relativității spune că mass - este o formă specială de energie.Rezultă că este posibil să se convertească energia masei și energiei la masa.La nivelul intraatomic apar astfel de reacții.În special, o parte din masa nucleului atomic poate transforma bine in energie.Acest lucru se întâmplă prin mai multe căi.În primul rând, miezul poate rupe într-un număr de nuclee mai mici, această reacție se numește "colaps".În al doilea rând, kernel mai mici pot conecta cu ușurință pentru a obține o mare - este reacția de sinteză.În univers, astfel de reacții nu sunt mai puțin frecvente.Este suficient să spunem că reacția de fuziune - o sursă de energie pentru stele.Dar reacția la prăbușirea omenirii utilizate în reactoare nucleare, după cum oamenii au învățat să controleze aceste procese complexe.Dar ceea ce este o reacție nucleară în lanț?Cum să-l gestioneze?
Ce se întâmplă în nucleul unui atom
reacție nucleară în lanț - un proces care rulează în coliziune de particule elementare sau nuclee cu alte nuclee.De ce "lanțul"?Acest set de reacții nucleare unice secvențiale.Acest proces duce la o schimbare în compoziția cuantic de stat și nucleon a nucleelor de pornire apar particule chiar noi - produse de reacție.Reacție nucleară în lanț, care vă permite să exploreze fizica mecanismelor de interacțiune a nucleelor cu nuclee și particule - aceasta este metoda principala pentru obtinerea de noi elemente și izotopi.Pentru a înțelege reacția în lanț, trebuie să ne ocupăm mai întâi cu single.
Ceea ce este necesar pentru reacție
Pentru a pune în aplicare un astfel de proces, ca o reacție nucleară în lanț, este necesar să se reunească particulelor (nucleul și nucleon, două nuclee), la un interval distanță de interacțiunea puternică (aproximativ o Fermi).În cazul în care distanțele sunt mari, interacțiunea particule incarcate este pur Coulomb.Reacția nucleară în conformitate cu toate legile: conservarea energiei, timp, ritmul de taxa baryon.Reacție nucleară în lanț este indicat printr-un set de simboluri a, b, c, d.Simbolul reprezintă nucleul inițial, B - particula incident cu - un nou particule de ieșire, iar d este nucleul rezultat.Energie reacție
reacție nucleară în lanț poate avea loc fie cu absorbția și eliberarea de energie, care este egală cu diferența dintre masele particulelor după reacția și înainte.Energia absorbită determină energia cinetică minimă de coliziune, așa-numitul prag de o reactie nucleara în care se poate circula liber.Acest prag depinde particulele care sunt implicate în interacțiunea, și caracteristicile lor.La etapa inițială, toate particulele sunt intr-o stare cuantica predeterminat.
, reacția
principala sursa de particule încărcate care bombardeaza nucleul este un accelerator de particule, care oferă fascicule de protoni, ioni grei și nucleelor usoare.Neutronii lenți obținute prin utilizarea reactoarelor nucleare.Pentru a remedia incidentul particule încărcate pot fi folosite în diferite tipuri de reacții nucleare - ca sinteza si degradare.Probabilitatea de ele depinde de parametrii de particule care se ciocnesc.Acest lucru este probabil caracteristici cum ar fi legate o secțiune a reacției - valoarea suprafața efectivă care caracterizează nucleul ca o țintă pentru particulele de intrare, și care este o măsură a probabilității de intrare a particulei și interacționează nucleu.Dacă reacțiile participă particule cu non-zero, de spin, secțiunea transversală depinde de orientarea lor.Deoarece spinii particulelor incidente sunt orientate nu destul de haotic, și maniera mult sau mai puțin ordonată, toate globulele sunt polarizate.Caracterizarea cantitativă de spini orientate vectorului polarizare fascicul este descrisă.Mecanism de reacție
Care este reacția nucleară în lanț?După cum sa menționat deja, acesta este o secvență de reacții simple.Caracteristici ale particulei incidente și interacțiunea acestuia cu nucleul depinde de masa, taxa, energia cinetică.Interacțiunea este determinată de gradul de libertate al nuclee, care sunt incantati de coliziune.Castigarea controlul asupra tuturor acestor mecanisme permite un proces, cum ar fi reacție nucleară în lanț controlată.
răspuns direct
Dacă o particulă acuzat că lovește nucleul țintă, doar atinge, durata de coliziune este încă necesară pentru a depăși raza distanță a nucleului.Această reacție nucleară se numește o linie dreaptă.O caracteristică comună pentru toate reacțiile de acest tip este de a aduce un număr mic de grade de libertate.În acest proces, după prima particula de coliziune are suficientă energie pentru a depăși încă atracția nuclear.De exemplu, astfel de interacțiuni, ca împrăștierea inelastică neutroni, taxa de schimb, și sunt drepte.Contribuția acestor procese în răspuns numit "secțiune totală" destul de mizerabil.Cu toate acestea, distribuția directă a produselor de un pasaj reactie nucleara pentru a determina probabilitatea de plecare de la direcția Unghi, numere cuantice, selectivitate populata state și de a determina structura lor.
emisie pre-echilibru
Dacă particula nu lasă domeniul cooperării nucleare după prima coliziune, acesta va fi implicat într-o cascadă de coliziuni succesive.Aceasta este de fapt exact ceea ce se numește o reacție nucleară în lanț.Ca urmare a acestei situații, energia cinetică a particulei este distribuită între părțile componente ale nucleului.Exact același stat kernel va deveni treptat mult mai complicat.În timpul acestui proces, la un nucleon sau întreaga clusterul (grup de nucleoni) pot fi concentrate suficientă energie pentru emisiile de o nucleon din nucleu.Relaxare în continuare va avea ca rezultat într-un echilibru statistic și formarea nucleului compus.
lant
Care este reacția nucleară în lanț?Această secvență de părți constituente.Asta este, mai multe reacții nucleare individuale succesive cauzate de particule încărcate apar ca produși de reacție în pașii anteriori.Ceea ce se numește o reacție nucleară în lanț?De exemplu, fisiune de nuclee grele, atunci când mai multe evenimente de fisiune sunt inițiate de la un neutron degradare anterior.Caracteristici
de o reacție în lanț
nucleare Dintre toate reactiile chimice a primit lanț de distribuție largă.Particulele cu conexiuni neutilizate acționa atomi liberi sau radicali.In acest proces, ca reacția nucleară în lanț, mecanismul producerii acestuia furniza neutroni care au bariera Coulomb și excita nucleul asupra absorbției.Dacă există o necesitate în particula mediu, provoacă un lanț de transformări ulterioare, care vor continua să scindare lanț din cauza pierderii particulelor de purtător.
purtător ce a pierdut
Există doar două motive pentru pierderea de particule de purtător reacții lanț neîntrerupt.Primul este absorbția particulelor fără proces de emisie secundară.Al doilea - lăsând particulele în domeniul de aplicare al substanței care susține procesul de lanț.
două tipuri de
Dacă în fiecare perioadă o reacție în lanț vine particulelor exclusiv unic al operatorului de transport, puteți apela acest proces linear.Ea nu poate duce la eliberarea de energie pe scară largă.Dacă există mai multe particule de purtător, este numit de reacție ramificată.Ce este o reacție în lanț nuclear cu ramificare?Una dintre cele obținute în actul anterior de particule secundare continuă a inițiat anterior un lanț, dar celălalt va crea noi reacții, care va ramifica de asemenea,.Cu acest proces va fi în competiție procese duce la rupere.Situația rezultată ar da naștere la fenomenul critică și marginal specific.De exemplu, în cazul în care continuitatea este mai mare decât o pur noi lanțuri, reacția de auto-suport este imposibil.Chiar dacă excita o introducere în mod artificial în numărul mediu dorit de particule, procesul va dispărea în continuare în timp (de obicei, destul de repede).În cazul în care numărul de noi lanțuri va depăși numărul de pauze, reacției în lanț va începe să se răspândească în întreaga materialul.
stare critică
stare critică stat separat de materie dezvoltat o reacție în lanț de sine stătătoare, și zona în care această reacție nu este posibil, la toate.Acest parametru se caracterizează prin egalitatea între numărul de noi circuite și numărul de posibile întreruperi.Ca prezența unui purtător de particule gratuit, starea critică este elementul principal în această listă, ca "condițiile de reacție nucleară în lanț."Realizarea acestei condiții poate fi determinată de o serie de posibili factori.Fisiunea nucleară de elemente grele este entuziasmat de un singur neutron.Ca rezultat al acestui proces, ca o reacție în lanț de fisiune nucleară, există mai multe neutroni.Prin urmare, acest proces poate produce reacție ramificat, în care purtătorul și va acționa neutroni.În cazul în care rata de neutroni surprinde fără divizare sau abateri (rata de pierdere) va fi compensată reproducere viteza particulelor de purtător, reacția în lanț a va proceda într-un mod staționar.Această ecuație descrie factorul de multiplicare.În cazul de mai sus, este egal cu unitatea.În industria nucleară cu introducerea de feedback negativ dintre rata de eliberare de energie și factorul de multiplicare este posibil să se pună în aplicare de control al reactiilor nucleare.Dacă acest raport este mai mare decât unu, atunci reacția va crește exponențial.Reacție în lanț necontrolat este folosit în arme nucleare.
reacție nucleară în lanț în
energiereactivitatea reactorului este determinată de un număr mare de procese care au loc în miezul său.Toate aceste influențe sunt determinate de așa-numitul coeficient de reactivitate.Efectul tije din grafit temperatură, fluide de transfer de căldură sau reactivitate uraniu din reactor și intensitatea fluxului unui proces cum ar fi reacția în lanț nucleare, caracterizate printr-un coeficient de temperatură (pentru lichidul de răcire, uraniul, pe grafit).De asemenea, este dependentă de caracteristicile puterii de indicatori barometrice ale parametrilor de abur.Pentru a menține reacția nucleară în reactor necesară transformarea unui element de în alta.Pentru a face acest lucru, să ia în considerare condițiile de desigur, reacție nucleară în lanț - prezența unei substanțe care este capabil să împartă și să se aloce din dezintegrarea unui număr de particule elementare, care, ca urmare, va determina divizia de miezuri rămase.Ca un astfel de material adesea folosit uraniu-238, uraniu-235, plutoniu-239.Pe parcursul trecerii de reactie nucleara in lant, izotopi ai acestor elemente vor descompune și formează două sau mai multe substanțe chimice.În acest proces, se emite așa-numitele "razelor y gamma", o eliberare intensă de energie, formarea a două sau trei neutroni capabile de acte ulterioare de reacție.Există neutroni lente și rapide, pentru că la miezul atomului decăzut, aceste particule ar trebui să zboare la o anumită viteză.
