relativitetsteorien sier at masse - er en spesiell form for energi.Det følger at det er mulig å omdanne energien av massen og energien til massen.På intraatomic nivå oppstå slike reaksjoner.Spesielt kan noen av massen av atomkjernen godt vise til energi.Dette skjer gjennom flere baner.For det første, kan kjernen brytes opp i et antall mindre kjerner, er denne reaksjon som kalles "kollaps".For det andre kan mindre kjerner enkelt koble til å få en stor - er syntesen reaksjon.I universet, slike reaksjoner er ikke uvanlig.Det er nok å si at fusjonsreaksjonen - en kilde til energi for stjernene.Men reaksjonen til sammenbruddet av menneskeheten som brukes i kjernefysiske reaktorer, som folk har lært å kontrollere disse komplekse prosesser.Men hva er en kjernefysisk kjedereaksjon?Hvordan håndtere det?
Hva skjer i kjernen av et atom
kjernefysisk kjedereaksjon - en prosess som kjører i en kollisjon mellom elementærpartikler eller atomkjerner med andre kjerner.Hvorfor "kjede"?Dette settet med sekvensielle enkeltkjernereaksjoner.Denne prosessen resulterer i en endring i kvantetilstand og nukleon sammensetning av utgangs kjerner opptrer selv nye partikler - produkter av reaksjonen.Kjernefysisk kjedereaksjon, som lar deg utforske fysikken i mekanismene for interaksjon av kjernene med kjerner og partikler - dette er den viktigste metoden for å få nye elementer og isotoper.For å forstå den kjedereaksjon, må vi først avtale med singel.
Det som er nødvendig for reaksjonen
For å gjennomføre en slik prosess, som en atomkjedereaksjon, er det nødvendig å bringe sammen de partikler (kjernen og den nukleon, to kjerner) i en avstand rekke sterk interaksjon (omtrent en Fermi).Hvis avstandene er store, er samspillet av ladde partikler ren Coulomb.Den kjernefysiske reaksjonen i samsvar med alle lover: bevaring av energi, tid, fremdrift av baryon kostnad.Nukleær kjedereaksjon er angitt med et sett av symboler a, b, c, d.Symbolet representerer den opprinnelige kjernen, b - hendelsen partikkel med - en ny utgående partikler, og d er den resulterende kjerne.
reaksjon energi
kjernefysisk kjedereaksjon kan skje enten med absorpsjon og frigjøring av energi, som er lik differansen mellom massene til partiklene etter reaksjonen og før.Den absorberte energi bestemmer minimum kinetiske energi av kollisjonen, den såkalte terskel av en kjernereaksjon der det kan flyte fritt.Denne terskel avhenger av partiklene som er involvert i vekselvirkningen, og deres egenskaper.I den innledende fasen, alle partiklene er i en forutbestemt kvantetilstand.
, reaksjonen
viktigste kilden av ladde partikler som bombarderer kjernen er en partikkelakselerator som gir stråler av protoner, tunge ioner og lette atomkjerner.Langsomme nøytroner oppnås gjennom bruk av atomreaktorer.For å fikse hendelsen ladede partikler kan brukes i ulike typer kjernereaksjoner - som syntese og forfall.Sannsynligheten for dem er avhengig av parameterne for partiklene som kolliderer.Dette er sannsynligvis relatert egenskaper som en del av reaksjons - verdien av det effektive areal som karakteriserer kjernen som et mål for de innkommende partikler og som er et mål på sannsynligheten for oppføring av partikkelen og kjernen samvirker.Dersom reaksjonene deltar partikkel med ikke-null spinn, tverrsnittet er avhengig av deres orientering.Siden spinn av hendelsen partiklene er orientert ikke helt kaotisk, og mer eller mindre ryddig måte, er alle legemer polarisert.Kvantitativ karakterisering av orienterte spinn strålen polarisasjonsvektoren er beskrevet.
reaksjonsmekanisme
Hva er kjernefysisk kjedereaksjon?Som allerede nevnt, er det en sekvens av enkle reaksjoner.Karakteristika for den innfallende partikkel og dens interaksjon med kjernen er avhengig av massen, ladning, kinetisk energi.Samspillet bestemmes av graden av frihet av kjerner, som er opphisset av kollisjonen.Å få kontroll over alle disse mekanismene gjør det mulig for en prosess som styres kjernefysisk kjedereaksjon.
direkte respons
Hvis en ladet partikkel som treffer målet kjernen, bare berører den, varigheten av kollisjonen er fortsatt nødvendig for å overvinne avstand radius av kjernen.Denne kjernereaksjon, kalles en rett linje.Et fellestrekk for alle reaksjoner av denne type, er å bringe et lite antall frihetsgrader.I denne fremgangsmåten, etter den første kollisjonen partikkel har likevel tilstrekkelig energi til å overvinne den nukleære tiltrekning.For eksempel slike interaksjoner, som uelastisk nøytronspredning, lade utveksling, og er rette.Bidraget fra disse prosessene i respons kalles "total tverrsnitt" helt elendig.Men til direkte distribusjon av produktene av en kjernefysisk reaksjon passasje bestemme sannsynligheten for avvik fra den vinkelen stråleretningen, quantum tall, selektivitet befolkede stater og bestemme deres struktur.
pre-likevekt utslipp
Hvis partikkelen ikke etterlater innen kjernefysisk samarbeid etter den første kollisjonen, det vil bli involvert i en kaskade av påfølgende kollisjoner.Dette er faktisk akkurat det som kalles en kjernefysisk kjedereaksjon.Som et resultat av denne situasjon, blir den kinetiske energien til partikkelen fordelt mellom de forskjellige deler av kjernen.Det samme kernel staten vil etter hvert bli mye mer komplisert.Under denne prosessen på et eller annet nukleon eller hele klyngen (gruppen av nukleoner) kan konsentreres nok energi for utslipp av en nukleon fra kjernen.Videre avslapning vil resultere i en statistisk likevekt og dannelsen av den sammensatte kjerne.
kjedereaksjoner
Hva er kjernefysisk kjedereaksjon?Denne sekvensen av dets bestanddeler.Det vil si flere påfølgende individuelle kjernefysiske reaksjoner forårsaket av ladede partikler vises som reaksjonsprodukter i de tidligere trinnene.Hva kalles en kjernefysisk kjedereaksjon?For eksempel fisjon av tunge atomkjerner, når flere fisjons hendelser er initiert fra en tidligere nøytron forfall.
Funksjoner av en kjernefysisk kjedereaksjon
Blant alle de kjemiske reaksjonene det fått bred distribusjonskjeden.Partikler med tilkoblinger som opptrer som frie atomer eller radikaler.I denne prosess, som den atomkjedereaksjon, mekanismen for dets forekomst tilveiebringe nøytroner som har den Coulomb-barrieren og eksitere atomkjernen ved absorpsjon.Dersom det er behov for i mediet partikkel, fører det til en kjede av påfølgende transformasjoner, som vil fortsette å kjedespalting på grunn av tap av bærerpartiklene.
Hvorfor mistet bære
Det er bare to grunner til tap av bærerpartikler ubrutt kjede reaksjoner.Den første er absorpsjonen av partiklene uten sekundær emisjonsprosessen.Den andre - forlater partiklene innenfor rammen av det stoff som understøtter kjeden prosessen.
To typer
Dersom det i hver periode en kjedereaksjon kommer utelukkende enkelt partikkel av transportøren, kan du ringe denne prosessen unbranched.Det kan ikke resultere i frigjøring av energi i stor skala.Hvis det er mange bærerpartikler, er det som kalles forgrenet reaksjon.Hva er en kjernefysisk kjedereaksjon med forgrening?En av de oppnådd i foregående handling av sekundærpartikler fortsetter tidligere innledet en kjede, men den andre vil skape nye reaksjoner som også vil armen ut.Med denne prosessen vil konkurrere prosesser føre til brekkasje.Den resulterende situasjonen ville gi opphav til bestemte kritiske og marginal fenomen.For eksempel, hvis kontinuitet er større enn et rent nye kjeder, er reaksjonen selv støtte umulig.Selv om tenne henne kunstig å innføre i det medium ønsket antall partikler, vil prosessen fremdeles svekkes over tid (vanligvis ganske raskt).Hvis antallet nye kjeder vil overstige det antall brudd, vil kjedereaksjonen begynner å spre seg over hele materialet.
kritisk tilstand
kritisk tilstand egen tilstand av materie utviklet en selvdrevet kjedereaksjon, og området der denne reaksjonen ikke er mulig i det hele tatt.Denne parameteren er karakterisert ved likhet mellom antallet nye kretser og antall mulige pauser.Som tilstedeværelsen av en fri partikkel bærer, er den kritiske tilstanden den viktigste elementet i denne listen, som "betingelsene for kjernefysisk kjedereaksjon."Oppnåelse av denne tilstand kan bestemmes ved en rekke mulige faktorer.Fisjon av tunge grunnstoffer blir opphisset av bare ett nøytron.Som et resultat av denne prosessen, som en kjernefisjon kjedereaksjon, er det flere nøytroner.Følgelig kan denne prosessen frem forgrenet reaksjon, karakterisert ved at bæreren og vil fungere nøytroner.I det tilfellet hvor hastigheten av nøytronfanging uten oppdeling eller avganger (tapet) vil bli kompensert hastighetsreproduksjons av bærerpartiklene, vil kjedet reaksjonen fortsette i en stasjonær modus.Denne ligningen beskriver multiplikasjonsfaktoren.I det ovennevnte tilfelle, er det lik enhet.I kjernekraftindustrien med innføringen av negative tilbakemeldinger mellom frekvensen av frigjøre energi og multiplikasjonsfaktoren er mulig å gjennomføre kontroll av kjernefysiske reaksjoner.Dersom dette forholdet er større enn en, og reaksjonen vil vokse eksponensielt.Ukontrollerbar kjedereaksjon brukes i atomvåpen.
atomkjedereaksjon i energi
reaktivitet av reaktoren bestemmes av en lang rekke prosesser som skjer i kjernen.Alle disse påvirkningene er bestemt av den såkalte koeffisient av reaktivitet.Effekt av temperatur grafitt stenger, varmeoverføringsvæsker eller uran reaktiviteten for reaktoren og intensiteten av strømmen av en prosess slik som kjernekjedereaksjon, som kjennetegnes ved en temperatur koeffisient (for kjølevæske, uran, av grafitt).Det er også avhengig av egenskapene til kraften i barometer indikatorer på dampparametre.For å opprettholde kjernereaksjon i reaktoren er nødvendig for å konvertere ett element til et annet.For å gjøre dette, ta hensyn til forholdene selvfølgelig atomkjedereaksjon - tilstedeværelsen av et stoff som er i stand til å dele og fordele seg fra nedbrytning av en rekke elementære partikler som, som et resultat, vil føre til at delingen av de resterende kjernene.Som et slikt materiale som ofte brukes uran-238, uran-235, plutonium-239.Under passering av kjedereaksjonen vil isotoper av disse elementene brytes ned og danner to eller flere andre kjemiske stoffer.I denne prosessen er det avgis såkalt "gamma" -rays, en intensiv frigjøring av energi, dannelse av to eller tre nøytroner som er i stand til ytterligere handlinger av reaksjonen.Det er langsomme og raske nøytroner, fordi til kjernen i atomet forfalt, bør disse partikler flyr i en viss hastighet.
