అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క అప్లికేషన్. యురేనియం అణు విచ్ఛిత్తి

యురేనియం న్యూక్లియై విచ్ఛిత్తి జరుగుతుంది క్రింది విధంగా: మొదట, ఒక న్యూట్రాన్ న్యూక్లియస్‌ను తాకుతుంది, బుల్లెట్ ఆపిల్‌ను తాకినట్లు. ఆపిల్ విషయంలో, బుల్లెట్ దానిలో రంధ్రం చేస్తుంది లేదా ముక్కలుగా పేల్చివేస్తుంది. న్యూట్రాన్ న్యూక్లియస్‌ను తాకినప్పుడు, అది సంగ్రహించబడుతుంది అణు శక్తులు. న్యూట్రాన్ తటస్థంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తులచే తిప్పికొట్టబడదు.

యురేనియం న్యూక్లియస్ విచ్ఛిత్తి ఎలా జరుగుతుంది?

కాబట్టి, న్యూక్లియస్‌లోకి ప్రవేశించిన తరువాత, న్యూట్రాన్ సమతుల్యతను భంగపరుస్తుంది మరియు న్యూక్లియస్ ఉత్తేజితమవుతుంది. ఇది డంబెల్ లేదా ఇన్ఫినిటీ గుర్తు వంటి వైపులా విస్తరించి ఉంటుంది: ∞ . అణు శక్తులు, తెలిసినట్లుగా, కణాల పరిమాణానికి అనుగుణంగా దూరం వద్ద పనిచేస్తాయి. కోర్ విస్తరించబడినప్పుడు, "డంబెల్" యొక్క బయటి కణాలకు అణు శక్తుల చర్య చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. విద్యుత్ శక్తులుఅవి అంత దూరం వద్ద చాలా శక్తివంతంగా పనిచేస్తాయి మరియు కోర్ కేవలం రెండు భాగాలుగా విరిగిపోతుంది. ఈ సందర్భంలో, మరో రెండు లేదా మూడు న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయి.

న్యూక్లియస్ యొక్క శకలాలు మరియు విడుదలైన న్యూట్రాన్లు వేర్వేరు దిశల్లో గొప్ప వేగంతో చెల్లాచెదురుగా ఉంటాయి. శకలాలు చాలా త్వరగా మందగిస్తాయి పర్యావరణం, అయితే, వారి గతి శక్తి అపారమైనది. ఇది రూపాంతరం చెందుతుంది అంతర్గత శక్తివాతావరణం వేడెక్కుతుంది. ఈ సందర్భంలో, విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తం అపారమైనది. ఒక గ్రాము యురేనియం యొక్క పూర్తి విచ్ఛిత్తి నుండి పొందిన శక్తి 2.5 టన్నుల నూనెను కాల్చడం ద్వారా పొందిన శక్తికి సమానం.

అనేక కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి యొక్క చైన్ రియాక్షన్

మేము ఒక యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తిని చూశాము. విచ్ఛిత్తి సమయంలో, అనేక (సాధారణంగా రెండు లేదా మూడు) న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయి. అవి చాలా వేగంతో వేరుగా ఎగురుతాయి మరియు ఇతర పరమాణువుల కేంద్రకాలలోకి సులభంగా ప్రవేశించగలవు, వాటిలో విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యకు కారణమవుతాయి. ఇది చైన్ రియాక్షన్.

అంటే, అణు విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా పొందిన న్యూట్రాన్‌లు ఇతర కేంద్రకాలను విచ్ఛిత్తికి ఉత్తేజపరుస్తాయి మరియు బలవంతం చేస్తాయి, అవి తమంతట తాముగా న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేస్తాయి, ఇవి మరింత విచ్ఛిత్తిని ప్రేరేపిస్తాయి. తక్షణ సమీపంలో ఉన్న అన్ని యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి జరిగే వరకు.

ఈ సందర్భంలో, చైన్ రియాక్షన్ సంభవించవచ్చు హిమపాతం లాంటిది, ఉదాహరణకు, అణు బాంబు పేలుడు సందర్భంలో. అణు విచ్ఛిత్తి సంఖ్య పెరుగుతుంది రేఖాగణిత పురోగతితక్కువ వ్యవధిలో. అయితే, చైన్ రియాక్షన్ కూడా సంభవించవచ్చు క్షీణతతో.

వాస్తవం ఏమిటంటే, అన్ని న్యూట్రాన్లు తమ మార్గంలో న్యూక్లియైలను కలవవు, అవి విచ్ఛిత్తికి ప్రేరేపిస్తాయి. మనకు గుర్తున్నట్లుగా, ఒక పదార్ధం లోపల ప్రధాన వాల్యూమ్ కణాల మధ్య శూన్యతతో ఆక్రమించబడుతుంది. అందువల్ల, కొన్ని న్యూట్రాన్లు మార్గంలో దేనితోనూ ఢీకొనకుండా అన్ని పదార్థాల గుండా ఎగురుతాయి. మరియు కాలక్రమేణా అణు విచ్ఛిత్తి సంఖ్య తగ్గితే, ప్రతిచర్య క్రమంగా క్షీణిస్తుంది.

అణు ప్రతిచర్యలు మరియు యురేనియం యొక్క క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి

ప్రతిచర్య రకాన్ని ఏది నిర్ణయిస్తుంది?యురేనియం ద్రవ్యరాశి నుండి. ఎలా మరింత ద్రవ్యరాశి- ఎగిరే న్యూట్రాన్ దాని మార్గంలో ఎక్కువ కణాలను ఎదుర్కొంటుంది మరియు కేంద్రకంలోకి ప్రవేశించడానికి ఎక్కువ అవకాశాలు ఉంటాయి. అందువలన, వారు వేరు చేస్తారు " క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి"యురేనియం అనేది చైన్ రియాక్షన్ సంభవించే కనీస ద్రవ్యరాశి.

ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్ల సంఖ్య, బయటకు వెళ్లే న్యూట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది. మరియు ప్రతిచర్య సుమారుగా కొనసాగుతుంది అదే వేగంపదార్ధం యొక్క మొత్తం వాల్యూమ్ అయిపోయే వరకు. ఇది ఆచరణలో ఉపయోగించబడుతుంది అణు విద్యుత్ కర్మాగారాలుమరియు నియంత్రిత అణు ప్రతిచర్య అంటారు.

1934లో, E. ఫెర్మి 238 Uను న్యూట్రాన్‌లతో వికిరణం చేయడం ద్వారా ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలను పొందాలని నిర్ణయించుకున్నాడు. E. ఫెర్మి యొక్క ఆలోచన ఏమిటంటే, 239 U ఐసోటోప్ యొక్క β - క్షయం ఫలితంగా, రసాయన మూలకం Z = 93 సీరియల్ నంబర్‌తో. అయితే, 93వ మూలకం ఏర్పడటాన్ని గుర్తించడం సాధ్యం కాలేదు. బదులుగా, రేడియోధార్మిక మూలకాల రేడియోధార్మిక విశ్లేషణ ఫలితంగా O. Gan మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్, న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం యొక్క వికిరణం యొక్క ఉత్పత్తులలో ఒకటి బేరియం (Z = 56) - మీడియం యొక్క రసాయన మూలకం. పరమాణు బరువు, అయితే ఫెర్మీ సిద్ధాంతం యొక్క ఊహ ప్రకారం, ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలు పొంది ఉండాలి.
యురేనియం న్యూక్లియస్ ద్వారా న్యూట్రాన్‌ను సంగ్రహించిన ఫలితంగా, సమ్మేళనం కేంద్రకం రెండు భాగాలుగా కూలిపోతుందని L. మీట్నర్ మరియు O. ఫ్రిష్ సూచించారు.

92 U + n → 56 Ba + 36 Kr + xn.

యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియ సెకండరీ న్యూట్రాన్ల (x > 1) రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఇతర యురేనియం కేంద్రకాల యొక్క విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతుంది, ఇది విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య సంభవించే సామర్థ్యాన్ని తెరుస్తుంది - ఒక న్యూట్రాన్ శాఖలుగా ఏర్పడుతుంది. యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి గొలుసు. ఈ సందర్భంలో, విచ్ఛిత్తి చేయబడిన కేంద్రకాల సంఖ్య విపరీతంగా పెరగాలి. N. బోర్ మరియు J. వీలర్ 235 U ఐసోటోప్ ద్వారా న్యూట్రాన్ సంగ్రహణ ఫలితంగా ఏర్పడిన 236 U కేంద్రకం విడిపోవడానికి అవసరమైన క్లిష్టమైన శక్తిని లెక్కించారు. ఈ విలువ 6.2 MeV, ఇది 235 U ద్వారా థర్మల్ న్యూట్రాన్‌ను సంగ్రహించే సమయంలో ఏర్పడిన 236 U ఐసోటోప్ యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లు సంగ్రహించబడినప్పుడు, 235 U యొక్క విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య సాధ్యమవుతుంది అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్ 238 U, క్లిష్టమైన శక్తి 5.9 MeV, అయితే థర్మల్ న్యూట్రాన్ సంగ్రహించబడినప్పుడు, ఫలితంగా 239 U కేంద్రకం యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి 5.2 MeV మాత్రమే. అందువల్ల, థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో ప్రకృతిలో అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్ 238 U యొక్క విచ్ఛిత్తి యొక్క గొలుసు ప్రతిచర్య అసాధ్యంగా మారుతుంది. ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో, శక్తి ≈ 200 MeV విడుదల చేయబడుతుంది (పోలిక కోసం రసాయన ప్రతిచర్యలుఒక ప్రతిచర్య సంఘటనలో దహనం శక్తిని విడుదల చేస్తుంది ≈ 10 eV). విచ్ఛిత్తి చైన్ రియాక్షన్ కోసం పరిస్థితులను సృష్టించే అవకాశం అణు రియాక్టర్లు మరియు అణు ఆయుధాలను రూపొందించడానికి గొలుసు ప్రతిచర్య యొక్క శక్తిని ఉపయోగించుకునే అవకాశాలను తెరిచింది. మొదటి అణు రియాక్టర్ 1942లో USAలో E. ఫెర్మీచే నిర్మించబడింది. USSRలో, మొదటి అణు రియాక్టర్ 1946లో I. కుర్చాటోవ్ నాయకత్వంలో ప్రారంభించబడింది. 1954లో, ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ ఓబ్నిన్స్క్‌లో పనిచేయడం ప్రారంభించింది. ప్రస్తుతం, 30 దేశాల్లోని దాదాపు 440 అణు రియాక్టర్లలో విద్యుత్ శక్తి ఉత్పత్తి అవుతుంది.
1940లో, జి. ఫ్లెరోవ్ మరియు కె. పెట్ర్జాక్ యురేనియం యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని కనుగొన్నారు. ప్రయోగం యొక్క సంక్లిష్టత క్రింది బొమ్మల ద్వారా రుజువు చేయబడింది. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తికి సంబంధించి పాక్షిక అర్ధ-జీవితం 10 16 -10 17 సంవత్సరాలు, అయితే 238 U ఐసోటోప్ యొక్క క్షయం కాలం 4.5∙10 9 సంవత్సరాలు. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ప్రధాన క్షయం ఛానల్ α క్షయం. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని గమనించడానికి, 10 7-10 8 α-క్షయం సంఘటనల నేపథ్యానికి వ్యతిరేకంగా ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనను నమోదు చేయడం అవసరం.
ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి యొక్క సంభావ్యత ప్రధానంగా విచ్ఛిత్తి అవరోధం యొక్క పారగమ్యత ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. పెరుగుతున్న అణు ఛార్జ్‌తో ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి సంభావ్యత పెరుగుతుంది, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో, డివిజన్ పరామితి Z 2 /A పెరుగుతుంది. ఐసోటోపులలో Z< 92-95 деление происходит преимущественно с образованием двух осколков деления с отношением масс тяжёлого и лёгкого осколков 3:2. В изотопах Z >100, సమాన ద్రవ్యరాశి యొక్క శకలాలు ఏర్పడటంతో సుష్ట విచ్ఛిత్తి ప్రబలంగా ఉంటుంది. న్యూక్లియర్ ఛార్జ్ పెరిగేకొద్దీ, α-క్షయంతో పోలిస్తే స్పాంటేనియస్ ఫిషన్ నిష్పత్తి పెరుగుతుంది.

ఐసోటోప్	సగం జీవితం	కుళ్ళిపోయే ఛానెల్‌లు
235 U	7.04·10 8 సంవత్సరాలు	α (100%), SF (7·10 -9%)
238U	4.47 10 9 సంవత్సరాలు	α (100%), SF (5.5·10 -5%)
240 పు	6.56·10 3 సంవత్సరాలు	α (100%), SF (5.7·10 -6%)
242 పు	3.75 10 5 సంవత్సరాలు	α (100%), SF (5.5·10 -4%)
246 సెం.మీ	4.76 10 3 సంవత్సరాలు	α (99.97%), SF (0.03%)
252 Cf	2.64 సంవత్సరాలు	α (96.91%), SF (3.09%)
254 Cf	60.5 సంవత్సరాలు	α (0.31%), SF (99.69%)
256 Cf	12.3 సంవత్సరాలు	α (7.04·10 -8%), SF (100%)

అణు విచ్చినము. కథ

1934- E. ఫెర్మీ, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియంను వికిరణం చేస్తూ, ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో రేడియోధార్మిక కేంద్రకాలను కనుగొంది, దాని స్వభావాన్ని నిర్ణయించడం సాధ్యం కాదు.
L. స్జిలార్డ్ న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ ఆలోచనను ముందుకు తెచ్చారు.

1939− O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్ ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో బేరియంను కనుగొన్నారు.
న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో యురేనియం పోల్చదగిన ద్రవ్యరాశి యొక్క రెండు శకలాలుగా విభజించబడిందని L. మీట్నర్ మరియు O. ఫ్రిష్ మొదటిసారి ప్రకటించారు.
N. బోర్ మరియు J. వీలర్ విచ్ఛిత్తి పరామితిని పరిచయం చేయడం ద్వారా అణు విచ్ఛిత్తికి పరిమాణాత్మక వివరణ ఇచ్చారు.
యా. ఫ్రెంకెల్ స్లో న్యూట్రాన్ల ద్వారా అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క డ్రాప్ సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేశాడు.
L. Szilard, E. Wigner, E. ఫెర్మి, J. వీలర్, F. జోలియోట్-క్యూరీ, Y. Zeldovich, Y. Khariton యురేనియంలో సంభవించే అణు విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్య యొక్క సంభావ్యతను నిరూపించారు.

1940− జి. ఫ్లెరోవ్ మరియు కె. పీట్ర్జాక్ యురేనియం U కేంద్రకాల యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి యొక్క దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నారు.

1942− E. ఫెర్మి మొదటి అణు రియాక్టర్‌లో నియంత్రిత విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్యను నిర్వహించింది.

1945- మొదటి పరీక్ష అణు ఆయుధాలు(నెవాడా, USA). పై జపనీస్ నగరాలుహిరోషిమా (ఆగస్టు 6) మరియు నాగసాకి (ఆగస్టు 9) లలో అమెరికా సైనికులు అణు బాంబులు విసిరారు.

1946- I.V నాయకత్వంలో కుర్చాటోవ్, ఐరోపాలో మొదటి రియాక్టర్ ప్రారంభించబడింది.

1954− ప్రపంచంలో మొట్టమొదటి అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ ప్రారంభించబడింది (ఓబ్నిన్స్క్, USSR).

అణు విచ్చినము.1934 నుండి, E. ఫెర్మీ పరమాణువులపై బాంబులు వేయడానికి న్యూట్రాన్‌లను ఉపయోగించడం ప్రారంభించింది. అప్పటి నుండి, కృత్రిమ పరివర్తన ద్వారా పొందిన స్థిరమైన లేదా రేడియోధార్మిక కేంద్రకాల సంఖ్య అనేక వందలకి పెరిగింది మరియు ఆవర్తన పట్టికలోని దాదాపు అన్ని ప్రదేశాలు ఐసోటోపులతో నిండి ఉన్నాయి.
ఈ అణు ప్రతిచర్యలన్నింటిలో ఉత్పన్నమయ్యే పరమాణువులు ఆవర్తన పట్టికలో బాంబు దాడి చేసిన పరమాణువు లేదా పొరుగు ప్రదేశాలలో అదే స్థానాన్ని ఆక్రమించాయి. అందువల్ల, 1938లో హాన్ మరియు స్ట్రాస్‌మాన్ రుజువు ఆవర్తన పట్టికలోని చివరి మూలకం వద్ద న్యూట్రాన్‌లతో పేలినప్పుడు గొప్ప సంచలనాన్ని సృష్టించింది.−యురేనియం−ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మధ్య భాగాలలో ఉన్న మూలకాలలోకి కుళ్ళిపోవడం జరుగుతుంది. వారు ఇక్కడ ప్రదర్శనలు ఇస్తారు వేరువేరు రకాలుక్షయం. ఫలితంగా వచ్చే అణువులు చాలా వరకు అస్థిరంగా ఉంటాయి మరియు వెంటనే మరింత క్షీణిస్తాయి; కొన్ని సెకన్లలో సగం జీవితాలను కొలుస్తాయి, కాబట్టి Gan ఉపయోగించాల్సి వచ్చింది విశ్లేషణాత్మక పద్ధతిఅటువంటి వేగవంతమైన ప్రక్రియను పొడిగించడానికి క్యూరీ. యురేనియం, ప్రొటాక్టినియం మరియు థోరియం యొక్క అప్‌స్ట్రీమ్ మూలకాలు కూడా న్యూట్రాన్‌లకు గురైనప్పుడు అదే విధమైన క్షీణతను ప్రదర్శిస్తాయని గమనించడం ముఖ్యం, అయినప్పటికీ క్షయం ప్రారంభించడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది. అధిక శక్తియురేనియం విషయంలో కంటే న్యూట్రాన్లు. దీనితో పాటు, 1940లో, G. N. ఫ్లెరోవ్ మరియు K. A. పెట్ర్‌జాక్, యురేనియం కేంద్రకం యొక్క సహజ విచ్ఛిత్తిని కనుగొన్నారు, ఇది అప్పటి వరకు తెలిసిన అతిపెద్ద సగం జీవితాన్ని కలిగి ఉంది: సుమారు 2· 10 15 సంవత్సరాలు; ఈ ప్రక్రియలో విడుదలైన న్యూట్రాన్ల వల్ల ఈ వాస్తవం స్పష్టమవుతుంది. "సహజ" ఆవర్తన వ్యవస్థ మూడు పేరున్న అంశాలతో ఎందుకు ముగుస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం ఇది సాధ్యపడింది. ట్రాన్స్‌యురానిక్ మూలకాలు ఇప్పుడు ప్రసిద్ధి చెందాయి, కానీ అవి చాలా అస్థిరంగా ఉన్నాయి, అవి త్వరగా క్షీణిస్తాయి.
న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ఇప్పుడు పరమాణు శక్తిని ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది, దీనిని చాలా మంది ఇప్పటికే "జూల్స్ వెర్న్ కల"గా ఊహించారు.

M. లావ్, “ఫిజిక్స్ చరిత్ర”

1939 O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం లవణాలను వికిరణం చేస్తూ, ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో బేరియం (Z = 56)ను కనుగొన్నారు

ఒట్టో గన్
(1879 – 1968)

అణు విచ్ఛిత్తి అనేది ఒక కేంద్రకాన్ని సారూప్య ద్రవ్యరాశితో రెండు (తక్కువ తరచుగా మూడు) కేంద్రకాలుగా విభజించడం, వీటిని విచ్ఛిత్తి శకలాలు అంటారు. విచ్ఛిత్తి సమయంలో, ఇతర కణాలు కూడా కనిపిస్తాయి - న్యూట్రాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు, α- కణాలు. విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా, ~200 MeV శక్తి విడుదల అవుతుంది. విచ్ఛిత్తి ఇతర కణాల ప్రభావంతో ఆకస్మికంగా లేదా బలవంతంగా ఉంటుంది, చాలా తరచుగా న్యూట్రాన్లు.
లక్షణ లక్షణంవిచ్ఛిత్తి అనేది విచ్ఛిత్తి శకలాలు, ఒక నియమం వలె, ద్రవ్యరాశిలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి, అనగా అసమాన విచ్ఛిత్తి ప్రబలంగా ఉంటుంది. అందువలన, యురేనియం ఐసోటోప్ 236 U యొక్క అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తి విషయంలో, శకలాల ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి 1.46. భారీ శకలం ద్రవ్యరాశి సంఖ్య 139 (జినాన్), మరియు తేలికపాటి భాగం 95 (స్ట్రాంటియం) ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది. రెండు ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్‌ల ఉద్గారాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పరిశీలనలో ఉన్న విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది

రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి
1944 – ఓ. గన్.
న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం కేంద్రకాల యొక్క విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య యొక్క ఆవిష్కరణ కోసం.

విచ్ఛిత్తి శకలాలు

సగటుల ఆధారపడటం మాస్ కాంతిమరియు ఫిస్సైల్ న్యూక్లియస్ యొక్క ద్రవ్యరాశి నుండి శకలాలు భారీ సమూహాలు.

అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క ఆవిష్కరణ. 1939

నేను స్వీడన్‌కు చేరుకున్నాను, అక్కడ లిస్ మీట్నర్ ఒంటరితనంతో బాధపడుతోంది, మరియు నేను అంకితభావంతో ఉన్న మేనల్లుడిలా, క్రిస్మస్ కోసం ఆమెను సందర్శించాలని నిర్ణయించుకున్నాను. ఆమె గోథెన్‌బర్గ్ సమీపంలోని కుంగల్వ్ అనే చిన్న హోటల్‌లో నివసించింది. నేను ఆమెను అల్పాహారం వద్ద కనుగొన్నాను. గన్ నుండి తనకు వచ్చిన ఉత్తరం గురించి ఆమె ఆలోచించింది. యురేనియం న్యూట్రాన్‌లతో వికిరణం చేయబడినప్పుడు బేరియం ఏర్పడిందని నివేదించిన లేఖలోని విషయాల గురించి నాకు చాలా సందేహం ఉంది. అయితే, ఆమె అవకాశాన్ని ఆకర్షించింది. మేము మంచులో నడిచాము, ఆమె కాలినడకన, నేను స్కిస్‌పై నడిచాము (ఆమె నా వెనుక పడకుండా ఈ విధంగా చేయగలదని ఆమె చెప్పింది మరియు ఆమె నిరూపించింది). నడక ముగిసే సమయానికి మేము ఇప్పటికే కొన్ని తీర్మానాలను రూపొందించవచ్చు; కోర్ విడిపోలేదు మరియు దాని నుండి ముక్కలు ఎగిరిపోలేదు, కానీ ఇది బోర్ యొక్క కేంద్రకం యొక్క బిందువు నమూనాను మరింత గుర్తుకు తెచ్చే ప్రక్రియ; ఒక బిందువు వలె, కేంద్రకం పొడిగించవచ్చు మరియు విభజించవచ్చు. ఎలా అని అప్పుడు పరిశోధించాను విద్యుత్ ఛార్జ్న్యూక్లియాన్‌లను తగ్గిస్తుంది తలతన్యత, నేను స్థాపించగలిగినట్లుగా, Z = 100 వద్ద సున్నాకి పడిపోతుంది మరియు యురేనియంకు ఇది చాలా చిన్నది. సామూహిక లోపం కారణంగా ప్రతి క్షయం సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తిని నిర్ణయించడానికి Lise Meitner పనిచేసింది. మాస్ డిఫెక్ట్ కర్వ్ గురించి ఆమె చాలా స్పష్టంగా చెప్పింది. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ కారణంగా, విచ్ఛిత్తి మూలకాలు సుమారు 200 MeV శక్తిని పొందుతాయని తేలింది మరియు ఇది ద్రవ్యరాశి లోపంతో సంబంధం ఉన్న శక్తికి ఖచ్చితంగా అనుగుణంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, సంభావ్య అవరోధం గుండా వెళ్ళే భావనతో సంబంధం లేకుండా ప్రక్రియ పూర్తిగా శాస్త్రీయంగా కొనసాగవచ్చు, ఇది ఇక్కడ పనికిరానిది.
మేము క్రిస్మస్ సందర్భంగా రెండు లేదా మూడు రోజులు కలిసి గడిపాము. అప్పుడు నేను కోపెన్‌హాగన్‌కు తిరిగి వచ్చాను మరియు బోర్‌ అప్పటికే USAకి బయలుదేరే ఓడలో ఎక్కుతున్న సమయంలోనే మా ఆలోచన గురించి అతనికి తెలియజేయడానికి సమయం లేదు. నేను మాట్లాడటం ప్రారంభించిన వెంటనే అతను తన నుదిటిపై ఎలా కొట్టాడో నాకు గుర్తుంది: “ఓహ్, మనం ఎంత మూర్ఖులం! ఈ విషయాన్ని మనం ముందే గమనించాలి." కానీ అతను గమనించలేదు మరియు ఎవరూ గమనించలేదు.
లీస్ మీట్నర్ మరియు నేను ఒక వ్యాసం రాశాము. అదే సమయంలో, మేము కోపెన్‌హాగన్ నుండి స్టాక్‌హోమ్ వరకు సుదూర టెలిఫోన్ ద్వారా నిరంతరం సన్నిహితంగా ఉంటాము.

O. ఫ్రిష్, జ్ఞాపకాలు. UFN. 1968. T. 96, సంచిక 4, పే. 697.

ఆకస్మిక అణు విచ్ఛిత్తి

దిగువ వివరించిన ప్రయోగాలలో, అణు విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలను రికార్డ్ చేయడానికి ఫ్రిష్ ప్రతిపాదించిన పద్ధతిని మేము ఉపయోగించాము. యురేనియం ఆక్సైడ్ పొరతో పూత పూసిన ప్లేట్‌లతో కూడిన అయనీకరణ గది యురేనియం నుండి విడుదలయ్యే α కణాలు వ్యవస్థ ద్వారా గుర్తించబడని విధంగా కాన్ఫిగర్ చేయబడిన లీనియర్ యాంప్లిఫైయర్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది; శకలాల నుండి వచ్చే ప్రేరణలు, α- కణాల నుండి వచ్చే ప్రేరణల కంటే చాలా పెద్ద పరిమాణంలో, అవుట్‌పుట్ థైరాట్రాన్‌ను అన్‌లాక్ చేస్తాయి మరియు యాంత్రిక రిలేగా పరిగణించబడతాయి.
ఒక అయనీకరణ చాంబర్ ప్రత్యేకంగా బహుళస్థాయి ఫ్లాట్ కెపాసిటర్ రూపంలో రూపొందించబడింది మొత్తం ప్రాంతంతో 1000 సెం.మీ.లో 15 ప్లేట్లు, ఒకదానికొకటి 3 మి.మీ దూరంలో ఉన్న, యురేనియం ఆక్సైడ్ 10-20 మి.గ్రా/సెం.మీ. 2 .
శకలాలు లెక్కించడానికి కాన్ఫిగర్ చేయబడిన యాంప్లిఫైయర్‌తో మొట్టమొదటి ప్రయోగాలలో, రిలే మరియు ఓసిల్లోస్కోప్‌పై ఆకస్మిక (న్యూట్రాన్ మూలం లేనప్పుడు) పల్స్‌లను గమనించడం సాధ్యమైంది. ఈ పప్పుల సంఖ్య తక్కువగా ఉంది (1 గంటలో 6), మరియు సాధారణ రకం కెమెరాలతో ఈ దృగ్విషయాన్ని గమనించడం సాధ్యం కాదని అర్థం చేసుకోవచ్చు.
అని ఆలోచిస్తూ ఉంటాము మేము గమనించిన ప్రభావం యురేనియం యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా ఏర్పడిన శకలాలు ఆపాదించబడాలి...

ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి మా ఫలితాల మూల్యాంకనం నుండి పొందిన సగం-జీవితాలతో ఉత్తేజిత U ఐసోటోప్‌లలో ఒకదానికి ఆపాదించబడాలి:

యు 238 – 10 16 ~ 10 17 సంవత్సరాలు,
యు 235 – 10 14 ~ 10 15 సంవత్సరాలు,
యు 234 – 10 12 ~ 10 13 సంవత్సరాలు.

ఐసోటోప్ క్షయం 238 యు

ఆకస్మిక అణు విచ్ఛిత్తి

ఆకస్మికంగా ఫిస్సైల్ ఐసోటోపుల సగం-జీవితాలు Z = 92 - 100

ప్రధమ ప్రయోగాత్మక వ్యవస్థయురేనియం-గ్రాఫైట్ లాటిస్‌తో 1941లో E. ఫెర్మీ నాయకత్వంలో నిర్మించబడింది. ఇది 2.5 మీటర్ల పొడవు గల ఒక గ్రాఫైట్ క్యూబ్, ఇందులో దాదాపు 7 టన్నుల యురేనియం ఆక్సైడ్ ఉంటుంది, ఇనుప పాత్రలలో చుట్టబడి ఉంటుంది, వీటిని ఒకదానికొకటి సమాన దూరంలో క్యూబ్‌లో ఉంచారు. యురేనియం-గ్రాఫైట్ లాటిస్ దిగువన RaBe న్యూట్రాన్ మూలం ఉంచబడింది. అటువంటి వ్యవస్థలో పునరుత్పత్తి గుణకం ≈ 0.7. యురేనియం ఆక్సైడ్ 2 నుండి 5% మలినాలను కలిగి ఉంటుంది. తదుపరి ప్రయత్నాలు స్వచ్ఛమైన పదార్థాలను పొందడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి మరియు మే 1942 నాటికి, యురేనియం ఆక్సైడ్ పొందబడింది, దీనిలో అశుద్ధం 1% కంటే తక్కువగా ఉంది. విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్యను నిర్ధారించడానికి, దానిని ఉపయోగించడం అవసరం పెద్ద సంఖ్యలోగ్రాఫైట్ మరియు యురేనియం - సుమారు అనేక టన్నులు. మలినాలు మిలియన్‌కు కొన్ని భాగాల కంటే తక్కువగా ఉండాలి. చికాగో విశ్వవిద్యాలయంలో ఫెర్మీచే 1942 చివరి నాటికి సమీకరించబడిన రియాక్టర్, పై నుండి కత్తిరించబడిన అసంపూర్ణ గోళాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంది. ఇందులో 40 టన్నుల యురేనియం మరియు 385 టన్నుల గ్రాఫైట్ ఉన్నాయి. డిసెంబర్ 2, 1942 సాయంత్రం, న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్ రాడ్‌లను తొలగించిన తర్వాత, రియాక్టర్ లోపల న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ జరుగుతోందని కనుగొనబడింది. కొలిచిన గుణకం 1.0006. ప్రారంభంలో, రియాక్టర్ 0.5 W శక్తి స్థాయిలో పనిచేసింది. డిసెంబర్ 12 నాటికి, దాని శక్తి 200 వాట్లకు పెరిగింది. తదనంతరం, రియాక్టర్‌ను మరింతగా మార్చారు సురక్షితమైన ప్రదేశం, మరియు దాని శక్తి అనేక kW కి పెరిగింది. అదే సమయంలో, రియాక్టర్ రోజుకు 0.002 గ్రా యురేనియం -235 వినియోగించింది.

USSR లో మొదటి అణు రియాక్టర్

USSRలో మొదటి అణు పరిశోధన రియాక్టర్ కోసం భవనం, F-1, జూన్ 1946 నాటికి సిద్ధంగా ఉంది.
అవసరమైన అన్ని ప్రయోగాలు నిర్వహించిన తరువాత, రియాక్టర్ కోసం నియంత్రణ మరియు రక్షణ వ్యవస్థ అభివృద్ధి చేయబడింది, రియాక్టర్ యొక్క కొలతలు స్థాపించబడ్డాయి, అవసరమైన అన్ని ప్రయోగాలు రియాక్టర్ నమూనాలతో నిర్వహించబడ్డాయి, న్యూట్రాన్ సాంద్రత నిర్ణయించబడింది అనేక నమూనాలు, గ్రాఫైట్ బ్లాక్‌లు (అణు స్వచ్ఛత అని పిలవబడేవి) మరియు (న్యూట్రాన్-భౌతిక తనిఖీల తర్వాత) యురేనియం బ్లాక్‌లు పొందబడ్డాయి, నవంబర్ 1946లో వారు F-1 రియాక్టర్ నిర్మాణాన్ని ప్రారంభించారు.
మొత్తం వ్యాసార్థంరియాక్టర్ పొడవు 3.8 మీటర్లు, దీనికి 400 టన్నుల గ్రాఫైట్ మరియు 45 టన్నుల యురేనియం అవసరం. రియాక్టర్ పొరలుగా సమావేశమై డిసెంబర్ 25, 1946న 15:00 గంటలకు చివరి, 62వ పొరను సమీకరించారు. అత్యవసర కడ్డీలు అని పిలవబడే వాటిని తీసివేసిన తరువాత, నియంత్రణ రాడ్ పెరిగింది, న్యూట్రాన్ సాంద్రత గణన ప్రారంభమైంది మరియు డిసెంబర్ 25, 1946 న 18:00 గంటలకు, USSR లోని మొదటి రియాక్టర్ ప్రాణం పోసుకుని పని చేయడం ప్రారంభించింది. అణు రియాక్టర్ మరియు ప్రతిదాని సృష్టికర్తలు - శాస్త్రవేత్తలకు ఇది అద్భుతమైన విజయం సోవియట్ ప్రజలు. మరియు ఏడాదిన్నర తరువాత, జూన్ 10, 1948 న, చానెళ్లలో నీటితో ఉన్న పారిశ్రామిక రియాక్టర్ క్లిష్టమైన స్థితికి చేరుకుంది మరియు త్వరలో కొత్త రకం అణు ఇంధనం, ప్లూటోనియం యొక్క పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి ప్రారంభమైంది.

అణు విచ్ఛిత్తి అంటే ఒక భారీ పరమాణువును సుమారుగా రెండు శకలాలుగా విభజించడం సమాన ద్రవ్యరాశి, పెద్ద మొత్తంలో శక్తి విడుదలతో పాటు.

తెరవడం అణు విచ్చినముకొత్త శకం ప్రారంభం - "అణు యుగం". దాని సాధ్యమైన ఉపయోగం యొక్క సంభావ్యత మరియు దాని ఉపయోగం యొక్క రిస్క్-టు-బెనిఫిట్ నిష్పత్తి అనేక సామాజిక, రాజకీయ, ఆర్థిక మరియు శాస్త్రీయ విజయాలు, కానీ కూడా తీవ్రమైన సమస్యలు. శుభ్రంగా కూడా శాస్త్రీయ పాయింట్సృష్టించబడిన అణు విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియను వీక్షించండి పెద్ద సంఖ్యపజిల్స్ మరియు సంక్లిష్టతలు మరియు దాని పూర్తి సైద్ధాంతిక వివరణ భవిష్యత్తుకు సంబంధించినది.

పంచుకోవడం లాభదాయకం

బైండింగ్ ఎనర్జీలు (ప్రతి న్యూక్లియోన్) వేర్వేరు కేంద్రకాలకి భిన్నంగా ఉంటాయి. ఆవర్తన పట్టిక మధ్యలో ఉన్న వాటి కంటే బరువైనవి తక్కువ బైండింగ్ శక్తిని కలిగి ఉంటాయి.

దీని అర్థం భారీ కేంద్రకాలు కలిగి ఉంటాయి పరమాణు సంఖ్య 100 కంటే ఎక్కువ, రెండు చిన్న శకలాలుగా విభజించడం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, తద్వారా శక్తిని విడుదల చేస్తుంది, ఇది శకలాలు యొక్క గతి శక్తిగా మారుతుంది. ఈ ప్రక్రియను విభజన అంటారు

స్థిరత్వ వక్రరేఖ ప్రకారం, స్థిరమైన న్యూక్లైడ్‌ల కోసం న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యపై ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య ఆధారపడటాన్ని చూపుతుంది, భారీ న్యూక్లియైలకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. పెద్ద సంఖ్యతేలికైన వాటి కంటే న్యూట్రాన్లు (ప్రోటాన్ల సంఖ్యతో పోలిస్తే). విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియతో పాటు కొన్ని "స్పేర్" న్యూట్రాన్‌లు విడుదలవుతాయని ఇది సూచిస్తుంది. అదనంగా, అవి విడుదలైన శక్తిలో కొంత భాగాన్ని కూడా గ్రహిస్తాయి. యురేనియం అణువు యొక్క కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి యొక్క అధ్యయనం 3-4 న్యూట్రాన్లు విడుదల చేయబడిందని చూపించింది: 238 U → 145 La + 90 Br + 3n.

శకలం యొక్క పరమాణు సంఖ్య (మరియు పరమాణు ద్రవ్యరాశి) సగానికి సమానం కాదు పరమాణు ద్రవ్యరాశితల్లిదండ్రులు. విభజన ఫలితంగా ఏర్పడిన పరమాణువుల ద్రవ్యరాశి మధ్య వ్యత్యాసం సాధారణంగా దాదాపు 50. అయితే, దీనికి కారణం ఇంకా పూర్తిగా స్పష్టంగా తెలియలేదు.

238 U, 145 La మరియు 90 Br యొక్క బైండింగ్ శక్తులు వరుసగా 1803, 1198 మరియు 763 MeV. అంటే ఈ ప్రతిచర్య ఫలితంగా, యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తి శక్తి 1198 + 763-1803 = 158 MeVకి సమానం.

ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి

ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలు ప్రకృతిలో తెలిసినవి, కానీ అవి చాలా అరుదు. సగటు జీవిత కాలం పేర్కొన్న ప్రక్రియసుమారు 10 17 సంవత్సరాలు, మరియు, ఉదాహరణకు, అదే రేడియోన్యూక్లైడ్ యొక్క ఆల్ఫా క్షయం యొక్క సగటు జీవితకాలం సుమారు 10 11 సంవత్సరాలు.

దీనికి కారణం ఏమిటంటే, రెండు భాగాలుగా విడిపోవడానికి, కోర్ మొదట వైకల్యం (సాగదీయడం) దీర్ఘవృత్తాకార ఆకారంలో ఉండాలి, ఆపై, చివరకు రెండు శకలాలుగా విభజించే ముందు, మధ్యలో "మెడ" ఏర్పడుతుంది.

సంభావ్య అవరోధం

వికృతమైన స్థితిలో, రెండు శక్తులు కోర్ మీద పనిచేస్తాయి. ఒకటి పెరిగిన ఉపరితల శక్తి (ద్రవ బిందువు యొక్క ఉపరితల ఉద్రిక్తత దాని గోళాకార ఆకారాన్ని వివరిస్తుంది), మరియు మరొకటి విచ్ఛిత్తి శకలాల మధ్య కూలంబ్ వికర్షణ. కలిసి వారు సంభావ్య అవరోధాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తారు.

ఆల్ఫా క్షయం విషయంలో వలె, యురేనియం పరమాణువు యొక్క కేంద్రకం యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి జరగాలంటే, శకలాలు ఈ అడ్డంకిని అధిగమించాలి క్వాంటం టన్నెలింగ్. అవరోధ విలువ ఆల్ఫా క్షయం విషయంలో వలె దాదాపు 6 MeV ఉంటుంది, అయితే ఆల్ఫా పార్టికల్ టన్నెలింగ్ సంభావ్యత చాలా భారీ అణు విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తి కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

బలవంతంగా విభజించడం

యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క ప్రేరిత విచ్ఛిత్తికి ఎక్కువ అవకాశం ఉంది. ఈ సందర్భంలో, తల్లి కేంద్రకం న్యూట్రాన్లతో వికిరణం చేయబడుతుంది. తల్లిదండ్రులు దానిని గ్రహిస్తే, వారు బంధించి, సంభావ్య అవరోధాన్ని అధిగమించడానికి అవసరమైన 6 MeVని మించగల కంపన శక్తి రూపంలో బైండింగ్ శక్తిని విడుదల చేస్తారు.

సంభావ్య అవరోధాన్ని అధిగమించడానికి అదనపు న్యూట్రాన్ యొక్క శక్తి సరిపోకపోతే, పరమాణు విచ్ఛిత్తిని ప్రేరేపించడానికి సంఘటన న్యూట్రాన్ కనీస గతి శక్తిని కలిగి ఉండాలి. 238 U విషయంలో, అదనపు న్యూట్రాన్‌ల బైండింగ్ శక్తి దాదాపు 1 MeV వరకు లేదు. దీనర్థం యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తి 1 MeV కంటే ఎక్కువ గతిశక్తి కలిగిన న్యూట్రాన్ ద్వారా మాత్రమే ప్రేరేపించబడుతుంది. మరోవైపు, 235 U ఐసోటోప్‌లో ఒక జతకాని న్యూట్రాన్ ఉంది. న్యూక్లియస్ ఒక అదనపు దానిని గ్రహించినప్పుడు, అది దానితో జత చేస్తుంది మరియు ఈ జత చేయడం వలన అదనపు బంధన శక్తి ఏర్పడుతుంది. న్యూక్లియస్ సంభావ్య అవరోధాన్ని అధిగమించడానికి అవసరమైన శక్తిని విడుదల చేయడానికి ఇది సరిపోతుంది మరియు ఏదైనా న్యూట్రాన్‌తో ఢీకొన్నప్పుడు ఐసోటోప్ విచ్ఛిత్తి జరుగుతుంది.

బీటా క్షయం

విచ్ఛిత్తి చర్య మూడు లేదా నాలుగు న్యూట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేసినప్పటికీ, శకలాలు ఇప్పటికీ వాటి స్థిరమైన ఐసోబార్‌ల కంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి. దీని అర్థం చీలిక శకలాలు బీటా క్షయానికి అస్థిరంగా ఉంటాయి.

ఉదాహరణకు, యురేనియం న్యూక్లియస్ 238 U యొక్క విచ్ఛిత్తి సంభవించినప్పుడు, A = 145తో స్థిరమైన ఐసోబార్ నియోడైమియం 145 Nd, అంటే లాంతనమ్ 145 La భాగం మూడు దశల్లో క్షీణిస్తుంది, ప్రతిసారీ ఒక ఎలక్ట్రాన్ మరియు యాంటీన్యూట్రినోను విడుదల చేస్తుంది. స్థిరమైన న్యూక్లైడ్ ఏర్పడుతుంది. A = 90తో స్థిరమైన ఐసోబార్ జిర్కోనియం 90 Zr, కాబట్టి బ్రోమిన్ 90 Br యొక్క క్లీవేజ్ ఫ్రాగ్మెంట్ β-క్షయం గొలుసులోని ఐదు దశల్లో క్షీణిస్తుంది.

ఈ β-క్షయం గొలుసులు అదనపు శక్తిని విడుదల చేస్తాయి, దాదాపు అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు మరియు యాంటిన్యూట్రినోల ద్వారా తీసుకువెళతాయి.

అణు ప్రతిచర్యలు: యురేనియం కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి

న్యూక్లియర్ స్టెబిలిటీని నిర్ధారించడానికి చాలా న్యూట్రాన్‌లతో కూడిన న్యూక్లైడ్ నుండి డైరెక్ట్ న్యూట్రాన్ ఉద్గారం అసంభవం. ఇక్కడ విషయం ఏమిటంటే, కూలంబ్ వికర్షణ లేదు మరియు అందువల్ల ఉపరితల శక్తి న్యూట్రాన్‌ను తల్లిదండ్రులకు కట్టుబడి ఉంచుతుంది. అయితే, ఇది కొన్నిసార్లు జరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, బీటా క్షయం యొక్క మొదటి దశలో 90 Br యొక్క విచ్ఛిత్తి భాగం క్రిప్టాన్-90ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఉపరితల శక్తిని అధిగమించడానికి తగినంత శక్తితో ఉత్తేజిత స్థితిలో ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, న్యూట్రాన్ ఉద్గారాలు క్రిప్టాన్-89 ఏర్పడటంతో నేరుగా సంభవించవచ్చు. స్థిరమైన యట్రియం-89 అయ్యే వరకు β క్షీణతకు ఇప్పటికీ అస్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి క్రిప్టాన్-89 మూడు దశల్లో క్షీణిస్తుంది.

యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి: చైన్ రియాక్షన్

విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యలో విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్‌లు మరొక పేరెంట్ న్యూక్లియస్ ద్వారా గ్రహించబడతాయి, అది స్వయంగా ప్రేరేపిత విచ్ఛిత్తికి లోనవుతుంది. యురేనియం-238 విషయంలో, ఉత్పత్తి చేయబడిన మూడు న్యూట్రాన్లు 1 MeV కంటే తక్కువ శక్తితో బయటకు వస్తాయి (యురేనియం కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి - 158 MeV - ప్రధానంగా విచ్ఛిత్తి శకలాలు యొక్క గతి శక్తిగా మార్చబడుతుంది. ), కాబట్టి అవి ఈ న్యూక్లైడ్ యొక్క మరింత విచ్ఛిత్తికి కారణం కావు. అయినప్పటికీ, అరుదైన ఐసోటోప్ 235 U యొక్క గణనీయమైన సాంద్రత వద్ద, ఈ ఉచిత న్యూట్రాన్‌లను 235 U న్యూక్లియైలు సంగ్రహించవచ్చు, ఇది వాస్తవానికి విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతుంది, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో విచ్ఛిత్తి ప్రేరేపించబడని శక్తి థ్రెషోల్డ్ లేదు.

ఇది చైన్ రియాక్షన్ సూత్రం.

అణు ప్రతిచర్యల రకాలు

k ఈ గొలుసు యొక్క n దశలో ఫిస్సైల్ మెటీరియల్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య, n - 1 దశలో ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యతో భాగించబడుతుంది. ఈ సంఖ్య n - 1 దశలో ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎన్ని న్యూట్రాన్‌లు శోషించబడతాయి అనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. బలవంతంగా విభజనకు లోనయ్యే కేంద్రకం ద్వారా.

ఒకవేళ కె< 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 అయితే, అన్ని ఫిస్సైల్ మెటీరియల్ ఉపయోగించబడే వరకు చైన్ రియాక్షన్ పెరుగుతుంది అధిక ఏకాగ్రతయురేనియం-235. గోళాకార నమూనా కోసం, న్యూట్రాన్ శోషణ సంభావ్యతతో k విలువ పెరుగుతుంది, ఇది గోళం యొక్క వ్యాసార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి, యురేనియం న్యూక్లియై (గొలుసు ప్రతిచర్య) యొక్క విచ్ఛిత్తి సంభవించే విధంగా U ద్రవ్యరాశి నిర్దిష్ట మొత్తాన్ని అధిగమించాలి.

k = 1 అయితే, నియంత్రిత ప్రతిచర్య జరుగుతుంది. ఇది అణు రియాక్టర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది. యురేనియం మధ్య కాడ్మియం లేదా బోరాన్ రాడ్‌ల పంపిణీ ద్వారా ప్రక్రియ నియంత్రించబడుతుంది, ఇది చాలా న్యూట్రాన్‌లను గ్రహిస్తుంది (ఈ మూలకాలు న్యూట్రాన్‌లను సంగ్రహించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి). యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తి కడ్డీలను కదిలించడం ద్వారా స్వయంచాలకంగా నియంత్రించబడుతుంది, తద్వారా k విలువ ఏకత్వానికి సమానంగా ఉంటుంది.

విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలైన E శక్తి Z 2/A పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది. 89 Y (య్ట్రియం) కోసం Z 2 /A = 17 విలువ. ఆ. విచ్ఛిత్తి యట్రియం కంటే బరువైన అన్ని న్యూక్లియైలకు శక్తివంతంగా అనుకూలమైనది. చాలా న్యూక్లియైలు యాదృచ్ఛిక విచ్ఛిత్తికి ఎందుకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి? ఈ ప్రశ్నకు సమాధానమివ్వడానికి, విభజన యంత్రాంగాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.

విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో, కేంద్రకం యొక్క ఆకృతి మారుతుంది. కోర్ వరుసగా గుండా వెళుతుంది తదుపరి దశలు(Fig. 7.1): ఒక బంతి, ఒక దీర్ఘవృత్తాకార, ఒక డంబెల్, రెండు పియర్-ఆకారపు శకలాలు, రెండు గోళాకార శకలాలు. న్యూక్లియస్ యొక్క సంభావ్య శక్తి ఎలా మారుతుంది వివిధ దశలువిభజనలు?
మాగ్నిఫికేషన్‌తో ప్రారంభ కోర్ ఆర్విప్లవం యొక్క పెరుగుతున్న పొడుగు దీర్ఘవృత్తాకార రూపాన్ని తీసుకుంటుంది. ఈ సందర్భంలో, కేంద్రకం యొక్క ఆకృతి యొక్క పరిణామం కారణంగా, దాని సంభావ్య శక్తిలో మార్పు ఉపరితలం మరియు కూలంబ్ ఎనర్జీల మొత్తంలో మార్పు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది E p + E k ఈ సందర్భంలో, ఉపరితల శక్తి పెరుగుతుంది కేంద్రకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం పెరుగుతుంది. ప్రోటాన్‌ల మధ్య సగటు దూరం పెరిగే కొద్దీ కూలంబ్ శక్తి తగ్గుతుంది. స్వల్ప వైకల్యం కింద, చిన్న పరామితి ద్వారా వర్గీకరించబడినట్లయితే , అసలు కోర్ అక్షసంబంధ సుష్ట దీర్ఘవృత్తాకార ఆకారాన్ని తీసుకుంటే, ఉపరితల శక్తి E" p మరియు కూలంబ్ శక్తి E" k వికృతీకరణ పరామితి యొక్క విధులుగా ఈ క్రింది విధంగా మారుతుంది:

నిష్పత్తులలో (7.4–7.5) ఇ n మరియు ఇ k అనేది ప్రారంభ గోళాకార సౌష్టవ కేంద్రకం యొక్క ఉపరితలం మరియు కూలంబ్ శక్తులు.
హెవీ న్యూక్లియై ప్రాంతంలో 2E p > E k మరియు ఉపరితలం మరియు కూలంబ్ శక్తుల మొత్తం పెరుగుతున్న కొద్దీ పెరుగుతుంది. (7.4) మరియు (7.5) నుండి చిన్న వైకల్యాల వద్ద ఉపరితల శక్తి పెరుగుదల నిరోధించబడుతుంది మరింత మార్పుకేంద్రకం యొక్క ఆకృతి, అందువలన విభజన.
చిన్న వైకల్యాలకు సంబంధం (7.5) చెల్లుతుంది. వైకల్యం చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, కోర్ డంబెల్ ఆకారాన్ని తీసుకుంటుంది, అప్పుడు ఉపరితలం మరియు కూలంబ్ శక్తులు కోర్ని వేరు చేసి, శకలాలు గోళాకార ఆకారాన్ని ఇస్తాయి. అందువలన, న్యూక్లియస్ యొక్క వైకల్యంలో క్రమంగా పెరుగుదలతో, దాని సంభావ్య శక్తి గరిష్టంగా గుండా వెళుతుంది. rపై ఆధారపడి కేంద్రకం యొక్క ఉపరితలం మరియు కూలంబ్ శక్తులలో మార్పుల గ్రాఫ్ అంజీర్‌లో చూపబడింది. 7.2

సంభావ్య అవరోధం యొక్క ఉనికి కేంద్రకాల యొక్క తక్షణ ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని నిరోధిస్తుంది. న్యూక్లియస్ విడిపోవడానికి, అది విచ్ఛిత్తి అవరోధం H యొక్క ఎత్తును మించిన శక్తి Qని అందించాలి. విచ్ఛిత్తి చేసే కేంద్రకం E + H (ఉదాహరణకు బంగారం) యొక్క గరిష్ట సంభావ్య శక్తి రెండు సారూప్య శకలాలుగా ≈ 173 MeV, మరియు విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి E మొత్తం 132 MeV . అందువల్ల, బంగారు కేంద్రకం విచ్ఛిత్తి అయినప్పుడు, దాదాపు 40 MeV ఎత్తుతో సంభావ్య అవరోధాన్ని అధిగమించడం అవసరం.
విచ్ఛిత్తి అవరోధం H యొక్క ఎత్తు ఎక్కువ, ఎక్కువ తక్కువ వైఖరిప్రారంభ కేంద్రకంలో కూలంబ్ మరియు ఉపరితల శక్తి E k/E p. ఈ నిష్పత్తి, క్రమంగా, పెరుగుతున్న డివిజన్ పరామితి Z 2 /A (7.3) తో పెరుగుతుంది. న్యూక్లియస్ బరువైనది, ది తక్కువ ఎత్తువిచ్ఛిత్తి అవరోధం H, విచ్ఛిత్తి పరామితి నుండి, Z A కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఊహిస్తే, పెరుగుతున్న ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో పెరుగుతుంది:

E k /E p = (a 3 Z 2)/(a 2 A) ~ A.

(7.6)

అందువల్ల, అణు విచ్ఛిత్తికి కారణమయ్యే భారీ కేంద్రకాలు సాధారణంగా తక్కువ శక్తిని అందించాలి.
విచ్ఛిత్తి అవరోధం యొక్క ఎత్తు 2E p – E k = 0 (7.5) వద్ద అదృశ్యమవుతుంది. ఈ విషయంలో

2E p /E k = 2(a 2 A)/(a 3 Z 2),

Z 2 /A = 2a 2 /(a 3 Z 2) ≈ 49.

అందువల్ల, చుక్కల నమూనా ప్రకారం, Z 2 /A > 49తో ఉన్న కేంద్రకాలు ప్రకృతిలో ఉండవు, ఎందుకంటే అవి దాదాపు తక్షణమే, 10-22 సెకన్ల క్రమమైన అణు సమయంలో, ఆకస్మికంగా రెండు శకలాలుగా విభజించబడాలి. సంభావ్య అవరోధం H యొక్క ఆకారం మరియు ఎత్తు యొక్క ఆధారపడటం, అలాగే Z 2 /A పరామితి విలువపై విచ్ఛిత్తి శక్తి అంజీర్‌లో చూపబడ్డాయి. 7.3

అన్నం. 7.3 Z 2 /A పరామితి యొక్క వివిధ విలువలలో సంభావ్య అవరోధం మరియు విచ్ఛిత్తి శక్తి E యొక్క ఆకారం మరియు ఎత్తు యొక్క రేడియల్ ఆధారపడటం. పై నిలువు అక్షంవిలువ E p + E k ప్లాట్ చేయబడింది.

Z 2 /Aతో కేంద్రకాల యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి< 49, для которых высота барьера H не равна нулю, с точки зрения శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్రంఅసాధ్యం. అయినప్పటికీ, క్వాంటం మెకానిక్స్‌లో సొరంగం ప్రభావం వల్ల ఇటువంటి విచ్ఛిత్తి సాధ్యమవుతుంది - విచ్ఛిత్తి శకలాలు సంభావ్య అవరోధం ద్వారా వెళ్ళడం. దానినే స్పాంటేనియస్ ఫిషన్ అంటారు. పెరుగుతున్న విచ్ఛిత్తి పరామితి Z 2 /Aతో ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి సంభావ్యత పెరుగుతుంది, అనగా, విచ్ఛిత్తి అవరోధం యొక్క ఎత్తు తగ్గుతుంది. సాధారణంగా, T 1/2 > 10 21 సంవత్సరాల నుండి 260 Rf కోసం 232 Th నుండి 0.3 s వరకు తేలికైన నుండి బరువైన న్యూక్లియైలకు కదులుతున్నప్పుడు ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి కాలం తగ్గుతుంది.
Z 2/Aతో న్యూక్లియైల బలవంతపు విచ్ఛిత్తి< 49 может быть вызвано их возбуждением фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, a частицами и другими частицами, если вносимая в ядро энергия достаточна для преодоления барьера деления.
న్యూట్రాన్ సంగ్రహణ సమయంలో ఏర్పడిన సమ్మేళనం న్యూక్లియస్ E* యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి యొక్క కనీస విలువ ఈ కేంద్రకం ε nలో న్యూట్రాన్ బైండింగ్ శక్తికి సమానం. టేబుల్ 7.1 న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ తర్వాత ఏర్పడిన Th, U మరియు Pu ఐసోటోప్‌ల కోసం అడ్డంకి ఎత్తు H మరియు న్యూట్రాన్ బైండింగ్ ఎనర్జీ ε n ను పోలుస్తుంది. న్యూట్రాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి కేంద్రకంలోని న్యూట్రాన్ల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. జత చేసే శక్తి కారణంగా, సరి న్యూట్రాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి బేసి న్యూట్రాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పట్టిక 7.1

విచ్ఛిత్తి అవరోధం ఎత్తు H, న్యూట్రాన్ బైండింగ్ శక్తి ε n

ఐసోటోప్	విచ్ఛిత్తి అవరోధం ఎత్తు H, MeV	ఐసోటోప్	న్యూట్రాన్ బైండింగ్ శక్తి ε n
232 వ	5.9	233వ	4.79
233 యు	5.5	234 యు	6.84
235 U	5.75	236 యు	6.55
238U	5.85	239U	4.80
239 పు	5.5	240 పు	6.53

విచ్ఛిత్తి యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం ఏమిటంటే, శకలాలు, ఒక నియమం వలె, కలిగి ఉంటాయి వివిధ ద్రవ్యరాశి. 235 U యొక్క అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తి విషయంలో, శకలాల ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి సగటున ~ 1.5గా ఉంటుంది. థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా 235 U యొక్క విచ్ఛిత్తి నుండి శకలాలు యొక్క భారీ పంపిణీ అంజీర్లో చూపబడింది. 7.4 అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తి కోసం, భారీ భాగం 139 ద్రవ్యరాశి సంఖ్యను కలిగి ఉంటుంది, కాంతి ఒకటి - 95. విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులలో A = 72 - 161 మరియు Z = 30 - 65 తో శకలాలు ఉన్నాయి. రెండు శకలాలుగా విచ్ఛిత్తికి సంభావ్యత సమాన ద్రవ్యరాశి సున్నా కాదు. 235 U థర్మల్ న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా విచ్ఛిత్తి చేయబడినప్పుడు, సుష్ట విచ్ఛిత్తి యొక్క సంభావ్యత A = 139 మరియు 95తో శకలాలుగా విచ్ఛిత్తి చేయబడిన అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తి విషయంలో కంటే దాదాపు మూడు ఆర్డర్‌ల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది.
న్యూక్లియస్ యొక్క షెల్ నిర్మాణం ద్వారా అసమాన విభజన వివరించబడింది. ప్రతి భాగం యొక్క న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క ప్రధాన భాగం అత్యంత స్థిరమైన మాయా అస్థిపంజరాన్ని ఏర్పరుచుకునే విధంగా కేంద్రకం విడిపోతుంది.
235 U న్యూక్లియస్ N/Z = 1.55లోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్యకు న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య నిష్పత్తి, అయితే శకలాల ద్రవ్యరాశి సంఖ్యకు దగ్గరగా ఉండే ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో స్థిరమైన ఐసోటోపుల కోసం, ఈ నిష్పత్తి 1.25 - 1.45. పర్యవసానంగా, విచ్ఛిత్తి శకలాలు న్యూట్రాన్‌లతో అధికంగా ఓవర్‌లోడ్ అవుతాయి మరియు తప్పనిసరిగా ఉండాలి
β - రేడియోధార్మికత. అందువల్ల, విచ్ఛిత్తి శకలాలు వరుసగా β - క్షీణతను అనుభవిస్తాయి మరియు ప్రాథమిక శకలం యొక్క ఛార్జ్ 4 - 6 యూనిట్ల ద్వారా మారవచ్చు. క్రింద 97 Kr రేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క సాధారణ గొలుసు ఉంది, 235 U యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఏర్పడిన శకలాలు ఒకటి:

ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్ల సంఖ్య నిష్పత్తి ఉల్లంఘన వలన ఏర్పడిన శకలాలు ఉత్తేజితం, స్థిరమైన న్యూక్లియైల లక్షణం, ప్రాంప్ట్ విచ్ఛిత్తి న్యూట్రాన్‌ల ఉద్గారం కారణంగా కూడా తొలగించబడుతుంది. ఈ న్యూట్రాన్లు ~ 10 -14 సెకన్ల కంటే తక్కువ సమయంలో కదిలే శకలాలు ద్వారా విడుదలవుతాయి. సగటున, ప్రతి విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో 2-3 ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయి. వారి శక్తి స్పెక్ట్రం గరిష్టంగా 1 MeVతో నిరంతరంగా ఉంటుంది. ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్ యొక్క సగటు శక్తి 2 MeVకి దగ్గరగా ఉంటుంది. ప్రతి విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్ల ఉద్గారాలు చేస్తుంది స్వీకరించడం సాధ్యంన్యూక్లియర్ ఫిషన్ చైన్ రియాక్షన్ వల్ల శక్తి.
థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా 235 U యొక్క అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తితో, ఒక కాంతి భాగం (A = 95) ≈ 100 MeV యొక్క గతి శక్తిని పొందుతుంది మరియు భారీ భాగం (A = 139) సుమారు 67 MeV యొక్క గతి శక్తిని పొందుతుంది. ఈ విధంగా, శకలాల యొక్క మొత్తం గతి శక్తి ≈ 167 MeV. మొత్తం శక్తిలో విభాగాలు ఈ విషయంలో 200 MeV ఉంది. అందువలన, మిగిలిన శక్తి (33 MeV) ఇతర విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల మధ్య పంపిణీ చేయబడుతుంది (న్యూట్రాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు β-క్షయం శకలాలు నుండి యాంటీన్యూట్రినోలు, శకలాలు మరియు వాటి క్షయం ఉత్పత్తులు నుండి γ-రేడియేషన్). థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా 235 U విచ్ఛిత్తి సమయంలో వివిధ ఉత్పత్తుల మధ్య విచ్ఛిత్తి శక్తి పంపిణీ టేబుల్ 7.2లో ఇవ్వబడింది.

పట్టిక 7.2

విచ్ఛిత్తి శక్తి పంపిణీ 235 U థర్మల్ న్యూట్రాన్లు

అణు విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు (NFP) 200 కంటే ఎక్కువ సంక్లిష్ట మిశ్రమం రేడియోధార్మిక ఐసోటోపులు 36 మూలకాలు (జింక్ నుండి గాడోలినియం వరకు). చాలా వరకు కార్యాచరణ స్వల్పకాలిక రేడియోన్యూక్లైడ్‌ల నుండి వస్తుంది. ఈ విధంగా, పేలుడు జరిగిన 7, 49 మరియు 343 రోజుల తర్వాత, పేలుడు జరిగిన ఒక గంట తర్వాత జరిగిన కార్యాచరణతో పోలిస్తే PYD కార్యాచరణ వరుసగా 10, 100 మరియు 1000 సార్లు తగ్గుతుంది. అత్యంత జీవశాస్త్రపరంగా ముఖ్యమైన రేడియోన్యూక్లైడ్ల దిగుబడి టేబుల్ 7.3లో ఇవ్వబడింది. PYNతో పాటు, రేడియోధార్మిక కాలుష్యం ప్రేరేపిత కార్యాచరణ (3 H, 14 C, 28 Al, 24 Na, 56 Mn, 59 Fe, 60 Co, మొదలైనవి) మరియు యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం యొక్క అవిభాజ్య భాగమైన రేడియోన్యూక్లైడ్‌ల వల్ల కలుగుతుంది. థర్మో సమయంలో ప్రేరేపిత కార్యాచరణ పాత్ర అణు పేలుళ్లు.

పట్టిక 7.3

అణు విస్ఫోటనం నుండి కొన్ని విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల విడుదల

రేడియోన్యూక్లైడ్	సగం జీవితం	ఒక్కో విభాగానికి అవుట్‌పుట్, %	1 Mt చొప్పున కార్యాచరణ, 10 15 Bq
89 శ్రీ	50.5 రోజులు.	2.56	590
90 Sr	29.12 సంవత్సరాలు	3.5	3.9
95 Zr	65 రోజులు	5.07	920
103 రూ	41 రోజులు	5.2	1500
106 రూ	365 రోజులు	2.44	78
131 I	8.05 రోజులు	2.9	4200
136 సి.లు	13.2 రోజులు	0.036	32
137 సి	30 సంవత్సరాలు	5.57	5.9
140 బా	12.8 రోజులు	5.18	4700
141 సి.లు	32.5 రోజులు.	4.58	1600
144 సి.లు	288 రోజులు	4.69	190
3 హెచ్	12.3 సంవత్సరాలు	0.01	2.6·10 -2

వాతావరణంలో అణు విస్ఫోటనాల సమయంలో, అవపాతంలో గణనీయమైన భాగం (భూమి పేలుళ్లకు 50% వరకు) పరీక్షా ప్రాంతానికి సమీపంలో వస్తుంది. కొన్ని రేడియోధార్మిక పదార్థాలు వాతావరణం యొక్క దిగువ భాగంలో నిలుపబడతాయి మరియు గాలి ప్రభావంతో తరలించబడతాయి దూరాలు, దాదాపు అదే అక్షాంశంలో మిగిలి ఉంది. దాదాపు ఒక నెలపాటు గాలిలో ఉండి, ఈ కదలిక సమయంలో రేడియోధార్మిక పదార్థాలు క్రమంగా భూమిపైకి వస్తాయి. చాలా వరకు రేడియోన్యూక్లైడ్‌లు స్ట్రాటో ఆవరణలోకి (10-15 కి.మీ ఎత్తు వరకు) విడుదలవుతాయి, ఇక్కడ అవి ప్రపంచవ్యాప్తంగా వెదజల్లబడతాయి మరియు చాలా వరకు విచ్ఛిన్నమవుతాయి.
అణు రియాక్టర్ల యొక్క వివిధ నిర్మాణ అంశాలు దశాబ్దాలుగా అత్యంత చురుకుగా ఉన్నాయి (టేబుల్ 7.4)

పట్టిక 7.4

మూడు సంవత్సరాల ఆపరేషన్ తర్వాత రియాక్టర్ నుండి తొలగించబడిన ఇంధన మూలకాలలోని ప్రధాన విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల యొక్క నిర్దిష్ట కార్యాచరణ విలువలు (Bq/t యురేనియం).

రేడియోన్యూక్లైడ్	0	1 రోజు	120 రోజులు	1 సంవత్సరం		10 సంవత్సరాల
85 Kr	5. 78· 10 14	5. 78· 10 14	5. 66· 10 14	5. 42· 10 14	4. 7· 10 14	3. 03· 10 14
89 శ్రీ	4. 04· 10 16	3. 98· 10 16	5. 78· 10 15	2. 7· 10 14	1. 2· 10 10
90 Sr	3. 51· 10 15	3. 51· 10 15	3. 48· 10 15	3. 43· 10 15	3. 26· 10 15	2. 75· 10 15
95 Zr	7. 29· 10 16	7. 21· 10 16	1. 99· 10 16	1. 4· 10 15	5. 14· 10 11
95 Nb	7. 23· 10 16	7. 23· 10 16	3. 57· 10 16	3. 03· 10 15	1. 14· 10 12
103 రూ	7. 08· 10 16	6. 95· 10 16	8. 55· 10 15	1. 14· 10 14	2. 97· 10 8
106 రూ	2. 37· 10 16	2. 37· 10 16	1. 89· 10 16	1. 19· 10 16	3. 02· 10 15	2. 46· 10 13
131 I	4. 49· 10 16	4. 19· 10 16	1. 5· 10 12	1. 01· 10 3
134 సి	7. 50· 10 15	7. 50· 10 15	6. 71· 10 15	5. 36· 10 15	2. 73· 10 15	2. 6· 10 14
137 సి	4. 69· 10 15	4. 69· 10 15	4. 65· 10 15	4. 58· 10 15	4. 38· 10 15	3. 73· 10 15
140 బా	7. 93· 10 16	7. 51· 10 16	1. 19· 10 14	2. 03· 10 8
140 లా	8. 19· 10 16	8. 05· 10 16	1. 37· 10 14	2. 34· 10 8
141 సె	7. 36· 10 16	7. 25· 10 16	5. 73· 10 15	3. 08· 10 13	5. 33· 10 6
144 సె	5. 44· 10 16	5. 44· 10 16	4. 06· 10 16	2. 24· 10 16	3. 77· 10 15	7. 43· 10 12
143 PM	6. 77· 10 16	6. 70· 10 16	1. 65· 10 14	6. 11· 10 8
147 PM	7. 05·10 15	7. 05· 10 15	6. 78· 10 15	5. 68· 10 15	3. 35· 10 14

తరగతి

పాఠం సంఖ్య 42-43

చైన్ రియాక్షన్యురేనియం కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి. అణు శక్తి మరియు జీవావరణ శాస్త్రం. రేడియోధార్మికత. సగం జీవితం.

అణు ప్రతిచర్యలు

అణు ప్రతిచర్య అనేది పరస్పర చర్య పరమాణు కేంద్రకంమరొక కెర్నల్‌తో లేదా ప్రాథమిక కణం, న్యూక్లియస్ యొక్క కూర్పు మరియు నిర్మాణంలో మార్పు మరియు ద్వితీయ కణాలు లేదా γ క్వాంటా విడుదలతో పాటు.

అణు ప్రతిచర్యల ఫలితంగా, సహజ పరిస్థితులలో భూమిపై కనిపించని కొత్త రేడియోధార్మిక ఐసోటోపులు ఏర్పడతాయి.

అణు క్షయం ఉత్పత్తులలో ప్రోటాన్‌లను గుర్తించే ప్రయోగాలలో 1919లో E. రూథర్‌ఫోర్డ్ మొదటి అణు ప్రతిచర్యను నిర్వహించాడు (§ 9.5 చూడండి). రూథర్‌ఫోర్డ్ ఆల్ఫా కణాలతో నైట్రోజన్ పరమాణువులపై బాంబు దాడి చేశాడు. కణాలు ఢీకొన్నప్పుడు, అణు ప్రతిచర్య సంభవించింది, ఈ క్రింది పథకం ప్రకారం కొనసాగుతుంది:

అణు ప్రతిచర్యల సమయంలో అనేక పరిరక్షణ చట్టాలు: ప్రేరణ, శక్తి, కోణీయ మొమెంటం, ఛార్జ్. వీటితో పాటు సాంప్రదాయ చట్టాలుఅణు ప్రతిచర్యలలో పరిరక్షణ అని పిలవబడే పరిరక్షణ చట్టం బేరియన్ ఛార్జ్(అంటే, న్యూక్లియోన్ల సంఖ్య - ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు). అణు మరియు కణ భౌతిక శాస్త్రానికి సంబంధించిన అనేక ఇతర పరిరక్షణ చట్టాలు కూడా ఉన్నాయి.

ఫాస్ట్ చార్జ్డ్ పార్టికల్స్ (ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు, α-పార్టికల్స్, అయాన్లు)తో అణువులను పేల్చినప్పుడు అణు ప్రతిచర్యలు సంభవించవచ్చు. ఈ రకమైన మొదటి ప్రతిచర్య 1932లో యాక్సిలరేటర్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక-శక్తి ప్రోటాన్‌లను ఉపయోగించి నిర్వహించబడింది:

ఇక్కడ M A మరియు M B ప్రారంభ ఉత్పత్తుల ద్రవ్యరాశి, M C మరియు M D అనేది తుది ప్రతిచర్య ఉత్పత్తుల ద్రవ్యరాశి. పరిమాణాన్ని ΔM అంటారు సామూహిక లోపం. అణు ప్రతిచర్యలు విడుదల (Q > 0) లేదా శక్తి శోషణతో సంభవించవచ్చు (Q< 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, которая называется порогом реакции.

అణు ప్రతిచర్య సానుకూల శక్తి ఉత్పత్తిని కలిగి ఉండటానికి, నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తిప్రారంభ ఉత్పత్తుల యొక్క కేంద్రకాలలోని న్యూక్లియోన్‌లు తుది ఉత్పత్తుల కేంద్రకాలలోని న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తి కంటే తక్కువగా ఉండాలి. అంటే ΔM విలువ తప్పనిసరిగా సానుకూలంగా ఉండాలి.

ప్రాథమికంగా రెండు సాధ్యమే వివిధ మార్గాలువిముక్తి అణు శక్తి.

1. భారీ కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి. α- లేదా β-కణాల ఉద్గారంతో కూడిన కేంద్రకాల రేడియోధార్మిక క్షయం వలె కాకుండా, విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యలు ఒక ప్రక్రియ, దీనిలో అస్థిర కేంద్రకం పోల్చదగిన ద్రవ్యరాశి యొక్క రెండు పెద్ద శకలాలుగా విభజించబడింది.

1939లో, జర్మన్ శాస్త్రవేత్తలు O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్ యురేనియం కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తిని కనుగొన్నారు. ఫెర్మీ ప్రారంభించిన పరిశోధనను కొనసాగిస్తూ, యురేనియంను న్యూట్రాన్‌లతో పేల్చినప్పుడు, ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మధ్య భాగం యొక్క మూలకాలు ఉత్పన్నమవుతాయని వారు నిర్ధారించారు - బేరియం (Z = 56), క్రిప్టాన్ (Z = 36) యొక్క రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు.

యురేనియం రెండు ఐసోటోపుల రూపంలో ప్రకృతిలో ఏర్పడుతుంది: (99.3%) మరియు (0.7%). న్యూట్రాన్లచే బాంబు దాడి చేసినప్పుడు, రెండు ఐసోటోపుల కేంద్రకాలు రెండు శకలాలుగా విడిపోతాయి. ఈ సందర్భంలో, విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య నెమ్మదిగా (థర్మల్) న్యూట్రాన్‌లతో చాలా తీవ్రంగా జరుగుతుంది, అయితే న్యూక్లియైలు 1 MeV క్రమ శక్తితో వేగవంతమైన న్యూట్రాన్‌లతో మాత్రమే విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యలోకి ప్రవేశిస్తాయి.

అణుశక్తికి ప్రధాన ఆసక్తి కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య, ఈ కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా సుమారుగా 90 నుండి 145 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలను కలిగి ఉన్న 100 విభిన్న ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి. ఈ కేంద్రకం యొక్క రెండు సాధారణ విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యలు:

న్యూట్రాన్ ప్రారంభించిన అణు విచ్ఛిత్తి కొత్త న్యూట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుందని గమనించండి, అది ఇతర కేంద్రకాలలో విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యలకు కారణమవుతుంది. యురేనియం-235 కేంద్రకాల యొక్క విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు బేరియం, జినాన్, స్ట్రోంటియం, రుబిడియం మొదలైన ఇతర ఐసోటోప్‌లు కూడా కావచ్చు.

ఒక యురేనియం కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే గతిశక్తి అపారమైనది - సుమారు 200 MeV. అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తిని ఉపయోగించి అంచనా వేయవచ్చు నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తిన్యూక్లియస్‌లోని న్యూక్లియాన్‌లు. ద్రవ్యరాశి సంఖ్య A ≈ 240 ఉన్న కేంద్రకాలలోని న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తి సుమారు 7.6 MeV/న్యూక్లియోన్, అయితే A = 90–145 ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు కలిగిన న్యూక్లియైలలో నిర్దిష్ట శక్తి సుమారు 8.5 MeV/న్యూక్లియాన్. పర్యవసానంగా, యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తి 0.9 MeV/న్యూక్లియోన్ లేదా యురేనియం పరమాణువుకు దాదాపు 210 MeV యొక్క క్రమం యొక్క శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. 1 గ్రా యురేనియంలో ఉన్న అన్ని కేంద్రకాల యొక్క పూర్తి విచ్ఛిత్తి 3 టన్నుల బొగ్గు లేదా 2.5 టన్నుల నూనె యొక్క దహనం వలె అదే శక్తిని విడుదల చేస్తుంది.

యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు అస్థిరంగా ఉంటాయి ఎందుకంటే అవి గణనీయమైన అదనపు న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి. నిజానికి, భారీ కేంద్రకాల కోసం N / Z నిష్పత్తి 1.6 (Fig. 9.6.2) క్రమంలో ఉంటుంది, 90 నుండి 145 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు కలిగిన న్యూక్లియైలకు ఈ నిష్పత్తి 1.3–1.4 క్రమంలో ఉంటుంది. అందువల్ల, ఫ్రాగ్మెంట్ న్యూక్లియైలు వరుస β – -క్షీణాల శ్రేణికి లోనవుతాయి, దీని ఫలితంగా న్యూక్లియస్‌లోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది మరియు స్థిరమైన కేంద్రకం ఏర్పడే వరకు న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య తగ్గుతుంది.

యురేనియం-235 న్యూక్లియస్ విచ్ఛిత్తి జరిగినప్పుడు, ఇది న్యూట్రాన్‌తో ఢీకొనడం వల్ల 2 లేదా 3 న్యూట్రాన్‌లు విడుదలవుతాయి. అనుకూలమైన పరిస్థితులలో, ఈ న్యూట్రాన్లు ఇతర యురేనియం కేంద్రకాలను తాకి వాటిని విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతాయి. ఈ దశలో, 4 నుండి 9 న్యూట్రాన్లు కనిపిస్తాయి, యురేనియం న్యూక్లియైల యొక్క కొత్త క్షీణతలకు కారణమవుతాయి. అటువంటి హిమపాతం వంటి ప్రక్రియను చైన్ రియాక్షన్ అంటారు. అభివృద్ధి పథకం చైన్ రియాక్షన్యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి అంజీర్‌లో చూపబడింది. 9.8.1

మూర్తి 9.8.1. చైన్ రియాక్షన్ అభివృద్ధి రేఖాచిత్రం.

గొలుసు ప్రతిచర్య సంభవించడానికి, పిలవబడేది అవసరం న్యూట్రాన్ గుణకార కారకంఒకటి కంటే ఎక్కువ. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ప్రతి తదుపరి తరంలో మునుపటి కంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్లు ఉండాలి. గుణకారం గుణకం ప్రతి ప్రాథమిక చర్యలో ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్ల సంఖ్య ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, ప్రతిచర్య సంభవించే పరిస్థితుల ద్వారా కూడా నిర్ణయించబడుతుంది - కొన్ని న్యూట్రాన్లు ఇతర కేంద్రకాల ద్వారా గ్రహించబడతాయి లేదా ప్రతిచర్య జోన్‌ను వదిలివేయవచ్చు. యురేనియం-235 కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్‌లు అదే యురేనియం యొక్క కేంద్రకాలను మాత్రమే విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతాయి, ఇది సహజ యురేనియంలో 0.7% మాత్రమే ఉంటుంది. చైన్ రియాక్షన్‌ని ప్రారంభించడానికి ఈ ఏకాగ్రత సరిపోదు. ఐసోటోప్ న్యూట్రాన్‌లను కూడా గ్రహించగలదు, అయితే ఇది చైన్ రియాక్షన్‌కు కారణం కాదు.

యురేనియం-235 యొక్క పెరిగిన కంటెంట్‌తో యురేనియంలో గొలుసు ప్రతిచర్య యురేనియం ద్రవ్యరాశి అని పిలవబడే దానికంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే అభివృద్ధి చెందుతుంది. క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి.యురేనియం యొక్క చిన్న ముక్కలలో, చాలా న్యూట్రాన్లు ఏ కేంద్రకాన్ని తాకకుండా బయటకు ఎగురుతాయి. స్వచ్ఛమైన యురేనియం-235 కోసం, క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి సుమారు 50 కిలోలు. యురేనియం యొక్క క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశిని పిలవబడే వాటిని ఉపయోగించడం ద్వారా అనేక సార్లు తగ్గించవచ్చు రిటార్డర్లున్యూట్రాన్లు. వాస్తవం ఏమిటంటే యురేనియం న్యూక్లియైల క్షయం సమయంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్లు చాలా ఎక్కువ వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు యురేనియం -235 కేంద్రకాల ద్వారా నెమ్మదిగా న్యూట్రాన్‌లను సంగ్రహించే సంభావ్యత వేగవంతమైన వాటి కంటే వందల రెట్లు ఎక్కువ. ఉత్తమ న్యూట్రాన్ మోడరేటర్ భారీ నీరు D 2 O. న్యూట్రాన్‌లతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు, సాధారణ నీరు కూడా భారీ నీరుగా మారుతుంది.

గ్రాఫైట్, దీని కేంద్రకాలు న్యూట్రాన్‌లను గ్రహించవు, మంచి మోడరేటర్ కూడా. డ్యూటెరియం లేదా కార్బన్ కేంద్రకాలతో సాగే పరస్పర చర్య సమయంలో, న్యూట్రాన్లు ఉష్ణ వేగానికి మందగిస్తాయి.

న్యూట్రాన్ మోడరేటర్ల ఉపయోగం మరియు న్యూట్రాన్‌లను ప్రతిబింబించే ప్రత్యేక బెరీలియం షెల్, క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశిని 250 గ్రాకి తగ్గించడం సాధ్యపడుతుంది.

IN అణు బాంబులుయురేనియం-235 యొక్క రెండు ముక్కలు, ప్రతి ఒక్కటి క్రిటికల్ కంటే కొంచెం తక్కువ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నప్పుడు, ఒక అనియంత్రిత న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ ఏర్పడుతుంది.

నియంత్రిత అణు విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యకు మద్దతు ఇచ్చే పరికరాన్ని అంటారు అణు(లేదా పరమాణువు) రియాక్టర్. స్లో న్యూట్రాన్‌లను ఉపయోగించి అణు రియాక్టర్ యొక్క రేఖాచిత్రం అంజీర్‌లో చూపబడింది. 9.8.2

మూర్తి 9.8.2. అణు రియాక్టర్ యొక్క రేఖాచిత్రం.

అణు ప్రతిచర్య రియాక్టర్ కోర్‌లో జరుగుతుంది, ఇది మోడరేటర్‌తో నిండి ఉంటుంది మరియు యురేనియం -235 (3% వరకు) అధిక కంటెంట్‌తో యురేనియం ఐసోటోపుల సుసంపన్నమైన మిశ్రమాన్ని కలిగి ఉన్న రాడ్‌ల ద్వారా చొచ్చుకుపోతుంది. కాడ్మియం లేదా బోరాన్ కలిగిన కంట్రోల్ రాడ్‌లు కోర్‌లోకి ప్రవేశపెడతారు, ఇవి న్యూట్రాన్‌లను తీవ్రంగా గ్రహిస్తాయి. కోర్లోకి రాడ్లను చొప్పించడం చైన్ రియాక్షన్ యొక్క వేగాన్ని నియంత్రించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

కోర్ పంప్ చేయబడిన శీతలకరణిని ఉపయోగించి చల్లబడుతుంది, ఇది నీరు లేదా తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన లోహం కావచ్చు (ఉదాహరణకు, సోడియం, ఇది 98 °C ద్రవీభవన స్థానం కలిగి ఉంటుంది). ఆవిరి జనరేటర్లో, శీతలకరణి బదిలీ అవుతుంది ఉష్ణ శక్తినీరు, ఆవిరిగా మార్చడం అధిక పీడన. ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్‌కు అనుసంధానించబడిన టర్బైన్‌కు ఆవిరి పంపబడుతుంది. టర్బైన్ నుండి, ఆవిరి కండెన్సర్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. రేడియేషన్ లీకేజీని నివారించడానికి, శీతలకరణి I మరియు ఆవిరి జనరేటర్ II సర్క్యూట్‌లు క్లోజ్డ్ సైకిల్స్‌లో పనిచేస్తాయి.

అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ యొక్క టర్బైన్ అనేది థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క రెండవ నియమానికి అనుగుణంగా ప్లాంట్ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించే హీట్ ఇంజిన్. ఆధునిక అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లు ఒక గుణకం కలిగి ఉంటాయి ఉపయోగకరమైన చర్యసుమారుగా సమానం కాబట్టి, 1000 MW విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి, రియాక్టర్ యొక్క థర్మల్ శక్తి 3000 MWకి చేరుకోవాలి. 2000 మెగావాట్లు కండెన్సర్‌ను చల్లబరిచే నీటి ద్వారా తప్పనిసరిగా తీసుకెళ్లాలి. ఇది సహజ రిజర్వాయర్ల స్థానిక వేడెక్కడం మరియు పర్యావరణ సమస్యల యొక్క తదుపరి ఆవిర్భావానికి దారితీస్తుంది.

అయితే, ప్రధాన సమస్యపూర్తి నిర్ధారించడానికి ఉంది రేడియేషన్ భద్రతఅణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో పనిచేసే వ్యక్తులు మరియు రియాక్టర్ కోర్‌లో పెద్ద మొత్తంలో పేరుకుపోయే రేడియోధార్మిక పదార్ధాల ప్రమాదవశాత్తు విడుదలలను నిరోధించడం. అణు రియాక్టర్లను అభివృద్ధి చేస్తున్నప్పుడు, ఈ సమస్యపై చాలా శ్రద్ధ వహిస్తారు. అయితే, కొన్ని అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో, ముఖ్యంగా పెన్సిల్వేనియా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ (USA, 1979) వద్ద ప్రమాదాలు జరిగిన తర్వాత చెర్నోబిల్ అణు విద్యుత్ కేంద్రం(1986), అణు శక్తి భద్రత సమస్య ముఖ్యంగా తీవ్రమైంది.

పైన వివరించిన స్లో న్యూట్రాన్‌లపై పనిచేసే అణు రియాక్టర్‌తో పాటు, మోడరేటర్ లేకుండా పనిచేసే రియాక్టర్‌లు వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లు. అటువంటి రియాక్టర్లలో, అణు ఇంధనం అనేది కనీసం 15% ఐసోటోప్‌ను కలిగి ఉన్న సుసంపన్నమైన మిశ్రమం, వాటి ఆపరేషన్ సమయంలో, యురేనియం-238 న్యూక్లియైలు, న్యూట్రాన్‌లను శోషించుకుంటూ, రెండు వరుస β ద్వారా ప్లూటోనియం కేంద్రకాలుగా రూపాంతరం చెందుతాయి. క్షీణిస్తుంది, అప్పుడు దీనిని ఉపయోగించవచ్చు అణు ఇంధనం:

అటువంటి రియాక్టర్ల పెంపకం కారకం 1.5 కి చేరుకుంటుంది, అంటే 1 కిలోల యురేనియం -235 కోసం 1.5 కిలోల ప్లూటోనియం పొందబడుతుంది. సంప్రదాయ రియాక్టర్లు కూడా ప్లూటోనియంను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, కానీ చాలా తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటాయి.

మొదటి అణు రియాక్టర్ 1942లో USAలో E. ఫెర్మీ నేతృత్వంలో నిర్మించబడింది. మన దేశంలో, మొదటి రియాక్టర్ 1946 లో I.V కుర్చటోవ్ నాయకత్వంలో నిర్మించబడింది.

2. థర్మోన్యూక్లియర్ ప్రతిచర్యలు. అణు శక్తిని విడుదల చేయడానికి రెండవ మార్గం సంలీన ప్రతిచర్యలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. కాంతి కేంద్రకాలు ఫ్యూజ్ మరియు కొత్త కేంద్రకం ఏర్పడినప్పుడు, పెద్ద మొత్తంలో శక్తిని విడుదల చేయాలి. ఇది ద్రవ్యరాశి సంఖ్య A (Fig. 9.6.1)కి వ్యతిరేకంగా నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తి యొక్క వక్రరేఖ నుండి చూడవచ్చు. సుమారు 60 ద్రవ్యరాశి సంఖ్య కలిగిన కేంద్రకాల వరకు, న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తి A పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది. కాబట్టి, A తో ఏదైనా కేంద్రకం యొక్క సంశ్లేషణ< 60 из более легких ядер должен сопровождаться выделением энергии. మొత్తం బరువుసంశ్లేషణ ప్రతిచర్య యొక్క ఉత్పత్తులు ఈ సందర్భంలో అసలు కణాల ద్రవ్యరాశి కంటే తక్కువగా ఉంటాయి.

కాంతి కేంద్రకాల యొక్క ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలు అంటారు థర్మోన్యూక్లియర్ ప్రతిచర్యలు,ఎందుకంటే అవి చాలా అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే జరుగుతాయి. రెండు కేంద్రకాలు ఫ్యూజన్ రియాక్షన్‌లోకి ప్రవేశించాలంటే, అవి వాటి విద్యుత్ వికర్షణను అధిగమించి 2·10 –15 మీటర్ల క్రమం యొక్క అణు శక్తుల దూరానికి చేరుకోవాలి. సానుకూల ఛార్జీలు. ఈ ప్రయోజనం కోసం, సగటు గతి శక్తి ఉష్ణ ఉద్యమంఅణువులు సంభావ్య శక్తిని అధిగమించాలి కూలంబ్ పరస్పర చర్య. దీనికి అవసరమైన T ఉష్ణోగ్రత గణన 10 8 –10 9 K క్రమానికి దారి తీస్తుంది. ఇది చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత. ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, పదార్ధం పూర్తిగా అయనీకరణ స్థితిలో ఉంటుంది, దీనిని పిలుస్తారు ప్లాస్మా.

న్యూక్లియోన్‌కు థర్మోన్యూక్లియర్ ప్రతిచర్యల సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క గొలుసు ప్రతిచర్యలలో విడుదలయ్యే నిర్దిష్ట శక్తి కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ. ఉదాహరణకు, డ్యూటెరియం మరియు ట్రిటియం కేంద్రకాల కలయిక ప్రతిచర్యలో

3.5 MeV/న్యూక్లియాన్ విడుదలైంది. మొత్తంమీద, ఈ ప్రతిచర్య 17.6 MeVని విడుదల చేస్తుంది. ఇది అత్యంత ఆశాజనకమైన థర్మోన్యూక్లియర్ ప్రతిచర్యలలో ఒకటి.

అమలు నియంత్రిత థర్మోన్యూక్లియర్ ప్రతిచర్యలుమానవాళికి కొత్త పర్యావరణ అనుకూలమైన మరియు ఆచరణాత్మకంగా తరగని శక్తిని ఇస్తుంది. అయినప్పటికీ, అధిక-అధిక ఉష్ణోగ్రతలను పొందడం మరియు ప్లాస్మాను ఒక బిలియన్ డిగ్రీలకు పరిమితం చేయడం అనేది నియంత్రిత ఉష్ణాన్ని అమలు చేసే మార్గంలో అత్యంత క్లిష్టమైన శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక పనిని సూచిస్తుంది. అణు విచ్చేదన.

పై ఈ పరిస్తితిలోసైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి మాత్రమే సాధించబడింది అనియంత్రిత కలయిక ప్రతిచర్యవి హైడ్రోజన్ బాంబు. వేడి, అణు సంలీనానికి అవసరమైనది, ఇక్కడ సంప్రదాయ యురేనియం లేదా ప్లూటోనియం బాంబు పేలుడు ఉపయోగించి సాధించబడుతుంది.

థర్మోన్యూక్లియర్ రియాక్షన్స్ చాలా ప్లే ముఖ్యమైన పాత్రవిశ్వం యొక్క పరిణామంలో. సూర్యుడు మరియు నక్షత్రాల రేడియేషన్ శక్తి థర్మోన్యూక్లియర్ మూలం.

రేడియోధార్మికత

తెలిసిన 2500 పరమాణు కేంద్రకాలలో దాదాపు 90% అస్థిరంగా ఉన్నాయి. ఒక అస్థిర కేంద్రకం ఆకస్మికంగా ఇతర కేంద్రకాలుగా రూపాంతరం చెందుతుంది, కణాలను విడుదల చేస్తుంది. కేంద్రకాల యొక్క ఈ లక్షణాన్ని అంటారు రేడియోధార్మికత. యు పెద్ద కెర్నలుఅణు శక్తుల ద్వారా న్యూక్లియాన్‌ల ఆకర్షణ మరియు ప్రోటాన్‌ల కూలంబ్ వికర్షణ మధ్య పోటీ కారణంగా అస్థిరత ఏర్పడుతుంది. ఛార్జ్ సంఖ్య Z > 83 మరియు ద్రవ్యరాశి సంఖ్య A > 209తో స్థిరమైన కేంద్రకాలు లేవు. అయితే Z మరియు A సంఖ్యల యొక్క గణనీయంగా తక్కువ విలువలు కలిగిన పరమాణు కేంద్రకాలు కూడా న్యూట్రాన్‌ల కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్‌లను కలిగి ఉంటే రేడియోధార్మికతను కలిగి ఉంటాయి. అప్పుడు అస్థిరత అనేది కూలంబ్ ఇంటరాక్షన్ ఎనర్జీ యొక్క అదనపు కారణంగా ఏర్పడుతుంది. ప్రోటాన్ల సంఖ్య కంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉండే న్యూక్లియైలు న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశి ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశిని మించిపోవడం వల్ల అస్థిరంగా మారతాయి. న్యూక్లియస్ యొక్క ద్రవ్యరాశి పెరుగుదల దాని శక్తి పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది.

రేడియోధార్మికత యొక్క దృగ్విషయాన్ని 1896లో ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త A. బెక్వెరెల్ కనుగొన్నారు, యురేనియం లవణాలు తెలియని రేడియేషన్‌ను విడుదల చేస్తాయి, ఇవి కాంతికి అపారదర్శకమైన అడ్డంకులను చొచ్చుకుపోతాయి మరియు ఫోటోగ్రాఫిక్ ఎమల్షన్ నల్లబడటానికి కారణమవుతాయి. రెండు సంవత్సరాల తరువాత, ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు M. మరియు P. క్యూరీ థోరియం యొక్క రేడియోధార్మికతను కనుగొన్నారు మరియు పొలోనియం మరియు రేడియం అనే రెండు కొత్త రేడియోధార్మిక మూలకాలను కనుగొన్నారు.

తరువాతి సంవత్సరాల్లో, E. రూథర్‌ఫోర్డ్ మరియు అతని విద్యార్థులతో సహా అనేక మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు రేడియోధార్మిక రేడియేషన్ స్వభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు. రేడియోధార్మిక కేంద్రకాలు మూడు రకాల కణాలను విడుదల చేయగలవని కనుగొనబడింది: సానుకూలంగా మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన మరియు తటస్థంగా. ఈ మూడు రకాల రేడియేషన్‌లను α-, β- మరియు γ-రేడియేషన్ అని పిలుస్తారు. అంజీర్లో. 9.7.1 మిమ్మల్ని గుర్తించడానికి అనుమతించే ప్రయోగాత్మక రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది సంక్లిష్ట కూర్పురేడియోధార్మిక రేడియేషన్. అయస్కాంత క్షేత్రంలో, α- మరియు β-కిరణాలు విచలనాలను అనుభవిస్తాయి ఎదురుగా, మరియు β-కిరణాలు చాలా ఎక్కువగా విచలనం చెందుతాయి. అయస్కాంత క్షేత్రంలో γ-కిరణాలు అస్సలు విక్షేపం చెందవు.

ఈ మూడు రకాల రేడియోధార్మిక వికిరణాలు పదార్థం యొక్క పరమాణువులను అయనీకరణం చేసే సామర్థ్యంలో మరియు అందువల్ల వాటి చొచ్చుకొనిపోయే సామర్థ్యంలో ఒకదానికొకటి చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి. α-రేడియేషన్ అతి తక్కువ చొచ్చుకుపోయే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. వద్ద గాలిలో సాధారణ పరిస్థితులుα-కిరణాలు అనేక సెంటీమీటర్ల దూరం ప్రయాణిస్తాయి. β-కిరణాలు పదార్థం ద్వారా చాలా తక్కువగా శోషించబడతాయి. వారు అనేక మిల్లీమీటర్ల మందపాటి అల్యూమినియం పొర గుండా వెళ్ళగలుగుతారు. γ-కిరణాలు 5-10 సెంటీమీటర్ల మందపాటి సీసం పొర గుండా వెళ్ళే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

20వ శతాబ్దపు రెండవ దశాబ్దంలో, E. రూథర్‌ఫోర్డ్ పరమాణువుల అణు నిర్మాణాన్ని కనుగొన్న తర్వాత, రేడియోధార్మికత అనేది దృఢంగా నిర్ధారించబడింది. పరమాణు కేంద్రకాల యొక్క ఆస్తి. α-కిరణాలు α-కణాల ప్రవాహాన్ని సూచిస్తాయని అధ్యయనాలు చెబుతున్నాయి - హీలియం న్యూక్లియైలు, β-కిరణాలు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం, γ-కిరణాలు తక్కువ-తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సూచిస్తాయి. విద్యుదయస్కాంత వికిరణంఅతి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యంతో λ< 10 –10 м и вследствие этого – ярко выраженными కార్పస్కులర్ లక్షణాలు, అంటే, ఇది కణాల ప్రవాహం - γ-క్వాంటా.

ఆల్ఫా క్షయం. ఆల్ఫా క్షయం అనేది ప్రోటాన్ల సంఖ్యతో Z మరియు న్యూట్రాన్లు Nతో కూడిన పరమాణు కేంద్రకం యొక్క ఆకస్మిక పరివర్తన, ప్రోటాన్ల సంఖ్య Z – 2 మరియు న్యూట్రాన్లు N – 2 కలిగి ఉన్న మరొక (కుమార్తె) కేంద్రకం. ఈ సందర్భంలో, ఒక α కణం విడుదల అవుతుంది - హీలియం అణువు యొక్క కేంద్రకం. అటువంటి ప్రక్రియకు ఉదాహరణ రేడియం యొక్క α-క్షయం:

రేడియం పరమాణువుల కేంద్రకాల ద్వారా విడుదలయ్యే ఆల్ఫా రేణువులను భారీ మూలకాల కేంద్రకాల ద్వారా వెదజల్లే ప్రయోగాలలో రూథర్‌ఫోర్డ్ ఉపయోగించారు. రేడియం కేంద్రకాల యొక్క α-క్షయం సమయంలో విడుదలయ్యే α-కణాల వేగం, అయస్కాంత క్షేత్రంలో పథం యొక్క వక్రత నుండి కొలుస్తారు, ఇది సుమారుగా 1.5 10 7 m/s, మరియు సంబంధిత గతి శక్తి దాదాపు 7.5 10 –13 J ( సుమారు 4. 8 MeV). ఈ విలువను సులభంగా నిర్ణయించవచ్చు తెలిసిన విలువలుతల్లి మరియు కుమార్తె కేంద్రకాలు మరియు హీలియం న్యూక్లియస్ యొక్క ద్రవ్యరాశి. తప్పించుకునే α-కణం యొక్క వేగం అపారమైనప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికీ కాంతి వేగంలో 5% మాత్రమే, కాబట్టి లెక్కించేటప్పుడు, మీరు గతి శక్తి కోసం సాపేక్ష రహిత వ్యక్తీకరణను ఉపయోగించవచ్చు.

రేడియోధార్మిక పదార్ధం అనేక వివిక్త శక్తులతో ఆల్ఫా కణాలను విడుదల చేయగలదని పరిశోధనలో తేలింది. న్యూక్లియైలు పరమాణువుల వలె వివిధ ఉత్తేజిత స్థితులలో ఉండవచ్చని ఇది వివరించబడింది. కుమార్తె న్యూక్లియస్ α క్షయం సమయంలో ఈ ఉత్తేజిత స్థితులలో ఒకదానిలో ముగుస్తుంది. ఈ కేంద్రకం భూమి స్థితికి మారినప్పుడు, γ-క్వాంటం విడుదల అవుతుంది. రెండు విలువలతో α-కణాల ఉద్గారంతో రేడియం యొక్క α-క్షయం యొక్క పథకం గతి శక్తులుఅంజీర్లో చూపబడింది. 9.7.2

అందువలన, న్యూక్లియై యొక్క α-క్షయం అనేక సందర్భాల్లో γ-రేడియేషన్‌తో కలిసి ఉంటుంది.

α-క్షయం సిద్ధాంతంలో, రెండు ప్రోటాన్‌లు మరియు రెండు న్యూట్రాన్‌లతో కూడిన సమూహాలు, అంటే α-కణం, కేంద్రకాల లోపల ఏర్పడవచ్చని భావించబడుతుంది. తల్లి కేంద్రకం α-కణాలకు సంబంధించినది సంభావ్య రంధ్రం, ఇది పరిమితం సంభావ్య అవరోధం . కేంద్రకంలోని α కణం యొక్క శక్తి ఈ అడ్డంకిని అధిగమించడానికి సరిపోదు (Fig. 9.7.3). న్యూక్లియస్ నుండి ఆల్ఫా కణం యొక్క నిష్క్రమణ క్వాంటం మెకానికల్ దృగ్విషయం కారణంగా మాత్రమే సాధ్యమవుతుంది సొరంగం ప్రభావం . ప్రకారం క్వాంటం మెకానిక్స్, సంభావ్య అవరోధం కింద ఒక కణం వెళ్లే సున్నా కాని సంభావ్యత ఉంది. టన్నెలింగ్ యొక్క దృగ్విషయం ప్రకృతిలో సంభావ్యత.

బీటా క్షయం.బీటా క్షయం సమయంలో, న్యూక్లియస్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ బయటకు వస్తుంది. న్యూక్లియైల లోపల ఎలక్ట్రాన్లు ఉండవు (చూడండి § 9.5) న్యూట్రాన్‌ను ప్రోటాన్‌గా మార్చడం వల్ల బీటా క్షయం సమయంలో ఉత్పన్నమవుతుంది; ఈ ప్రక్రియ న్యూక్లియస్ లోపల మాత్రమే కాకుండా, ఉచిత న్యూట్రాన్లతో కూడా సంభవించవచ్చు. ఉచిత న్యూట్రాన్ యొక్క సగటు జీవితకాలం సుమారు 15 నిమిషాలు. క్షయం సమయంలో, న్యూట్రాన్ ప్రోటాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్‌గా మారుతుంది

న్యూట్రాన్ క్షీణత ఫలితంగా ప్రోటాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ యొక్క మొత్తం శక్తి న్యూట్రాన్ శక్తి కంటే తక్కువగా ఉన్నందున, ఈ ప్రక్రియలో శక్తి పరిరక్షణ చట్టం యొక్క స్పష్టమైన ఉల్లంఘన ఉందని కొలతలు చూపించాయి. 1931లో, డబ్ల్యు. పౌలి న్యూట్రాన్ క్షయం సమయంలో, సున్నా ద్రవ్యరాశి మరియు ఛార్జ్‌తో కూడిన మరొక కణం విడుదల చేయబడుతుందని, ఇది శక్తిలో కొంత భాగాన్ని తీసివేస్తుందని సూచించాడు. కొత్త కణంపేరు వచ్చింది న్యూట్రినో(చిన్న న్యూట్రాన్). న్యూట్రినో యొక్క ఛార్జ్ మరియు ద్రవ్యరాశి లేకపోవడం వల్ల, ఈ కణం పదార్థం యొక్క పరమాణువులతో చాలా బలహీనంగా సంకర్షణ చెందుతుంది, కాబట్టి దీనిని ప్రయోగంలో గుర్తించడం చాలా కష్టం. న్యూట్రినోల అయనీకరణ సామర్థ్యం చాలా చిన్నది, గాలిలో ఒక అయనీకరణ సంఘటన సుమారు 500 కి.మీ. ఈ కణం 1953లో మాత్రమే కనుగొనబడింది. ఇప్పుడు అనేక రకాల న్యూట్రినోలు ఉన్నాయని తెలిసింది. న్యూట్రాన్ యొక్క క్షయం సమయంలో, ఒక కణం ఉత్పత్తి అవుతుంది, దీనిని పిలుస్తారు ఎలక్ట్రాన్ యాంటీన్యూట్రినో. ఇది గుర్తుతో సూచించబడుతుంది కాబట్టి, న్యూట్రాన్ క్షయం ప్రతిచర్య ఇలా వ్రాయబడుతుంది

β-క్షయం సమయంలో కేంద్రకాల లోపల ఇదే విధమైన ప్రక్రియ జరుగుతుంది. ఒక ఎలక్ట్రాన్ క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది అణు న్యూట్రాన్లు, వెంటనే "తల్లిదండ్రుల ఇల్లు" (కోర్) నుండి విసిరివేయబడుతుంది అపారమైన వేగం, ఇది కాంతి వేగం నుండి కేవలం ఒక శాతం మాత్రమే తేడా ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్, న్యూట్రినో మరియు కుమార్తె కేంద్రకం మధ్య β-క్షయం సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి యొక్క పంపిణీ యాదృచ్ఛికంగా ఉంటుంది కాబట్టి, β-ఎలక్ట్రాన్లు విస్తృత పరిధిలో వేర్వేరు వేగాలను కలిగి ఉంటాయి.

β-క్షయం సమయంలో, ఛార్జ్ సంఖ్య Z ఒకటి పెరుగుతుంది, కానీ ద్రవ్యరాశి సంఖ్య A మారదు. కుమార్తె న్యూక్లియస్ మూలకం యొక్క ఐసోటోపులలో ఒకదానికి కేంద్రకం అవుతుంది, క్రమ సంఖ్యఇది ఆవర్తన పట్టికలో అసలు కేంద్రకం యొక్క ఆర్డినల్ సంఖ్య కంటే ఒకటి ఎక్కువగా ఉంటుంది. β-క్షయం యొక్క విలక్షణ ఉదాహరణ యురేనియం యొక్క α-క్షయం ఫలితంగా పల్లాడియంగా థోరియం ఐసోటోన్ రూపాంతరం చెందడం.

గామా క్షయం. α- మరియు β-రేడియోయాక్టివిటీ కాకుండా, న్యూక్లియైల యొక్క γ-రేడియోయాక్టివిటీ కేంద్రకం యొక్క అంతర్గత నిర్మాణంలో మార్పుతో సంబంధం కలిగి ఉండదు మరియు ఛార్జ్ లేదా ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలలో మార్పుతో కలిసి ఉండదు. α- మరియు β-క్షయం సమయంలో, కుమార్తె కేంద్రకం కొంత ఉత్తేజిత స్థితిలో మరియు అధిక శక్తిని కలిగి ఉండవచ్చు. ఉద్వేగభరితమైన స్థితి నుండి భూమి స్థితికి కేంద్రకం యొక్క పరివర్తన ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ γ క్వాంటా ఉద్గారాలతో కూడి ఉంటుంది, దీని శక్తి అనేక MeVలను చేరుకోగలదు.

రేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క చట్టం. ఏదైనా నమూనాలో రేడియోధార్మిక పదార్థంభారీ సంఖ్యలో రేడియోధార్మిక అణువులను కలిగి ఉంటుంది. రేడియోధార్మిక క్షయం ప్రకృతిలో యాదృచ్ఛికంగా ఉంటుంది మరియు బాహ్య పరిస్థితులపై ఆధారపడదు కాబట్టి, క్షీణించని సంఖ్య N(t)లో తగ్గుదల చట్టం ఈ క్షణం లోసమయం t న్యూక్లియైలు ముఖ్యమైనవిగా పనిచేస్తాయి గణాంక లక్షణంరేడియోధార్మిక క్షయం ప్రక్రియ.

క్షీణించని న్యూక్లియై N(t) సంఖ్యను ΔN ద్వారా స్వల్ప వ్యవధిలో Δt మార్చనివ్వండి< 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, что число распадов будет пропорционально количеству ядер N(t) и промежутку времени Δt:

అనుపాత గుణకం λ అనేది సమయం Δt = 1 sలో అణు క్షయం యొక్క సంభావ్యత. ఈ ఫార్ములా అంటే ఫంక్షన్ N(t) యొక్క మార్పు రేటు నేరుగా ఫంక్షన్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ఇక్కడ N 0 అనేది t = 0 వద్ద రేడియోధార్మిక కేంద్రకాల యొక్క ప్రారంభ సంఖ్య. τ = 1 / λ సమయంలో, క్షీణించని కేంద్రకాల సంఖ్య e ≈ 2.7 రెట్లు తగ్గుతుంది. పరిమాణం τ అంటారు సగటు జీవిత కాలంరేడియోధార్మిక కేంద్రకం.

కోసం ఆచరణాత్మక ఉపయోగంరేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క నియమాన్ని వేరొక రూపంలో వ్రాయడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది, e కాకుండా సంఖ్య 2ని ఉపయోగించి:

T పరిమాణం అంటారు సగం జీవితం. T సమయంలో, రేడియోధార్మిక కేంద్రకాల అసలు సంఖ్యలో సగం క్షీణిస్తుంది. T మరియు τ పరిమాణాలు సంబంధం ద్వారా సంబంధం కలిగి ఉంటాయి

రేడియోధార్మిక క్షయం రేటును వివరించే ప్రధాన పరిమాణం సగం జీవితం. ఎలా తక్కువ కాలంసగం జీవితం, మరింత తీవ్రమైన క్షయం సంభవిస్తుంది. అందువలన, యురేనియం T ≈ 4.5 బిలియన్ సంవత్సరాలు, మరియు రేడియం T ≈ 1600 సంవత్సరాలు. కాబట్టి, రేడియం యొక్క కార్యాచరణ యురేనియం కంటే చాలా ఎక్కువ. రేడియోధార్మిక మూలకాలు సెకనులో ఒక భిన్నం యొక్క అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సహజంగా కనుగొనబడలేదు మరియు బిస్మత్‌లో ముగుస్తుంది ఈ రేడియోధార్మిక క్షయం అణు రియాక్టర్లు.

ఆసక్తికరమైన అప్లికేషన్రేడియోధార్మికత అనేది రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల ఏకాగ్రత ద్వారా పురావస్తు మరియు భౌగోళిక పరిశోధనలను డేటింగ్ చేసే పద్ధతి. అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే డేటింగ్ పద్ధతి రేడియోకార్బన్ డేటింగ్. కాస్మిక్ కిరణాల వల్ల ఏర్పడే అణు ప్రతిచర్యల కారణంగా వాతావరణంలో కార్బన్ యొక్క అస్థిర ఐసోటోప్ కనిపిస్తుంది. ఈ ఐసోటోప్‌లో కొద్ది శాతం సాధారణంతో పాటు గాలిలో కనిపిస్తుంది స్థిరమైన ఐసోటోప్మొక్కలు మరియు ఇతర జీవులు గాలి నుండి కార్బన్‌ను తీసుకుంటాయి మరియు గాలిలో ఉన్న అదే నిష్పత్తిలో రెండు ఐసోటోప్‌లను కూడబెట్టుకుంటాయి. మొక్కలు చనిపోయిన తర్వాత, అవి కార్బన్‌ను తీసుకోవడం ఆపివేస్తాయి మరియు 5730 సంవత్సరాల సగం జీవితంతో β-క్షయం ఫలితంగా అస్థిర ఐసోటోప్ క్రమంగా నైట్రోజన్‌గా మారుతుంది. ద్వారా ఖచ్చితమైన కొలతపురాతన జీవుల అవశేషాలలో రేడియోధార్మిక కార్బన్ యొక్క సాపేక్ష సాంద్రత వారి మరణ సమయాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.

రేడియోధార్మిక రేడియేషన్అన్ని రకాల (ఆల్ఫా, బీటా, గామా, న్యూట్రాన్లు), అలాగే విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ( ఎక్స్-రే రేడియేషన్) చాలా బలమైన కలిగి జీవ ప్రభావంజీవులపై, ఇది జీవ కణాలను తయారు చేసే అణువులు మరియు అణువుల ఉత్తేజితం మరియు అయనీకరణ ప్రక్రియలను కలిగి ఉంటుంది. ప్రభావం కింద అయోనైజింగ్ రేడియేషన్నాశనం చేస్తారు సంక్లిష్ట అణువులుమరియు సెల్యులార్ నిర్మాణాలు, దారితీస్తుంది రేడియేషన్ గాయంశరీరం. అందువల్ల, రేడియేషన్ యొక్క ఏదైనా మూలంతో పని చేస్తున్నప్పుడు, అన్ని చర్యలు తీసుకోవడం అవసరం రేడియేషన్ రక్షణరేడియేషన్‌కు గురయ్యే వ్యక్తులు.

అయినప్పటికీ, ఒక వ్యక్తి ఇంట్లో అయోనైజింగ్ రేడియేషన్‌కు గురవుతాడు. జడ, రంగులేని, రేడియోధార్మిక వాయువురేడాన్ అంజీర్‌లో చూపిన రేఖాచిత్రం నుండి చూడవచ్చు. 9.7.5, రాడాన్ అనేది రేడియం యొక్క α-క్షయం యొక్క ఉత్పత్తి మరియు సగం జీవితం T = 3.82 రోజులు. నేల, రాళ్లు మరియు వివిధ భవన నిర్మాణాలలో రేడియం తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటుంది. సాపేక్షంగా ఉన్నప్పటికీ తక్కువ సమయంజీవితంలో, రేడియం న్యూక్లియైల యొక్క కొత్త క్షయాల కారణంగా రాడాన్ ఏకాగ్రత నిరంతరం భర్తీ చేయబడుతుంది, కాబట్టి రాడాన్ పరివేష్టిత ప్రదేశాలలో పేరుకుపోతుంది. ఊపిరితిత్తులలో ఒకసారి, రాడాన్ α- కణాలను విడుదల చేస్తుంది మరియు రసాయనికంగా జడ పదార్థం కాదు, పోలోనియంగా మారుతుంది. యురేనియం శ్రేణి యొక్క రేడియోధార్మిక పరివర్తనాల గొలుసు క్రిందిది (Fig. 9.7.5). అమెరికన్ రేడియేషన్ సేఫ్టీ అండ్ కంట్రోల్ కమిషన్ ప్రకారం, సగటు వ్యక్తి రాడాన్ నుండి 55% అయోనైజింగ్ రేడియేషన్‌ను పొందుతాడు మరియు వైద్య సంరక్షణ నుండి 11% మాత్రమే పొందుతాడు. సహకారం కాస్మిక్ కిరణాలుసుమారు 8%. ఒక వ్యక్తి తన జీవితంలో పొందే మొత్తం రేడియేషన్ మోతాదు చాలా రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది గరిష్టంగా అనుమతించదగిన మోతాదు(SDA), ఇది అయోనైజింగ్ రేడియేషన్‌కు అదనపు ఎక్స్‌పోజర్‌కు లోబడి ఉన్న నిర్దిష్ట వృత్తులలోని వ్యక్తుల కోసం స్థాపించబడింది.