relativitetsteorin säger att massan - är en speciell form av energi.Av detta följer att det är möjligt att omvandla energin i massa och energi till massan.På intraatomic nivå sådana reaktioner uppstår.I synnerhet kan en del av massan av atomkärnan väl förvandlas till energi.Detta sker genom flera vägar.För det första, kan kärnan brytas upp i ett antal mindre kärnor, är denna reaktion som kallas "kollaps".För det andra, kan mindre kärnor enkelt ansluta för att få en stor - är syntesreaktionen.I universum, sådana reaktioner är inte ovanliga.Det räcker med att säga att fusionsreaktionen - en energikälla för stjärnorna.Men reaktionen till en kollaps av mänskligheten som används i kärnreaktorer, som folk lärt sig att kontrollera dessa komplexa processer.Men vad är en nukleär kedjereaktion?Hur man hanterar det?
Vad händer i kärnan av en atom
nukleär kedjereaktion - en process som körs i kollisionen av elementarpartiklar eller kärnor med andra kärnor.Varför "kedjan"?Denna uppsättning av sekventiella enkelkärnreaktioner.Denna process resulterar i en förändring av kvanttillstånd och nukleon sammansättningen av utgångs kärnorna visas även nya partiklar - reaktionsprodukter.Nukleär kedjereaktion, som låter dig utforska fysiken i mekanismerna för växelverkan mellan kärnorna med kärnorna och partiklar - detta är den huvudsakliga metoden för att få nya grundämnen och isotoper.För att förstå kedjereaktionen, måste vi först ta itu med singeln.
Vad krävs för reaktionen
För att genomföra en sådan process, är det som en nukleär kedjereaktion som krävs för att föra samman partiklarna (kärnan och nukleon, två kärnor) på ett avstånd rad den starka växelverkan (ungefär en Fermi).Om avstånden är stora, är interaktionen av laddade partiklar ren Coulomb.Kärnreaktionen i enlighet med alla lagar: bevarande av energi, tid, dynamiken i baryon avgiften.Kärn kedjereaktion indikeras av en uppsättning av symboler A, B, C, D.Symbolen representerar den ursprungliga kärnan, b - det infallande partikeln med - en ny utgående partiklar, och d är den resulterande kärnan.
reaktionsenergi
nukleär kedjereaktion kan ske antingen med absorption och frigivning av energi, som är lika med skillnaden mellan massorna hos partiklarna efter reaktionen och före.Den absorberade energin bestäms den lägsta kinetiska energin i kollisionen, den så kallade tröskelvärdet på en kärnreaktion, i vilken den kan flöda fritt.Denna tröskel beror på partiklarna som är involverade i interaktionen, och deras egenskaper.I det inledande skedet, alla partiklar är i ett förutbestämt kvanttillstånd.
, reaktionen
huvudsakliga källan till laddade partiklar som bombarderar kärnan är en partikelaccelerator som ger strålar av protoner, tunga joner och lätta kärnor.Långsamma neutroner som erhållits genom användning av kärnreaktorer.För att fixera den infall laddade partiklar kan användas i olika typer av kärnreaktioner - som syntesen och förfall.Sannolikheten för dem beror på parametrarna för partiklarna som kolliderar.Detta är troligen relaterade egenskaper, såsom en sektion av reaktionen - värdet av den effektiva ytan som kännetecknar kärnan som ett mål för de inkommande partiklarna, och som är ett mått på sannolikheten för inträde av partikeln och kärnan samverkar.Om reaktioner deltar partikel med spinn skilt från noll, varvid tvärsektionen beror på deras orientering.Eftersom snurrar av de infallande partiklarna är orienterade inte helt kaotiskt, och mer eller mindre ordnat sätt, alla blodkroppar polariserad.Kvantitativ karaktärisering av orienterade snurrar strålen polarisationsvektor beskrivs.
reaktionsmekanism
Vad är nukleär kedjereaktion?Såsom redan nämnts är det en sekvens av enkla reaktioner.Egenskaper hos den infallande partikeln och dess interaktion med kärnan beror på massan, laddning, rörelseenergi.Interaktionen bestäms av frihetsgraden av kärnor, som exciteras av kollisionen.Att få kontroll över alla dessa mekanismer möjliggör en process som styrs nukleär kedjereaktion.
Direktrespons
Om en laddad partikel som träffar målet kärnan, bara rör den, varaktighet kollisionen är fortfarande nödvändigt att övervinna avståndet radie kärnan.Denna kärnreaktion kallas en rak linje.En gemensam egenskap för alla reaktioner av denna typ är att få ett litet antal frihetsgrader.I denna process, efter det första kollisionen partikeln har fortfarande tillräckligt med energi för att övervinna den nukleära attraktion.Exempelvis sådana interaktioner, eftersom det oelastiska neutronspridning, laddningsutbyte och är raka.Bidraget från dessa processer som svar kallas "total tvärsnitt" ganska eländiga.Men den direkta distributionen av produkterna från en kärnreaktion passage bestämma sannolikheten för avvikelse från vinkel strålriktningen, kvanttal, selektivitet befolkade stater och bestämma deras struktur.
pre-jämvikt utsläpp
Om partikeln inte lämnar området för nukleärt samarbete efter den första kollisionen, det kommer att delta i en kaskad av varandra kollisioner.Detta är faktiskt exakt vad som kallas en nukleär kedjereaktion.Som ett resultat av denna situation är den kinetiska energin hos partikeln fördelas mellan komponentdelarna hos kärnan.Samma kärna staten kommer gradvis att bli mycket mer komplicerat.Under denna process vid någon nukleon eller hela klustret (grupp av nukleoner) kan koncentreras tillräckligt med energi för emissionen av en nukleon från kärnan.Ytterligare avkoppling kommer att resultera i en statistisk jämvikt och bildandet av föreningen kärnan.
kedjereaktioner
Vad är nukleär kedjereaktion?Denna sekvens av dess beståndsdelar.Det vill säga, flera på varandra följande enskilda kärnreaktioner som orsakas av laddade partiklar visas som reaktionsprodukter i de tidigare stegen.Vad kallas en nukleär kedjereaktion?Till exempel klyvning av tunga kärnor, när flera klyvningshändelser initieras från en tidigare neutron förfall.
Dragen av en nukleär kedjereaktion
Bland alla kemiska reaktioner den fått stor distributionskedjan.Partiklar med oanvända anslutningar fungerar som fria atomer eller radikaler.I denna process, eftersom nukleär kedjereaktion, mekanismen för dess förekomst ger neutroner som har Coulomb barriären och väcka kärnan vid absorption.Om det finns ett behov inom medelstora partiklar, orsakar det en kedja av efterföljande transformationer, som kommer att fortsätta till kedjeklyvning beroende på förlusten av bärarpartiklarna.
Varför förlorade bärare
Det finns bara två skäl till förlusten av bärarpartiklar obrutna kedjereaktioner.Den första är absorptionen av partiklarna utan sekundär processutsläpp.Den andra - lämnar partiklar inom ramen för det ämne som stöder kedjan processen.
Två typer av
Om det i varje period en kedjereaktion kommer uteslutande enda partikel av bäraren, kan du ringa denna process ogrenad.Det kan inte leda till frisättning av energi i stor skala.Om det finns många bärarpartiklar, kallas det grenade reaktion.Vad är en nukleär kedjereaktion med förgrening?En av de som erhållits i föregående handling av sekundära partiklar fortsätter tidigare initierat en kedja, men den andra kommer att skapa nya reaktioner som också kommer att filial ut.Med denna process kommer att tävla processer leda till brott.Den uppkomna situationen skulle ge upphov till specifika kritiska och marginell företeelse.Till exempel, om kontinuiteten är större än en rent nya kedjor, är omöjligt reaktions självförsörjning.Även om excitera henne artificiellt införande i det önskade mediet antalet partiklar, kommer processen fortfarande blekna med tiden (vanligtvis ganska snabbt).Om antalet nya kedjor kommer att överstiga antalet pauser, kommer kedjereaktionen börja att sprida sig genom materialet.
kritiskt tillstånd
kritiskt tillstånd separat stat av materia utvecklat en självunderhållande kedjereaktion, och det område där denna reaktion är inte möjligt alls.Denna parameter kännetecknas av jämställdhet mellan antalet nya kretsar och antalet möjliga avbrott.Eftersom närvaron av en fri partikel bärare, är det kritiska stadiet huvudpunkten i den här listan, som "villkoren för nukleär kedjereaktion."Uppnående av detta villkor kan bestämmas genom ett antal möjliga faktorer.Kärnklyvning av tunga grundämnen exciteras av endast en neutron.Som ett resultat av denna process, som en kärnklyvning kedjereaktion, det finns fler neutroner.Följaktligen kan denna process producera grenade reaktion, där bäraren och kommer att agera neutroner.I de fall där andelen neutron fångar utan delning eller avgångar (bortfallet) kommer att kompenseras hastighetsåtergivning av bärarpartiklarna, kommer kedjereaktionen fortgå i ett stillastående läge.Denna ekvation beskriver multiplikationsfaktorn.I ovanstående fall är det lika med ett.I kärnkraftsindustrin med införandet av negativ återkoppling mellan graden av energifrisättning och multiplikationsfaktorn är möjligt att genomföra kontrollen av kärnreaktioner.Om detta förhållande är större än ett, varefter reaktions kommer att växa exponentiellt.Okontrollerbar kedjereaktion används i kärnvapen.
nukleär kedjereaktion i energi
reaktiviteten hos reaktorn bestäms av ett stort antal processer som sker i dess kärna.Alla dessa influenser bestäms av s.k. koefficient reaktivitet.Effekt av temperatur grafitstavar, värmeöverföringsvätskor eller uran reaktiviteten hos reaktorn och intensiteten av flödet av en process såsom nukleär kedjereaktion, som kännetecknas av en temperaturkoefficient (för kylmediet, uran, av grafit).Det är också beroende av egenskaperna hos kraften i barometerindikatorer parametrar ånga.För att bibehålla kärnreaktionen i reaktorn nödvändigt, omvandling av en del till en annan.För att göra detta, ta hänsyn till villkor naturligtvis den nukleära kedjereaktion - närvaron av en substans som har förmåga att dela sig och fördela sig från sönderfallet av ett antal elementära partiklar, vilka, som ett resultat, kommer att orsaka uppdelningen av de återstående kärnorna.Som ett sådant material används ofta uran-238, uran-235, plutonium-239.Under passagen av det nukleära kedjereaktion kommer isotoper av dessa element sönderdelas och bilda två eller flera andra kemiska ämnen.I denna process är det emitteras så kallade "gamma" -rays, en intensiv frisättning av energi, bildandet av två eller tre neutroner som kan ytterligare handlingar av reaktion.Det är långsamma och snabba neutroner, eftersom kärnan i atomen skämda, bör dessa partiklar flyga på en viss hastighet.
