Ланцюгова ядерна реакція

У 30-х роках минулого століття вчені почали намагатися управляти ядерними реакціями. В результаті бомбардування (зазвичай нейтроном) ядро ​​атома важкого елементу ділиться на два легших ядра. наприклад:

23592U + 10n → 14256Ba + 9136Kr + 310n

Такий процес називається розщепленням (поділом) ядра. В результаті вивільняється колосальна кількість енергії. Звідки вона береться? Якщо дуже точно виміряти маси частинок до реакції і після неї, то виявиться, що в результаті ядерної реакції частина маси безслідно зникла. Таку втрату маси прийнято називати дефектом маси. Зникаюче речовина перетворюється в енергію.

Великий Альберт Ейнштейн вивів свою знамениту формулу: E = mc2, де

Е – кількість енергії;
m – дефект маси (зникла маса речовини);
с – швидкість світла = 300 000 км / с

Оскільки швидкість світла є дуже великою величиною самої по собі, а в формулі вона зводиться в квадрат, то навіть мізерно мале “зникнення маси” призводить до вивільнення досить великої кількості енергії.

З наведеного вище рівняння розщеплення урану-235 видно, що в процесі поділу ядра витрачається один електрон, а виходить відразу три. У свою чергу, ці три, знову отриманих електрона, зустрівши на “своєму шляху” три ядра урану-235, проведуть чергове розщеплення, в результаті чого вийде вже 9 нейтронів і т.д … Такий безперервно наростаючий каскад розщеплення називається ланцюговою реакцією.

Ланцюгова реакція можлива тільки з тими ізотопами, при розщепленні яких створюється надлишок нейтронів. Так ланцюгова реакція з ізотопом урану (уран-238) неможлива, тому що вивільниться лише один нейтрон:

23892U + 10n → 14256Ba + 9136Kr + 10n

Ізотопи, які беруть участь у ланцюговій реакції, називаються розщеплює ізотопу

Для ядерних реакцій використовують ізотопи урану (уран-235) і плутону (плутон-239). Щоб ядерна реакція змогла протікати самостійно, потрібна певна кількість розщеплюється речовини, зване критичною масою. В іншому випадку число надлишкових нейтронів буде недостатнім для здійснення ядерної реакції. Маса розщеплюється речовини менше критичної називається субкритичного.

...
ПОДІЛИТИСЯ: