትሮን ከወሰደ በኋላ በጣም ይደሰታል እና መበላሸት ይጀምራል, የተራዘመ ቅርጽ ያገኛል (ምስል 13.14, ለ). በተዘረጋው ኮር ግማሾቹ መካከል ያሉት አስጸያፊ ኃይሎች በአይስትሞስ ውስጥ በሚሠሩት ማራኪ ኃይሎች ላይ ማሸነፍ እስኪጀምሩ ድረስ ዋናው ይዘልቃል (ምስል 13.14 ፣ ሐ)። ከዚህ በኋላ, በሁለት ክፍሎች ይከፈላል (ምሥል 13.14, መ).
በ Coulomb አጸፋዊ ኃይሎች ተጽዕኖ ሥር እነዚህ ቁርጥራጮች ከብርሃን ፍጥነት 1/30 ጋር እኩል በሆነ ፍጥነት ይለያሉ ።
በፋይሲስ ወቅት የኒውትሮን ልቀት.የኒውክሌር ፊስሽን መሠረታዊ እውነታ በፋይስዚንግ ሂደት ውስጥ ከሁለት እስከ ሶስት ኒውትሮን ልቀት ነው። እንዲቻል ያደረገውም ይህ ነው። ተግባራዊ አጠቃቀምውስጠ-ኑክሌር ኃይል.
በሚከተሉት እሳቤዎች ላይ በመመርኮዝ ነፃ ኒውትሮን ለምን እንደተለቀቀ መረዳት ይቻላል. በተረጋጋ ኒውክሊየስ ውስጥ የኒውትሮን ብዛት እና የፕሮቶኖች ብዛት እየጨመረ በሄደ መጠን እንደሚጨምር ይታወቃል። የአቶሚክ ቁጥር. ስለዚህ በፋይሲዮን ወቅት የሚነሱ ፍርስራሾች ውስጥ ያለው አንጻራዊ የኒውትሮን ቁጥር በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ መሃል ላይ ለሚገኙ አቶሞች ኒውክሊየሮች ከሚፈቀደው ይበልጣል። በውጤቱም, በፋይስ ሂደት ውስጥ በርካታ ኒውትሮኖች ይለቀቃሉ. ጉልበታቸው አለው። የተለያዩ ትርጉሞች- ከበርካታ ሚሊዮን ኤሌክትሮኖች ቮልት ወደ በጣም ትንሽ, ወደ ዜሮ ቅርብ.
Fission ብዙውን ጊዜ ወደ ቁርጥራጮች ይከሰታል ፣ የእነሱ ብዛት በግምት 1.5 ጊዜ ይለያያል። እነዚህ ቁርጥራጮች ከመጠን በላይ የኒውትሮን መጠን ስለሚይዙ በጣም ራዲዮአክቲቭ ናቸው። በተከታታይ በተከታታይ መበስበስ ምክንያት, የተረጋጋ isotopes በመጨረሻ ያገኛሉ.
በማጠቃለያው የዩራኒየም ኒውክሊየስ ድንገተኛ ፊስሽን እንዳለ እናስተውላለን። በ 1940 በሶቪየት የፊዚክስ ሊቃውንት G.N. Flerov እና K.A. Petrzhak ተገኝቷል. ለድንገተኛ ፊዚሽን ግማሽ ህይወት 10 16 ዓመታት ነው. ይህ ከዩራኒየም ግማሽ ህይወት በሁለት ሚሊዮን እጥፍ ይረዝማል.
የኑክሌር ፊዚሽን ምላሽ ከኃይል መለቀቅ ጋር አብሮ ይመጣል።
የትምህርት ይዘት የትምህርት ማስታወሻዎችደጋፊ ፍሬም ትምህርት አቀራረብ ማጣደፍ ዘዴዎች መስተጋብራዊ ቴክኖሎጂዎች ተለማመዱ ተግባራት እና ልምምዶች እራስን የሚፈትኑ አውደ ጥናቶች፣ ስልጠናዎች፣ ጉዳዮች፣ ተልዕኮዎች የቤት ስራ አወዛጋቢ ጉዳዮች የአጻጻፍ ጥያቄዎችከተማሪዎች ምሳሌዎች ኦዲዮ, ቪዲዮ ክሊፖች እና መልቲሚዲያፎቶግራፎች፣ ሥዕሎች፣ ግራፊክስ፣ ሠንጠረዦች፣ ሥዕላዊ መግለጫዎች፣ ቀልዶች፣ ታሪኮች፣ ቀልዶች፣ ቀልዶች፣ ምሳሌዎች፣ አባባሎች፣ ቃላቶች፣ ጥቅሶች ተጨማሪዎች ረቂቅመጣጥፎች ዘዴዎች ለ ጉጉ የሕፃን አልጋዎች የመማሪያ መጽሐፍት መሰረታዊ እና ተጨማሪ የቃላት መዝገበ-ቃላት የመማሪያ መጽሀፎችን እና ትምህርቶችን ማሻሻልበመማሪያ መጽሐፍ ውስጥ ስህተቶችን ማስተካከልበመማሪያ መጽሀፍ ውስጥ ያለውን ክፍልፋይ ማዘመን፣ በትምህርቱ ውስጥ የፈጠራ ስራዎች፣ ጊዜ ያለፈበትን እውቀት በአዲስ መተካት ለመምህራን ብቻ ፍጹም ትምህርቶች የቀን መቁጠሪያ እቅድለአንድ አመት መመሪያዎችየውይይት ፕሮግራሞች የተዋሃዱ ትምህርቶችየዩራኒየም 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. በጠባብ ወገብ ውስጥ የሚሰሩ የኑክሌር ሃይሎች የኒውክሊየስ ክፍሎችን የማባረር ጉልህ የሆነ የ Coulomb ኃይልን መቋቋም አይችሉም። ወገቡ ይሰበራል, እና ኮር ወደ ሁለት "ቁራጭ" (ምስል 1, መ) ይከፈላል, በተቃራኒው አቅጣጫ ይበርራሉ.
በአሁኑ ጊዜ ከ 90 እስከ 145 የሚደርሱ የጅምላ ቁጥሮች ያላቸው ወደ 100 የሚጠጉ የተለያዩ isotopes ይታወቃሉ ፣ ይህም የዚህ ኒውክሊየስ መሰባበር ነው። ሁለት የተለመዱ ምላሾችየዚህ ኒውክሊየስ ክፍልፋዮች ቅርፅ አላቸው-
\(~^(235)_(92)U + \ ^1_0n \ ^(\ አቅራቢያ)_(\መቃኛ) \\ጀማሪ(ማትሪክስ) ^(144)_(56)ባ + \ ^(89)_( 36)Kr + \ 3^1_0n \\ ^(140)_(54)Xe + \ ^(94)_(38)Sr + \ 2^1_0n \መጨረሻ(ማትሪክስ)\)።
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።
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 ከኃይል ነው ራዲዮአክቲቭ ጨረርፈጣን የኒውትሮን ቁርጥራጮች እና የእንቅስቃሴ ኃይል።
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. በ ምቹ ሁኔታዎችእነዚህ ኒውትሮኖች ሌሎች የዩራኒየም ኒዩክሊየሎችን በመምታት እንዲሰነጠቅ 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.
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 ሲከሰት ኒዩክሊየሎች \(~^(238)_(92)U \) ምላሽ ይሰጣሉ። ጋር ብቻ ፈጣን ኒውትሮንበ 1 ሜ.ቮ አካባቢ 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።
ወሳኝ የጅምላ እሴት በጂኦሜትሪ ይወሰናል አካላዊ ሥርዓት, አወቃቀሩ እና ውጫዊ አካባቢ. 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።
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.
በማባዛት መጠን ለ= 1 የፊስሺንግ ኒውክሊየስ ቁጥር በቋሚ ደረጃ ይጠበቃል. ይህ ሁነታ በኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ይቀርባል.
የጅምላ ከሆነ የኑክሌር ነዳጅከወሳኙ ክብደት ያነሰ ነው, 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 ሁሉንም ነገር ያመጣል ትልቅ ቁጥርክፍሎች. የሰንሰለት አጸፋው እንደ ጭልፊት ያድጋል እና የፍንዳታ ባህሪ አለው፣ ከትልቅ የሃይል ልቀት እና የአካባቢ ሙቀት ወደ በርካታ ሚሊዮን ዲግሪዎች ይጨምራል። 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 ሰንሰለት ምላሽ መንስኤ የኑክሌር ፍንዳታ, እንደዚህ ባሉ ሁኔታዎች ውስጥ ማቆየት አይቻልም. 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
በኒውትሮን ሲደበደብ የዩራኒየም ኒዩክሊየይ መሰባበር በ1939 በጀርመን ሳይንቲስቶች ኦቶ ሃህን እና ፍሪትዝ ስትራስማን ተገኝቷል።
ኦቶ ሃህን (1879-1968)
የጀርመን የፊዚክስ ሊቅ ፣ በራዲዮ ኬሚስትሪ መስክ አቅኚ ሳይንቲስት። የዩራኒየም ብልሽት እና በርካታ የራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች ተገኝተዋል
ፍሪትዝ ስትራስማን (1902-1980)
የጀርመን የፊዚክስ ሊቅ እና ኬሚስት. ሥራዎቹ ከኑክሌር ኬሚስትሪ ጋር የተያያዙ ናቸው. የኑክሌር ፍንዳታ. የፊዚዮሽን ሂደት ኬሚካላዊ ማረጋገጫ ሰጥቷል
የዚህን ክስተት ዘዴ እንመልከት. ምስል 162a በተለምዶ የዩራኒየም አቶም አስኳል ያሳያል። ተጨማሪ ኒውትሮን ከወሰደ በኋላ፣ አስኳሉ በጣም ይደሰታል እና ተበላሽቷል፣ የተራዘመ ቅርጽ ያገኛል (ምስል 162፣ ለ)።
ሩዝ. 162. የዩራኒየም ኒውክሊየስ በኒውትሮን ተጽእኖ ስር ወደ ውስጥ ሲገባ የመፍጨት ሂደት.
በኒውክሊየስ ውስጥ የሚሰሩ ሁለት አይነት ሃይሎች እንዳሉ ታውቃላችሁ፡- ኤሌክትሮስታቲክ አፀያፊ ሀይሎች በፕሮቶኖች መካከል ኒውክሊየስን የመበጣጠስ አዝማሚያ ያላቸው እና በሁሉም ኑክሊዮኖች መካከል የኑክሌር ማራኪ ሃይሎች ናቸው ለዚህም አስኳል የማይበሰብስ። ነገር ግን የኑክሌር ሃይሎች አጭር ክልል ናቸው, ስለዚህ በተራዘመ አስኳል ውስጥ አንዳቸው ከሌላው በጣም ርቀው የሚገኙትን የኒውክሊየስ ክፍሎችን መያዝ አይችሉም. በኤሌክትሮስታቲክ አስጸያፊ ኃይሎች ተጽእኖ ስር ኮርዱ በሁለት ክፍሎች ይከፈላል (ምስል 162, ሐ) ወደ ውስጥ ይበርራሉ. የተለያዩ ጎኖችጋር ግዙፍ ፍጥነትእና 2-3 ኒውትሮን ያመነጫሉ.
ያ ክፍል ወጣ ውስጣዊ ጉልበትአስኳል ወደ የሚበር ቁርጥራጮች እና ቅንጣቶች እንቅስቃሴ ኃይል ይለወጣል። ቁርጥራጮቹ በአካባቢው በፍጥነት ይቀንሳሉ, በዚህም ምክንያት የእንቅስቃሴ ኃይላቸው ወደ አካባቢው ውስጣዊ ኃይል (ማለትም ወደ መስተጋብር እና ወደ መስተጋብር ኃይል ይቀየራል). የሙቀት እንቅስቃሴበውስጡ ያሉት ንጥረ ነገሮች).
ብዙ ቁጥር ያላቸው የዩራኒየም ኒውክሊየሮች በአንድ ጊዜ መበላሸት ፣ በዩራኒየም ዙሪያ ያለው የአካባቢ ውስጣዊ ኃይል እና በዚህ መሠረት የሙቀት መጠኑ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል (ማለትም ፣ አካባቢው ይሞቃል)።
ስለዚህ የዩራኒየም ኒውክሊየስ ፊስሽን ምላሽ የሚከሰተው ከኃይል ወደ ውስጥ ሲወጣ ነው። አካባቢ.
በአተሞች ኒውክሊየስ ውስጥ ያለው ኃይል በጣም ትልቅ ነው። ለምሳሌ በ 1 g ዩራኒየም ውስጥ የሚገኙት ሁሉም ኒውክሊየሎች ሙሉ በሙሉ ሲጠፉ 2.5 ቶን ዘይት በሚቃጠልበት ጊዜ ከሚወጣው ተመሳሳይ የኃይል መጠን ይወጣል። የአቶሚክ ኒውክሊየስ ውስጣዊ ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ለመቀየር የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች የሚባሉትን ይጠቀማሉ የኑክሌር ፊስሽን ሰንሰለት ምላሽ.
የዩራኒየም ኢሶቶፕ ኒውክሊየስ የፊስሽን ሰንሰለት ምላሽ ዘዴን እንመልከት። የዩራኒየም አቶም አስኳል (ምስል 163) በኒውትሮን መያዙ ምክንያት በሁለት ክፍሎች ተከፍሏል, ሶስት ኒውትሮን ይወጣል. ከእነዚህ ኒውትሮኖች ውስጥ ሁለቱ የሁለት ተጨማሪ ኒዩክሊየሎች ፊስሽን ምላሽ ፈጥረው አራት ኒውትሮኖችን አፈሩ። እነዚህም በተራው የአራት ኒዩክሊዮኖች መቆራረጥ እንዲፈጠር ምክንያት ሆኗል, ከዚያ በኋላ ዘጠኝ ኒውትሮኖች ተፈጠሩ, ወዘተ.
የሰንሰለት ምላሽ ሊኖር የሚችለው የእያንዳንዱ አስኳል ፊስሽን 2-3 ኒውትሮን በማምረት ሲሆን ይህም በሌሎች ኒውክሊየስ መሰባበር ውስጥ ሊሳተፍ ይችላል።
ምስል 163 በየትኛው ውስጥ የሰንሰለት ምላሽ ዲያግራም ያሳያል ጠቅላላ ቁጥርበአንድ የዩራኒየም ቁራጭ ውስጥ ያለው ነፃ ኒውትሮን ከጊዜ ወደ ጊዜ እንደ ጎርፍ ይጨምራል። በዚህ መሠረት የኒውክሌር ፍሰቶች ብዛት እና በአንድ ክፍል ጊዜ የሚለቀቀው ኃይል በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል። ስለዚህ, እንዲህ ዓይነቱ ምላሽ በተፈጥሮ ውስጥ ፈንጂ ነው (በአቶሚክ ቦምብ ውስጥ ይከሰታል).
ሩዝ. 163. የዩራኒየም ኒውክሊየስ ፊዚሽን ሰንሰለት ምላሽ
ሌላ አማራጭ ሊኖር ይችላል, በዚህ ጊዜ የነጻ ኒውትሮኖች ቁጥር በጊዜ ይቀንሳል. በዚህ ሁኔታ, የሰንሰለት ምላሽ ይቆማል. ስለዚህ እንዲህ ዓይነቱ ምላሽ ኤሌክትሪክን ለማምረት ጥቅም ላይ ሊውል አይችልም.
ለሰላማዊ ዓላማዎች በጊዜ ሂደት የኒውትሮን ቁጥር የማይለዋወጥበት የሰንሰለት ምላሽ ሃይልን መጠቀም ይቻላል.
የኒውትሮን ብዛት ሁል ጊዜ ቋሚ መሆኑን እንዴት ማረጋገጥ እንችላለን? ይህንን ችግር ለመፍታት በሰንሰለት ምላሽ በሚፈጠር የዩራኒየም ቁራጭ ውስጥ በጠቅላላው የነፃ ኒውትሮን ብዛት መጨመር እና መቀነስ ላይ ምን ተጽዕኖ እንደሚያሳድሩ ማወቅ ያስፈልግዎታል።
ከእነዚህ ምክንያቶች አንዱ የዩራኒየም ብዛት ነው። እውነታው ግን በኒውክሌር መጨናነቅ ወቅት የሚመነጨው እያንዳንዱ ኒትሮን የሌሎችን ኒዩክሊየሮች መሰባበር አያመጣም (ምሥል 163 ይመልከቱ)። የዩራኒየም ቁራጭ ክብደት (እና ፣ በዚህ መሠረት ፣ ልኬቶች) በጣም ትንሽ ከሆነ ፣ ከዚያ ብዙ ኒውትሮኖች ከውስጡ ይበርራሉ ፣ በመንገዳቸው ላይ ያለውን አስኳል ለመገናኘት ጊዜ ስለሌላቸው ፣ መሰባበርን ያስከትላል እና አዲስ ትውልድ ይፈጥራል። ምላሹን ለመቀጠል አስፈላጊ የሆኑ ኒውትሮኖች. በዚህ ሁኔታ, የሰንሰለቱ ምላሽ ይቆማል. ምላሹን ለማስቀጠል የዩራኒየምን ብዛት ወደ ላይ መጨመር ያስፈልግዎታል የተወሰነ እሴት፣ ተጠርቷል። ወሳኝ.
የጅምላ መጠን ሲጨምር ሰንሰለት ምላሽ ለምን ይቻላል? እንዴት ተጨማሪ የጅምላቁራጭ፣ መጠኑ ትልቅ ሲሆን በውስጡም ኒውትሮን የሚጓዝበት መንገድ ይረዝማል። በዚህ ሁኔታ የኒውትሮን ኒውክሊየስ የማግኘት እድሉ ይጨምራል. በዚህ መሠረት የኒውክሌር ፍሰቶች ቁጥር እና የሚለቀቁት ኒውትሮኖች ቁጥር ይጨምራል.
ወሳኝ በሆነው የዩራኒየም መጠን፣ በኑክሌር መፋሰስ ወቅት የሚመረቱ የኒውትሮኖች ብዛት ይሆናል። ከቁጥር ጋር እኩል ነው።የጠፉ ኒውትሮኖች (ማለትም በኒውክሊየስ ያለ ስንጥቅ ተይዞ ከቁጣው ውጭ የተለቀቀ)።
ስለዚህ, አጠቃላይ ቁጥራቸው ሳይለወጥ ይቆያል. በዚህ ሁኔታ, የሰንሰለት ምላሽ ሊከሰት ይችላል ከረጅም ግዜ በፊትሳይቆሙ ወይም ፈንጂ ሳይሆኑ.
- የሰንሰለት ምላሽ ሊፈጠር የሚችልበት ትንሹ የዩራኒየም ብዛት ወሳኝ ክብደት ይባላል
የዩራኒየም ብዛት ከወሳኙ ብዛት የሚበልጥ ከሆነ ፣በነፃ የኒውትሮኖች ብዛት በከፍተኛ ሁኔታ በመጨመር ፣የሰንሰለቱ ምላሽ ወደ ፍንዳታ ያመራል ፣ እና ከወሳኙ ብዛት ያነሰ ከሆነ ፣እሱ ምላሽ አይሰጥም። በነጻ የኒውትሮን እጥረት ምክንያት ይቀጥሉ.
የኒውትሮን መጥፋት (ከዩራኒየም ከኒውክሊየስ ጋር ምላሽ ሳይሰጥ የሚያመልጥ) የዩራኒየምን ብዛት በመጨመር ብቻ ሳይሆን ልዩ አንጸባራቂ ዛጎል በመጠቀምም ሊቀንስ ይችላል። ይህንን ለማድረግ የዩራኒየም ቁራጭ በኒውትሮን በደንብ በሚያንፀባርቅ ንጥረ ነገር (ለምሳሌ ቤሪሊየም) በተሰራ ሼል ውስጥ ይቀመጣል። ከዚህ ሼል በማንፀባረቅ ኒውትሮን ወደ ዩራኒየም ይመለሳሉ እና በኑክሌር ፊስሽን ውስጥ መሳተፍ ይችላሉ።
የሰንሰለት ምላሽ እድል የሚመረኮዝባቸው ሌሎች በርካታ ምክንያቶች አሉ። ለምሳሌ፣ የዩራኒየም ቁራጭ በጣም ብዙ የሌሎች ኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች ቆሻሻዎች ከያዘ፣ አብዛኛውን ኒውትሮኖችን ይወስዳሉ እና ምላሹ ይቆማል።
በዩራኒየም ውስጥ የኒውትሮን አወያይ ተብሎ የሚጠራው መኖሩም የምላሹን ሂደት ይጎዳል። እውነታው ግን ዩራኒየም-235 ኒዩክሊየስ ነው በጣም የሚመስለውበቀስታ በኒውትሮን ተጽዕኖ ሥር fission. እና ኒውክሊየስ ሲሰነጠቅ ፈጣን ኒውትሮን ይፈጠራል። ፈጣን ኒውትሮኖች ከቀዘቀዙ አብዛኛዎቹ በዩራኒየም-235 ኒዩክሊየይ ኒዩክሊየይ ይያዛሉ በቀጣይ የነዚህ ኒዩክሊየሮች ብልጭታ። እንደ ግራፋይት ፣ ውሃ ፣ ከባድ ውሃ ያሉ ንጥረ ነገሮች (ዲዩተሪየም ፣ የሃይድሮጂን ኢሶቶፕ ከጅምላ ቁጥር 2 ጋር) እና አንዳንድ ሌሎች እንደ አወያይ ያገለግላሉ። እነዚህ ንጥረ ነገሮች የኒውትሮን ፍጥነትን የሚቀንሱ ናቸው፣ ከሞላ ጎደል እነሱን ሳይወስዱ።
ስለዚህ, የሰንሰለት ምላሽ የመከሰት እድል የሚወሰነው በዩራኒየም ብዛት, በውስጡ ያሉት ቆሻሻዎች መጠን, የሼል እና አወያይ መኖር እና ሌሎች አንዳንድ ምክንያቶች ናቸው.
ወሳኝ ክብደትየዩራኒየም-235 ክብ ቁራጭ በግምት 50 ኪ.ግ ነው. ከዚህም በላይ የዩራኒየም መጠኑ በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ራዲየስ 9 ሴ.ሜ ብቻ ነው.
አወያይ እና አንጸባራቂ ሼል በመጠቀም እና የቆሻሻውን መጠን በመቀነስ የዩራኒየምን ወሳኝ ክብደት ወደ 0.8 ኪ.ግ መቀነስ ይቻላል.
ጥያቄዎች
- ለምንድን ነው የኒውክሌር ፊስሽን የሚጀምረው በኒውትሮን ተጽእኖ ስር ከተበላሸ ብቻ ነው?
- በኑክሌር መፋሰስ ምክንያት የተፈጠረው ምንድን ነው?
- የኒውክሊየስ ውስጣዊ ኃይል ክፍል በሚከፋፈልበት ጊዜ ወደ ምን ዓይነት ኃይል ይለወጣል? የዩራኒየም ኒውክሊየስ ቁርጥራጮች በአከባቢው ውስጥ ሲቀነሱ የኪነቲክ ኃይል?
- የዩራኒየም ኒውክሊየስ ፊስሽን ምላሽ እንዴት ይቀጥላል - ኃይል ወደ አካባቢው ሲለቀቅ ወይም በተቃራኒው ኃይልን በመምጠጥ?
- ምስል 163 በመጠቀም የሰንሰለት ምላሽ ዘዴን ያብራሩ።
- የዩራኒየም ወሳኝ ክብደት ምንድነው?
- የዩራኒየም ብዛት ከወሳኙ ክብደት ያነሰ ከሆነ የሰንሰለት ምላሽ ሊከሰት ይችላልን? የበለጠ ወሳኝ? ለምን?
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።
የመጀመሪያው የኒውክሌር ምላሽ የተካሄደው ራዘርፎርድ በ1919 ነው። የአልፋ ቅንጣቶች ከናይትሮጅን አተሞች ኒዩክሊየል ጋር መጋጨታቸው ፈጣን ተንቀሳቃሽ ፕሮቶኖችን እንደሚያመነጭ አወቀ። 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 ለተግባራዊ ዓላማ የኒውክሌር ኃይልን በከፍተኛ መጠን የሚለቀቅበትን መንገድ ፍለጋ ተደረገ።
በሰንሰለት የኒውክሌር ምላሾች የመከሰት እድልን በተመለከተ የመጀመሪያው ሀሳብ በኤፍ. ጆሊዮት-ኩሪ የቀረበው በ1934 ነው። እ.ኤ.አ. የኑክሌር ቁርጥራጮች, 2 -3 ነጻ ኒውትሮን. ምቹ በሆኑ ሁኔታዎች ውስጥ እነዚህ ኒውትሮኖች ሌሎች የዩራኒየም ኒዩክሊየሎችን በመምታት እንዲሰነጠቁ 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 መንገድየ fission ሰንሰለት ምላሽ ትግበራ የዩራኒየም isotopes መለያየት እና ምርት ጋር የተያያዘ ነው ንጹህ ቅርጽይበቃል ከፍተኛ መጠን isotope በሰንሰለት ምላሽ እንዲከሰት አስፈላጊው ሁኔታ በቂ መጠን ያለው የዩራኒየም መጠን መኖር ነው ፣ ምክንያቱም 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 ሜ / ሰ ነው, ለዚህም ነው ፈጣን ኒውትሮን ተብለው ይጠራሉ. 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 ቴርማል እንቅስቃሴ ፍጥነት (2·10 3 m/s) በሚጠጋ ፍጥነት የሚንቀሳቀሱ ኒውትሮኖች 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
የኒውትሮን ልከኝነት የሚከሰተው በግጭት ምክንያት ነው። አቶሚክ ኒውክሊየስየሚንቀሳቀሱበት አካባቢ. 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.
በትላልቅ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች የሚመነጨው የኤሌክትሪክ ዋጋ በሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ከሚመነጨው የኤሌክትሪክ ዋጋ ያነሰ ነው. 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, ማሸነፍ አስፈላጊ ነው የኮሎምብ ኃይሎችየሚጋጩ ቅንጣቶች በበቂ ከፍተኛ ፍጥነቶች ላይ የሚቻል ነው ማባረር,. 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 ያሉ የሃይድሮጂን ክምችቶች በተግባር የማይሟሉ ናቸው, ስለዚህ የኃይል አጠቃቀም ቴርሞኑክሊየር ውህደትለሰላማዊ ዓላማ አንዱ ነው። በጣም አስፈላጊ ተግባራት ዘመናዊ ሳይንስእና ቴክኖሎጂ.
የሚተዳደር ቴርሞኑክሌር ምላሽበማሞቅ ከከባድ የሃይድሮጂን አይዞቶፖች የሂሊየም ውህደት የሚከናወነው በማለፍ ነው የኤሌክትሪክ ፍሰትበፕላዝማ በኩል. ሞቃታማው ፕላዝማ ከክፍሉ ግድግዳዎች ጋር እንዳይገናኝ ለማድረግ መግነጢሳዊ መስክ ጥቅም ላይ ይውላል. በርቷል የሙከራ ማዋቀር"ቶካማክ-10" የሶቪየት የፊዚክስ ሊቃውንትፕላዝማውን ወደ 13 ሚሊዮን ዲግሪዎች የሙቀት መጠን ማሞቅ ተችሏል. እስከ ተጨማሪ ከፍተኛ ሙቀትሃይድሮጅን በመጠቀም 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።
እ.ኤ.አ. በ 1934 ኢ.ፌርሚ 238 ዩ በኒውትሮን በማቃጠል የትራንስዩራኒየም ንጥረ ነገሮችን ለማግኘት ወሰነ። የኢ.ፌርሚ ሀሳብ በ β - የኢሶቶፕ መበስበስ ምክንያት 239 ዩ ፣ የኬሚካል ንጥረ ነገርበተከታታይ ቁጥር Z = 93. ነገር ግን የ 93 ኛውን ንጥረ ነገር አፈጣጠር መለየት አልተቻለም. ይልቅ, O. Gan እና F. Strassmann በ ተሸክመው ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች መካከል radiochemical ትንተና የተነሳ, ይህ በኒውትሮን ጋር የዩራኒየም irradiation ምርቶች መካከል አንዱ ባሪየም (Z = 56) መሆኑን አሳይቷል - መካከለኛ የኬሚካል ንጥረ. የአቶሚክ ክብደትበፌርሚ ንድፈ ሐሳብ ግምት፣ transuranium ንጥረ ነገሮች መገኘት ነበረባቸው።
L. Meitner እና O. Frisch ኒውትሮን በዩራኒየም ኒውክሊየስ በመያዙ ምክንያት ውህዱ ኒውክሊየስ በሁለት ክፍሎች ይወድቃል ብለው ጠቁመዋል።
92 U + n → 56 ባ + 36 Kr + xn።
የዩራኒየም መቆራረጥ ሂደት ከሌሎች የዩራኒየም ኒውክሊየሮች መሰባበር የሚችል ሁለተኛ ኒውትሮን (x> 1) ገጽታ ጋር አብሮ ይመጣል፣ ይህ ደግሞ የፊዚሽን ሰንሰለት ምላሽ የመከሰት እድልን ይከፍታል - አንድ ኒውትሮን ቅርንጫፍ እንዲፈጠር ሊያደርግ ይችላል። የዩራኒየም ኒውክሊየስ የፊስሽን ሰንሰለት. በዚህ ሁኔታ, የተቆራረጡ ኒውክሊየስ ቁጥር በከፍተኛ መጠን መጨመር አለበት. N. Bohr እና J. Wheeler በ 235 U isotope በኒውትሮን መያዙ ምክንያት የተፈጠረውን ለ 236 ዩ ኒዩክሊየስ የሚያስፈልገውን ወሳኝ ሃይል ያሰላሉ። ይህ ዋጋ 6.2 ሜቮ ሲሆን ይህም የሙቀት ኒውትሮን በ 235 U ሲይዝ ከተፈጠረው 236 U isotope excitation ኃይል ያነሰ ነው. ስለዚህ የሙቀት ኒውትሮን ሲይዝ, የ 235 U fission chain reaction ሊኖር ይችላል. በጣም የተለመደው ኢሶቶፕ 238 ዩ ፣ ወሳኝ ኢነርጂ 5.9 ሜቪ ነው ፣ የሙቀት ኒውትሮን ሲይዝ ፣ የተገኘው የ 239 U ኒዩክሊየስ የማነቃቃት ኃይል 5.2 ሜቪ ብቻ ነው። ስለዚህ, በተፈጥሮ ውስጥ በጣም የተለመደ isotope መካከል fission ያለውን ሰንሰለት ምላሽ, 238 U, የሙቀት ኒውትሮን ተጽዕኖ ሥር የማይቻል ሆኖ ይታያል. በአንድ የፊስሽን ክስተት፣ ጉልበት ≈ 200 ሜቮ ይለቀቃል (ለማነፃፀር በ ኬሚካላዊ ምላሾችበአንድ ምላሽ ክስተት ውስጥ ማቃጠል ኃይል ≈ 10 eV) ያስወጣል. ለፊስዮን ሰንሰለት ምላሽ ሁኔታዎችን የመፍጠር እድሉ የሰንሰለት ምላሽን ኃይል በመጠቀም የመፍጠር እድሎችን ከፍቷል። የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችእና አቶሚክ የጦር መሳሪያዎች. የመጀመሪያው የኑክሌር ሬአክተር በዩኤስኤ በ 1942 በኢ.ፌርሚ ተገንብቷል ። በዩኤስኤስአር ውስጥ የመጀመሪያው የኑክሌር ኃይል ማመንጫ በ 1946 በ I. Kurchatov መሪነት ተጀመረ ። በ 1954 ፣ በዓለም የመጀመሪያው የኑክሌር ኃይል ማመንጫ በ Obninsk ውስጥ መሥራት ጀመረ ። በአሁኑ ጊዜ በ 30 አገሮች ውስጥ በግምት 440 የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ የኤሌክትሪክ ኃይል ይፈጠራል.
በ 1940 G. Flerov እና K. Petrzhak የዩራኒየም ድንገተኛ ፍንዳታ አግኝተዋል. የሙከራው ውስብስብነት በሚከተሉት አሃዞች ተረጋግጧል. የ 238 U isotope ድንገተኛ ስንጥቅ ጋር በተያያዘ ከፊል ግማሽ ሕይወት 10 16 -10 17 ዓመታት ነው ፣ የ 238 U isotope የመበስበስ ጊዜ 4.5∙10 9 ዓመታት ነው። የ 238 U isotope ዋናው የመበስበስ ሰርጥ α መበስበስ ነው። የ 238 U isotope ድንገተኛ ፊስሽንን ለመመልከት ከ10 7-10 8 α-መበስበስ ክስተቶች ዳራ ላይ አንድ የፊስዮን ክስተት መመዝገብ አስፈላጊ ነበር።
ድንገተኛ fission የመከሰቱ አጋጣሚ በዋነኝነት የሚወሰነው በፋይስዮን ማገጃው መተላለፍ ነው። የኑክሌር ክፍያን በሚጨምርበት ጊዜ ድንገተኛ ፊስዮን የመከሰቱ አጋጣሚ ይጨምራል ፣ ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ, የማከፋፈያው መለኪያ Z 2 / A ይጨምራል. በ isotopes Z< 92-95
деление происходит преимущественно с образованием двух осколков деления с
отношением масс тяжёлого и лёгкого осколков 3:2. В изотопах
Z >100, የተመጣጠነ fission እኩል የጅምላ ቁርጥራጮች ምስረታ ጋር የበላይ ነው. የኑክሌር ክፍያው እየጨመረ ሲሄድ, ከ α-መበስበስ ጋር ሲነፃፀር የድንገተኛ ፊዚሽን መጠን ይጨምራል.
| ኢሶቶፕ | ግማሽ ህይወት | የመበስበስ ቻናሎች |
|---|---|---|
| 235 ዩ | 7.04 · 10 8 ዓመታት | α (100%)፣ ኤስኤፍ (7·10 -9%) |
| 238 ዩ | 4.47 10 9 ዓመታት | α (100%)፣ ኤስኤፍ (5.5 · 10 -5%) |
| 240 ፒ | 6.56 · 10 3 ዓመታት | α (100%)፣ ኤስኤፍ (5.7 · 10 -6%) |
| 242 ፒ | 3.75 10 5 ዓመታት | α (100%)፣ ኤስኤፍ (5.5 · 10 -4%) |
| 246 ሴ.ሜ | 4.76 10 3 ዓመታት | α (99.97%)፣ ኤስኤፍ (0.03%) |
| 252 ሴ.ፍ | 2.64 ዓመታት | α (96.91%)፣ ኤስኤፍ (3.09%) |
| 254 ሴ.ፍ | 60.5 ዓመታት | α (0.31%)፣ ኤስኤፍ (99.69%) |
| 256 ሴ.ፍ | 12.3 ዓመታት | α (7.04 · 10 -8%)፣ ኤስኤፍ (100%) |
የኑክሌር ፍንዳታ. ታሪክ
በ1934 ዓ.ም- ኢ Fermi, አማቂ ኒውትሮን ጋር የዩራኒየም irradiating, ምላሽ ምርቶች መካከል ሬዲዮአክቲቭ ኒውክላይ ተገኝቷል, ተፈጥሮ ይህም ሊታወቅ አልቻለም.
L. Szilard የኑክሌር ሰንሰለት ምላሽን ሀሳብ አቅርቧል.
በ1939 ዓ.ም- ኦ.ሀን እና ኤፍ. ስትራስማን ከምላሽ ምርቶች መካከል ባሪየም አግኝተዋል።
L. Meitner እና O.Frisch በኒውትሮን ተጽእኖ ዩራኒየም በሁለት ክፍልፋዮች መከፋፈሉን ለመጀመሪያ ጊዜ ያስታወቁ ነበሩ።
N. Bohr እና J. Wheeler የ fission መለኪያን በማስተዋወቅ የኑክሌር ፊስሽንን መጠናዊ ትርጓሜ ሰጥተዋል።
Ya. Frenkel የኒውክሌር ፊስሽን ጠብታ ንድፈ ሃሳብን በዝግታ በኒውትሮን አዳበረ።
ኤል. Szilard, E. Wigner, E. Fermi, J. Wheeler, F. Joliot-Curie, Y. Zeldovich, Y. Khariton በዩራኒየም ውስጥ የኒውክሌር ፊስሽን ሰንሰለት ምላሽ ሊፈጠር እንደሚችል አረጋግጠዋል።
በ1940 ዓ.ም- G. Flerov እና K. Pietrzak የዩራኒየም ዩ ኒዩክሊየስ ድንገተኛ fission ክስተትን አግኝተዋል።
በ1942 ዓ.ም- ኢ.ፌርሚ በመጀመሪያው የአቶሚክ ሬአክተር ውስጥ ቁጥጥር የሚደረግበት የፊስሽን ሰንሰለት ምላሽን አከናውኗል።
በ1945 ዓ.ም- የመጀመሪያ ሙከራ የኑክሌር ጦር መሳሪያዎች(ኔቫዳ፣ አሜሪካ) በርቷል የጃፓን ከተሞችየአቶሚክ ቦንቦች በአሜሪካ ወታደሮች በሂሮሺማ (ነሐሴ 6) እና ናጋሳኪ (ነሐሴ 9) ተጣሉ።
በ1946 ዓ.ም- በ I.V መሪነት. በአውሮፓ ውስጥ የመጀመሪያው ሬአክተር ኩርቻቶቭ ተጀመረ።
በ1954 ዓ.ም- የአለማችን የመጀመሪያ የሆነውን ጀምሯል። የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ጣቢያ(Obninsk, USSR).
የኑክሌር ፍንዳታ.ከ1934 ጀምሮ ኢ.ፌርሚ አተሞችን በቦምብ ለማፈንዳት ኒውትሮን መጠቀም ጀመረ። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በአርቴፊሻል ትራንስፎርሜሽን የተገኙ የተረጋጋ ወይም ራዲዮአክቲቭ ኒውክሊየሮች ቁጥር ወደ ብዙ መቶዎች ጨምሯል, እና በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ ውስጥ ሁሉም ቦታዎች ማለት ይቻላል በአይሶቶፖች ተሞልተዋል.
በእነዚህ ሁሉ የኒውክሌር ምላሾች ውስጥ የሚነሱት አቶሞች በቦምብ የተወረወረው አቶም ወይም አጎራባች ቦታዎች ባሉበት ወቅታዊ ሰንጠረዥ ውስጥ አንድ ቦታ ያዙ። ስለዚህም አመረተ ትልቅ ስሜትበ 1938 የሃን እና ስትራስማን ማረጋገጫ በኒውትሮን ሲፈነዳ የወቅቱ ሰንጠረዥ የመጨረሻው አካል−ዩራኒየም−መበስበስ የሚከሰተው በጊዜያዊ ሰንጠረዥ መካከለኛ ክፍሎች ውስጥ በሚገኙ ንጥረ ነገሮች ውስጥ ነው. እዚህ ያከናውናሉ የተለያዩ ዓይነቶችመበስበስ. የተገኙት አተሞች በአብዛኛው ያልተረጋጉ እና ወዲያውኑ የበለጠ ይበሰብሳሉ; አንዳንዶቹ በሰከንዶች ውስጥ የግማሽ ህይወት አላቸው, ስለዚህ ጋን መጠቀም ነበረበት የትንታኔ ዘዴኩሪ እንዲህ ዓይነቱን ፈጣን ሂደት ለማራዘም. ከላይ ያሉት የዩራኒየም፣ ፕሮታክቲኒየም እና ቶሪየም ንጥረ ነገሮች ለኒውትሮን ሲጋለጡ ተመሳሳይ መበስበስን እንደሚያሳዩ ልብ ማለት ያስፈልጋል፣ ምንም እንኳን መበስበስ ለመጀመር ብዙ ጊዜ የሚወስድ ቢሆንም። ከፍተኛ ኃይልኒውትሮን ከዩራኒየም ሁኔታ ይልቅ. ከዚህ ጋር በ 1940 G.N. Flerov እና K.A. Petrzhak እስከዚያ ጊዜ ድረስ የሚታወቀው ትልቁ የግማሽ ህይወት ያለው የዩራኒየም ኒውክሊየስ ድንገተኛ ፍንዳታ አግኝተዋል-2 ገደማ· 10 15 ዓመታት; ይህ እውነታ በዚህ ሂደት ውስጥ በሚለቀቁት ኒውትሮኖች ምክንያት ግልጽ ይሆናል. ይህም "ተፈጥሯዊ" ወቅታዊ ስርዓት በሦስቱ የተሰየሙ አካላት የሚያበቃበትን ምክንያት ለመረዳት አስችሏል. ትራንስዩራኒክ ንጥረ ነገሮች አሁን ይታወቃሉ, ነገር ግን በጣም ያልተረጋጉ ከመሆናቸው የተነሳ በፍጥነት ይበሰብሳሉ.
በኒውትሮን አማካኝነት የዩራኒየም መሰባበር በአሁኑ ጊዜ ብዙዎች “የጁልስ ቬርን ሕልም” ብለው ያሰቡትን አቶሚክ ኃይል ለመጠቀም አስችሏል።
ኤም. ላው፣ “የፊዚክስ ታሪክ”
እ.ኤ.አ.
 ኦቶ ጋን (1879 – 1968) |
የኑክሌር ፊስሽን ኒውክሊየስን ወደ ሁለት (ብዙ ጊዜ ባነሰ ሶስት) ኒዩክሊየስ መከፋፈል ነው ተመሳሳይ ጅምላዎች , እነሱም fission ቁርጥራጮች ይባላሉ. በፋይስሲስ ወቅት ሌሎች ቅንጣቶችም ይታያሉ - ኒውትሮን, ኤሌክትሮኖች, α-ቅንጣቶች. በፋይሲስ ምክንያት, የ ~ 200 ሜቮ ኃይል ይለቀቃል. Fission ድንገተኛ ወይም በሌሎች ቅንጣቶች ተጽዕኖ ሥር ሊሆን ይችላል, አብዛኛውን ጊዜ ኒውትሮን.
የባህርይ ባህሪ fission የ fission ቁርጥራጮች፣ እንደ አንድ ደንብ፣ በጅምላ በከፍተኛ ሁኔታ ይለያያሉ፣ ማለትም፣ asymmetric fission የበላይ ነው። ስለዚህ, የዩራኒየም isotope 236 ዩ በጣም ሊሆን ይችላል fission ሁኔታ ውስጥ, ክፍልፋዮች መካከል የጅምላ ሬሾ 1.46 ነው. የከባድ ቁርጥራጭ የጅምላ ቁጥር 139 (xenon) አለው ፣ እና የብርሃን ክፍልፋዩ 95 (ስትሮንቲየም) የጅምላ ቁጥር አለው። የሁለት ፈጣን የኒውትሮን ልቀት ግምት ውስጥ በማስገባት፣ እየተገመገመ ያለው የፊስዮን ምላሽ ቅጹ አለው።
በኬሚስትሪ የኖቤል ሽልማት
1944 - ኦ. ጋን.
የዩራኒየም ኒውክሊየስ በኒውትሮን የፊስሽን ምላሽ ለማግኘት።
Fission ቁርጥራጮች
የአማካይዎች ጥገኛነት የጅምላ ብርሃንእና ከፋሲል ኒውክሊየስ የጅምላ ክፍልፋዮች ከባድ ቡድኖች.
የኑክሌር ፍንዳታ ግኝት. በ1939 ዓ.ም
ስዊድን ደረስኩ፣ ሊዝ ሚይትነር በብቸኝነት እየተሰቃየች ነበር፣ እና እኔ እንደ አንድ ታማኝ የወንድም ልጅ፣ ለገና ልጠይቃት ወሰንኩ። በጎተንበርግ አቅራቢያ በምትገኝ ኩንጌልቭ ትንሽ ሆቴል ትኖር ነበር። ቁርስ ላይ አገኘኋት። አሁን ከጋን የተቀበለችውን ደብዳቤ አስባለች። ዩራኒየም በኒውትሮን ሲለቀቅ ባሪየም መፈጠሩን ስለዘገበው የደብዳቤው ይዘት በጣም ተጠራጠርኩ። ይሁን እንጂ ባገኘው አጋጣሚ ሳበች። በበረዶው ውስጥ ሄድን ፣እሷ በእግር ፣ እኔ በበረዶ መንሸራተቻ ላይ (ከኋላዬ ሳትወድቅ በዚህ መንገድ ልታደርገው እንደምትችል ተናገረች እና አረጋግጣለች።) በእግር ጉዞው መጨረሻ ላይ አንዳንድ መደምደሚያዎችን አስቀድመን ማዘጋጀት እንችላለን; ዋናው አልተከፋፈለም ፣ እና ቁራጮቹ ከእሱ አልበረሩም ፣ ግን ይህ የቦህር ነጠብጣብ ሞዴል አስኳል የሚያስታውስ ሂደት ነበር ። ልክ እንደ ጠብታ, ኒውክሊየስ ሊራዘም እና ሊከፋፈል ይችላል. ከዚያም እንዴት እንደሆነ መርምሬያለሁ የኤሌክትሪክ ክፍያኑክሊዮኖችን ይቀንሳል የገጽታ ውጥረትማቋቋም እንደቻልኩት በ Z = 100 ወደ ዜሮ የሚወርድ እና ለዩራኒየም በጣም ትንሽ ሊሆን ይችላል። Lise Meitner በጅምላ ጉድለት ምክንያት በእያንዳንዱ መበስበስ ወቅት የሚወጣውን ኃይል ለማወቅ ሠርታለች። ስለ ጅምላ ጉድለት ኩርባ በጣም ግልፅ ነበረች። በኤሌክትሮስታቲክ መገለል ምክንያት የፋይስዮን ንጥረነገሮች ወደ 200 ሜጋ የሚደርስ ኃይል ያገኛሉ ፣ እና ይህ በትክክል ከጅምላ ጉድለት ጋር ከተገናኘው ኃይል ጋር ይዛመዳል። ስለዚህ, ሂደቱ የማለፍ ጽንሰ-ሀሳብን ሳያካትት በንፁህ ክላሲካል ሊቀጥል ይችላል እምቅ እንቅፋት, በእርግጥ, እዚህ ምንም ጥቅም የለውም.
የገና በዓል ላይ ሁለት ሶስት ቀን አብረን አሳለፍን። ከዚያም ወደ ኮፐንሃገን ተመለስኩ እና ቦህር ወደ ዩኤስኤ በሚሄድ መርከብ ሲሳፍር ስለ ሃሳባችን ለማሳወቅ ጊዜ አላገኘሁም። እኔ መናገር እንደጀመርኩ ግንባሩን በጥፊ መታው እና “ኧረ ምን አይነት ሞኞች ነበርን! ይህንን ቀደም ብለን ልናስተውለው ይገባን ነበር። ግን አላስተዋለም ማንም አላስተዋለም።
Lise Meitner እና እኔ አንድ ጽሑፍ ጻፍን። በተመሳሳይ ከኮፐንሃገን እስከ ስቶክሆልም ባለው የርቀት ስልክ ያለማቋረጥ እንገናኝ ነበር።
ኦ ፍሪሽ፣ ማስታወሻዎች። ዩኤፍኤን. 1968. ቲ.96፣ ቁጥር 4፣ ገጽ. 697.
ድንገተኛ የኑክሌር ፍንዳታ
ከዚህ በታች በተገለጹት ሙከራዎች ውስጥ, የኑክሌር ፊስሽን ሂደቶችን ለመመዝገብ በመጀመሪያ በፍሪሽ የቀረበውን ዘዴ ተጠቀምን. በዩራኒየም ኦክሳይድ ሽፋን የተሸፈኑ ሳህኖች ያለው ionization ክፍል ከዩራኒየም የሚለቀቁት የ α ቅንጣቶች በስርዓቱ እንዳይገኙ ከተዋቀረ መስመራዊ ማጉያ ጋር ይገናኛል; ከክፍልፋዮች የሚነሱ ግፊቶች፣ ከ α-ቅንጣዎች ግፊቶች በጣም የሚበልጡ፣ የውጤት ታይራቶንን ይክፈቱ እና እንደ ሜካኒካል ቅብብል ይቆጠራሉ።
ionization chamber በልዩ ሁኔታ የተነደፈው ባለ ብዙ ሽፋን ያለው ጠፍጣፋ መያዣ (capacitor) ነው። ከጠቅላላው አካባቢ ጋርበ 1000 ሴ.ሜ ውስጥ 15 ሳህኖች እርስ በርስ በ 3 ሚሜ ርቀት ላይ የሚገኙት ሳህኖች በዩራኒየም ኦክሳይድ ከ10-20 ሚ.ግ. / ሴ.ሜ. 2
.
ክፍልፋዮችን ለመቁጠር በተዋቀረው ማጉያ (amplifier) ላይ በመጀመሪያዎቹ ሙከራዎች፣ ድንገተኛ (የኒውትሮን ምንጭ በሌለበት) በሪሌይ እና ኦስሲሊስኮፕ ላይ ያሉ የልብ ምትን ማየት ተችሏል። የእነዚህ ጥራዞች ቁጥር ትንሽ ነበር (በ 1 ሰዓት ውስጥ 6), እና ስለዚህ ይህ ክስተት በተለመደው ዓይነት ካሜራዎች ሊታዩ እንደማይችሉ መረዳት ይቻላል.
ብለን ማሰብ ይቀናናል። የተመለከትነው ውጤት የዩራኒየም ድንገተኛ ስንጥቅ በሚያስከትለው ቁርጥራጭ ምክንያት መወሰድ አለበት።
ድንገተኛ ፊስሽን በውጤታችን ግምገማ የተገኘ የግማሽ ህይወት ላለው ያልተደሰቱ የ U isotopes አንዱ ምክንያት መሆን አለበት።
ዩ 238
– 10
16
~ 10
17
ዓመታት ፣
ዩ 235
– 10
14
~ 10
15
ዓመታት ፣
ዩ 234
– 10
12
~ 10
13
ዓመታት.
Isotope መበስበስ 238 ዩ
ድንገተኛ የኑክሌር ፍንዳታ
የግማሽ ህይወት በራስ-ሰር ፊሲል ኢሶቶፖች Z = 92 - 100
አንደኛ የሙከራ ስርዓትከዩራኒየም-ግራፋይት ጥልፍልፍ ጋር በ 1941 በኢ.ፌርሚ መሪነት ተገንብቷል. ከ 2.5 ሜትር ርዝመት ያለው ጠርዝ ያለው ግራፋይት ኪዩብ ነበር ፣ ወደ 7 ቶን የሚጠጋ የዩራኒየም ኦክሳይድ ፣ በብረት ዕቃዎች ውስጥ የተዘጉ ፣ እርስ በእርስ በእኩል ርቀት በኩብ ውስጥ የተቀመጡ። የ RaBe ኒውትሮን ምንጭ በዩራኒየም-ግራፋይት ጥልፍልፍ ግርጌ ላይ ተቀምጧል። በእንደዚህ ዓይነት ስርዓት ውስጥ ያለው የመራቢያ ቅንጅት ≈ 0.7 ነበር. ዩራኒየም ኦክሳይድ ከ 2 እስከ 5% ቆሻሻዎችን ይይዛል. ተጨማሪ ጥረቶች ንፁህ ቁሳቁሶችን ለማግኘት እና በግንቦት 1942 የዩራኒየም ኦክሳይድ ተገኝቷል, በዚህ ውስጥ ቆሻሻው ከ 1% ያነሰ ነበር. የፊስዮን ሰንሰለት ምላሽን ለማረጋገጥ, መጠቀም አስፈላጊ ነበር ብዙ ቁጥር ያለውግራፋይት እና ዩራኒየም - ወደ ብዙ ቶን. ቆሻሻዎቹ በአንድ ሚሊዮን ውስጥ ከጥቂት ክፍሎች ያነሰ መሆን አለባቸው. እ.ኤ.አ. በ 1942 መገባደጃ ላይ በቺካጎ ዩኒቨርሲቲ በፌርሚ የተሰበሰበው ሬአክተር ያልተሟላ የስፔሮይድ ቅርጽ ከላይ ተቆርጧል። በውስጡ 40 ቶን ዩራኒየም እና 385 ቶን ግራፋይት ይዟል። ታኅሣሥ 2, 1942 ምሽት ላይ የኒውትሮን ዘንጎች ከተወገዱ በኋላ በኃይል ማመንጫው ውስጥ የኒውክሌር ሰንሰለት ምላሽ እየተፈጠረ እንደሆነ ታወቀ. የሚለካው ኮፊሸን 1.0006 ነበር። መጀመሪያ ላይ ሬአክተሩ በ 0.5 ዋ የኃይል ደረጃ ይሠራል. በታህሳስ 12, ኃይሉ ወደ 200 ዋት ጨምሯል. በመቀጠል፣ ሬአክተሩ ወደ ተጨማሪ ተወስዷል አስተማማኝ ቦታ, እና ኃይሉ ወደ ብዙ ኪ.ወ. በዚሁ ጊዜ, ሬአክተሩ በቀን 0.002 ግራም ዩራኒየም-235 ይበላል.
በዩኤስኤስአር ውስጥ የመጀመሪያው የኑክሌር ኃይል ማመንጫ
በዩኤስኤስአር ውስጥ ለመጀመሪያው የምርምር ማዕከል መገንባት የኑክሌር ኃይል ማመንጫ F-1 በሰኔ 1946 ተዘጋጅቷል።
ሁሉም አስፈላጊ ሙከራዎች ከተደረጉ በኋላ የመቆጣጠሪያው መቆጣጠሪያ እና መከላከያ ስርዓት ተዘርግቷል, የሬአክተሩ ልኬቶች ተመስርተዋል, ሁሉም አስፈላጊ ሙከራዎች ከሬአክተር ሞዴሎች ጋር ተከናውነዋል, የኒውትሮን ጥንካሬ በ ላይ ተወስኗል. ብዙ ሞዴሎች ፣ ግራፋይት ብሎኮች ተገኝተዋል (የኑክሌር ንፅህና የሚባሉት) እና (ከኒውትሮን-አካላዊ ቼኮች በኋላ) የዩራኒየም ብሎኮች ፣ በህዳር 1946 የ F-1 ሬአክተር መገንባት ጀመሩ።
ጠቅላላ ራዲየስሬአክተሩ 3.8 ሜትር ርዝመት ያለው ሲሆን 400 ቶን ግራፋይት እና 45 ቶን ዩራኒየም ያስፈልገዋል። ሬአክተሩ በንብርብሮች ተሰብስቦ ታህሳስ 25 ቀን 1946 ከቀኑ 15፡00 ላይ የመጨረሻው፣ 62ኛው ንብርብር ተሰብስቧል። የአደጋ ጊዜ ዘንግ የሚባሉትን ካስወገዱ በኋላ የመቆጣጠሪያው ዘንግ ተነሳ, የኒውትሮን እፍጋት ቆጠራ ተጀመረ, እና በታህሳስ 25, 1946 ከቀኑ 18:00 ላይ በዩኤስኤስአር ውስጥ የመጀመሪያው ሬአክተር ወደ ሕይወት መጣ እና መሥራት ጀመረ. ለሳይንቲስቶች አስደሳች ድል ነበር - የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ፈጣሪዎች እና ሁሉም ነገር የሶቪየት ሰዎች. እና ከአንድ ዓመት ተኩል በኋላ ሰኔ 10, 1948 በሰርጦቹ ውስጥ ያለው የኢንዱስትሪ ሬአክተር ወሳኝ ሁኔታ ላይ ደረሰ እና ብዙም ሳይቆይ የኒውክሌር ነዳጅ አዲስ ዓይነት ፕሉቶኒየም ማምረት ጀመረ።