Поділ ядра

style = "float: left;" alt = "Поділ ядра" title = "Поділ ядра" Розподіл продуктів поділу 235 U по масі Спонтанний, тобто мимовільний, нічим не обумовлений, розподіл ядра - рідкісна подія. Час життя 235 U становить 700 тис. Років. 239 Pu має час життя всього 24 тис. Років, але для нього швидше за каналом розпаду є альфа-розпад. Набагато частіше поділ відбувається при зіткненні з якоють інший часткою, наприклад, нейтроном.
При поглинанні нейтрона ядро починає сильно деформуватися, витягатися, истончаться посередині, утворюючи тонку шийку посередині з двома кулями на кінцях, а потім дві кулі, які стають ядрами легких елементів, розлітаються з величезною швидкістю в різні боки. Часто при цьому в різні боки летять також інші осколки і тріски: альфа-частинки, нейтрони, гамма-кванти.
Продукти поділу заздалегідь визначити неможливо. З більшою чи меншою ймовірністю утворюються різні атоми з середини періодичної таблиці. Багато з них є радіоактивними. Згодом радіоактивні продукти реакції розпадаються, досить часто проходить ряд розпадів перш, ніж утворюється стабільне ядро. При приблизно рівному розподілі утворюються два ядра з масами близько 115 а.е.м .. Сприятливий нерівний поділ, при якому одне з ядер має масу близько 90 а.е.м., а решта - близько 140 а.е.м. Діаграма розподілу продуктів розпаду по масі показана на малюнку справа.


При розпаді ядра урану на два ядра виділяється енергія ~ 200 МеВ. З цієї енергії більша частина припадає на кінетичну енергію дочірніх ядер, що розлітаються зі швидкістю, яка складає 3% від швидкості світла. Вилітають з ядра також 2-3 нейтрони з енергією близько 2 МеВ кожен.


Схематичне зображення ланцюгової реакції При розподілі ядер виділяються нейтрони. Їх кількість залежить від конкретного сценарію поділу. Зазвичай виділяється 2-3 нейтрони. Ці нейтрони можуть захопитися іншими ще нерозділеними ядрами, і викликати їх розподіл, при якому ж знову виділяються нові нейтрони. Така реакція називається ланцюгової. Ланцюгова реакція характеризується коефіцієнтом розмноження нейтронів. Він залежить не тільки від кількості нейтронів, що виділяються при кожному акті поділу, а від втрат нейтронів: частина нейтронів вилітає за межі області, де відбувається реакція і є схильні до поділу ядра, інша частина поглинається ядрами інших хімічних елементів і не викликає реакцій ділення. Якщо коефіцієнт розмноження більший за одиницю, виникає вибух. Такий сценарій використовується в атомних бомбах. Якщо коефіцієнт розмноження строго дорівнює одиниці, то реакція протікає стабільно. Такий сценарій використовується в ядерних реакторах.
Імовірність поглинання нейтрона ядром залежить від енергії нейтрона. Для 235 U вона зростає при зменшенні швидкості нейтронів. Тому в ядерних реактори використовуються сповільнювачі нейтронів. Оскільки найважливіші для реакції поділу теплові нейтрони, то коефіцієнт розмноження нейтронів залежить від температури в ядерному реакторі. Для управління реакцією в реактор вводять (або виводять) речовини, здатні поглинати нейтрони, таким чином зменшуючи (або збільшуючи) їх потік.
Поділ ядра урану був відкритий в 1934 році Отто Ганом За це відкриття він отримав Нобелівську премію з хімії в 1944 році. Опромінюючи уран нейтронами, Ган несподівано виявив, що одним з продуктів поділу набагато легше барій. Правильну інтерпретацію цьому дивному явищу дали тільки через кілька років і результат був опублікований в 1939-му. На той час висновок про поділ ядра вже знайшов підтвердження в експерименті Отто Фріша і Лізи Мейтнер. Фредерік Жоліо-Кюрі з співробітниками встановили, що при розподілі урану виділяються нейтрони, що відкрило перспективи проведення ланцюгової реакції. Таким чином відкривався шлях до використання ядерної енергії. Це відкриття змінило хід історії, дало нове потужне джерело енергії, призвело до появи ядерної зброї, до гонки озброєнь і, в загальному, до відносного миру в світі протягом другої половини 20-го століття.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!