Fission ຂອງ nuclei ທາດຢູເຣນຽມ. ລະບົບຕ່ອງໂສ້ຕິກິຣິຍາ. ລາຍລະອຽດຂອງຂະບວນການ

ແບ່ງປັນຫຼັກ - ເປັນຫມາກແຕກອອກປະລໍາມະນູຫນັກເຂົ້າໄປໃນສອງ fragments ຂອງນ້ໍາຫນັກເທົ່າທຽມກັນປະມານ, ຕິດຕາມມາດ້ວຍການປົດປ່ອຍຂອງປະລິມານຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງພະລັງງານ.

ການຄົ້ນພົບຂອງການເລີ່ມຕົ້ນ fission nuclear ຂອງຍຸກໃຫມ່ - "ອາຍຸປະລໍາມະນູ". ທ່າແຮງໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງຕົນແລະຄວາມສົມດຸນຂອງຄວາມສ່ຽງທີ່ຈະໄດ້ຮັບປະໂຫຍດຈາກການນໍາໃຊ້ຂອງຕົນ, ບໍ່ພຽງແຕ່ໃຫ້ການເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍຂອງສັງຄົມ, ການເມືອງ, ເສດຖະກິດແລະວິທະຍາສາດຄວາມສໍາເລັດ, ແຕ່ຍັງເປັນບັນຫາທີ່ຮ້າຍແຮງ. ເຖິງແມ່ນວ່າຈາກຈຸດວິທະຍາສາດຢ່າງດຽວກັນຍ້ອນທັດສະນະ, ຂະບວນການ fission nuclear ສ້າງຈໍານວນຂອງການແຂ່ງລົດແລະພາວະແຊກຊ້ອນ, ແລະຄໍາອະທິບາຍທິດສະດີສົມບູນສໍາລັບມັນເປັນສິ່ງຂອງໃນອະນາຄົດໄດ້.

ການແບ່ງປັນ - ທີ່ເປັນປະໂຫຍດ

ຜູກມັດພະລັງງານ (ຕໍ່ລີອໍ) ມີຄວາມແຕກຕ່າງໃນ nuclei ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຫນັກມີພະລັງງານຜູກມັດຕ່ໍາກວ່າທີ່ຕັ້ງຢູ່ເຄິ່ງກາງຂອງຕາຕະລາງແຕ່ລະໄລຍະໄດ້.

ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ nuclei ຫນັກທີ່ໄດ້ປະລໍາມະນູ ຈໍານວນຫຼາຍກ່ວາ 100, ແບ່ງປະໂຫຍກອອກເປັນສອງຊິ້ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ຊຶ່ງມັນປ່ອຍພະລັງງານທີ່ຖືກປ່ຽນເປັນພະລັງງານ kinetic ຂອງຊິ້ນໄດ້. ຂະບວນການນີ້ແມ່ນໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າແຕກອອກ ແກນປະລະມານູ.

ໃນສອດຄ່ອງກັບເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນການເອື່ອຍອີງຂອງຈໍານວນຂອງ protons ຈາກ nuclides ຫມັ້ນຄົງສໍາລັບການ neutron ແກນຫນັກຕ້ອງການຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ neutrons ໄດ້ (ປຽບທຽບກັບຈໍານວນຂອງ protons) ກ່ວາເບົາບາງລົງ. ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່ານອກເຫນືອໄປຈາກຂະບວນການແກ່ຫມາກແຕກອອກຈະໄດ້ຮັບການປ່ອຍອອກມາບາງ neutrons "spare". ໃນນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າຍັງຈະໃຊ້ເວລາໃນໄລຍະບາງສ່ວນຂອງພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາ. fission ສຶກສາຂອງປະລໍາມະນູທາດຢູເຣນຽມສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່ານີ້ສ້າງ neutron 3-4: U → ^{238 145 90} La + Br + 3n.

ຈໍານວນປະລໍາມະນູ (ແລະມະຫາຊົນປະລໍາມະນູ) ຂອງຊິ້ນບໍ່ແມ່ນເທົ່າທຽມກັນເກືອບຮອດເຄິ່ງນຶ່ງ ຂອງມະຫາຊົນປະລໍາມະນູ ຂອງພໍ່ແມ່ໄດ້. ຄວາມແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງມະຫາຊົນຂອງປະລໍາມະນູທີ່ເກີດຂຶ້ນເປັນຜົນມາຈາກການແຕກແຍກໄດ້ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນກ່ຽວກັບ 50. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຫດຜົນສໍາລັບການນີ້ແມ່ນຍັງບໍ່ທັນຈະແຈ້ງທັງຫມົດ.

ພະລັງງານມີຜົນຜູກພັນຂອງ ²³⁸ U, ¹⁴⁵ La Br ແລະ ⁹⁰ ມີນາ 1803, 1198 ແລະ 763 ຕາມລໍາດັບ MeV. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າພະລັງງານໄດ້ຖືກປ່ອຍອອກ fission ທາດຢູເຣນຽມເທົ່າ 1198 + 158 = 763-1803 MeV ຜົນຈາກຕິກິຣິຍາ.

fission spontaneous

ຂະບວນການແກ່ຫມາກແຕກອອກເອງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກໃນລັກສະນະ, ແຕ່ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນຫາຍາກຫຼາຍ. ການຕະຫຼອດຊີວິດສະເລ່ຍຂອງຂະບວນການນີ້ແມ່ນປະມານ 10 ^17, ແລະສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ໃນຕະຫຼອດຊີວິດສະເລ່ຍຂອງບໍ່ມີເພດ; ທະລາຍຂອງ radionuclides ນັ້ນມີປະມານ 10 ¹¹ s.

ເຫດຜົນສໍາລັບການນີ້ແມ່ນວ່າໃນຄໍາສັ່ງທີ່ຈະແຍກອອກເປັນສອງພາກສ່ວນ, ຫຼັກການທໍາອິດຕ້ອງໄດ້ຮັບການຜິດປົກກະຕິ (stretch) ໃນຮູບແບບ ellipsoidal, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ, ກ່ອນທີ່ຈະແຕກແຍກສຸດທ້າຍເຂົ້າໄປໃນສອງຊິ້ນເປັນ "ຄໍ" ໃນປານກາງ.

ອຸປະສັກທີ່ອາດມີ

ໃນສະຖານະຜິດປົກກະຕິທີ່ສໍາຄັນຂອງທັງສອງກໍາລັງໄດ້. ນຶ່ງໃນນັ້ນກໍ່ - ການພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນດ້ານ (ຄວາມກົດດັນດ້ານຂອງ droplets ນ້ໍາອະທິບາຍຮູບຮ່າງ spherical ຂອງຕົນ), ແລະປະເທດອື່ນໆ - ການຂັບໄລ່ Coulomb ລະຫວ່າງ fragments ແຍກ. ພວກເຂົາເຈົ້າຮ່ວມກັນຜະລິດອຸປະສັກທີ່ອາດມີ.

ໃນຖານະເປັນໃນກໍລະນີຂອງທະລາຍ alpha ທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ fission spontaneous ຂອງທາດຢູເຣນຽມປະລໍາມະນູ nuclei, fragments ຈະຕ້ອງຜ່ານຜ່າອຸປະສັກນີ້ໂດຍວິທີການຂອງ tunneling quantum. ອຸປະສັກແມ່ນປະມານ 6 MeV, ເປັນໃນກໍລະນີຂອງບໍ່ມີເພດ; ທະລາຍໄດ້, ແຕ່ວ່າການຄາດຄະເນຂອງ tunneling ຂອງα, ອະນຸພາກແມ່ນສົມຄວນຫຼາຍກ່ວາປະລໍາມະນູຫມາກແຕກອອກຜະລິດຕະພັນມີຫຼາຍຫນັກ.

ການເຊື່ອມໂຊມຂອງການບັງຄັບ

ຫລາຍມີແນວໂນ້ມຈະເກີດ fission ຂອງ nuclei ທາດຢູເຣນຽມ. ໃນກໍລະນີດັ່ງກ່າວນີ້, ແກນພໍ່ແມ່ໄດ້ຖືກ irradiated ກັບ neutrons. ຖ້າພໍ່ແມ່ຈະດູດຊັບ, ຫຼັງຈາກນັ້ນເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກຜູກເພື່ອປົດປ່ອຍພະລັງງານມີຜົນຜູກພັນໃນຮູບແບບຂອງພະລັງງານຂອງການ vibration ທີ່ສາມາດເກີນ 6 MeV ຈໍາເປັນເພື່ອເອົາຊະນະອຸປະສັກທີ່ອາດມີ.

ບ່ອນທີ່ພະລັງງານນິວຕອນເພີ່ມເຕີມແມ່ນບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະເອົາຊະນະອຸປະສັກທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ neutron ເຫດຕ້ອງມີພະລັງງານ kinetic ຕ່ໍາສຸດໃນຄໍາສັ່ງທີ່ຈະສາມາດກະຕຸ້ນຫມາກແຕກອອກຂອງປະລໍາມະນູໄດ້. ໃນກໍລະນີຂອງ ²³⁸ U neutron ເພີ່ມເຕີມພະລັງງານຜູກມັດທີ່ຂາດຫາຍໄປປະມານ 1 MeV. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ fission ຂອງ nuclei ທາດຢູເຣນຽມທີ່ເກີດ neutrons ພຽງແຕ່ມີພະລັງງານ kinetic ຫຼາຍກ່ວາ 1 MeV. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ໄດ້ ²³⁵ isotope ມີຫນຶ່ງ neutron unpaired. ໃນເວລາທີ່ແກນດູດຊັບເພີ່ມເຕີມ, ມັນຄໍານາມພາກັບມັນຄູ່ຜົວເມຍແລະເປັນພະລັງງານມີຜົນຜູກພັນເພີ່ມເຕີມແມ່ນເປັນຜົນມາຈາກການຈັບຄູ່ນີ້. ນີ້ແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະປ່ອຍຈໍານວນຂອງພະລັງງານທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອເອົາຊະນະອຸປະສັກທີ່ເກີດຈາກການແກນແລະພະແນກຂອງໄອໂຊໂທບຕ່າງໆເກີດຂຶ້ນໃນ collision ມີ neutron ໃດໄດ້.

ລາຍ beta

ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຈິງທີ່ວ່າຕິກິຣິຍາແຍກແມ່ນ emitted ໂດຍສາມຫຼືສີ່ neutrons, fragments ຍັງປະກອບດ້ວຍນິວຫຼາຍກ່ວາ Isobar ຫມັ້ນຄົງຂອງເຂົາເຈົ້າ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ fragments ແຕກແຍກແມ່ນໂດຍທົ່ວໄປບໍ່ຫມັ້ນຄົງດ້ວຍຄວາມເຄົາລົບໃຫ້ເຫນົ່າເປື່ອຍທົດລອງ.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງແກນຂອງທາດຢູເຣນຽມ ²³⁸ U ໄດ້, Isobar ຫມັ້ນຄົງກັບ A = 145 ¹⁴⁵ ແມ່ນ neodymium Nd, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າ lanthanum ຊິ້ນ La ¹⁴⁵ ຊຶ່ງເປັນສາມໄລຍະ, ແຕ່ລະທີ່ໃຊ້ເວລາໂດຍທີ່ແຜ່ອອກເອເລັກໂຕຣນິກແລະນິວຕິໂນເປັນຈົນກ່ວາເປັນ nuclide ຫມັ້ນຄົງຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. Isobar ຄວາມຫມັ້ນຄົງກັບ A = 90 ⁹⁰ ແມ່ນ Zr zirconium, ສະນັ້ນຄວາມແຕກແຍກຊິ້ນ Bromo Br ⁹⁰ splits ອອກເປັນຫ້າໄລຍະລະບົບຕ່ອງໂສ້β-ທະລາຍ.

ເຫຼົ່ານີ້β-ທະລາຍລະບົບຕ່ອງໂສ້ emit ພະລັງງານພິເສດທີ່ດໍາເນີນໄປເກືອບທັງຫມົດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແລະນິວຕິໂນເປັນ.

ຕິກິລິຍານິວເຄລຍ: fission ຂອງທາດຢູເຣນຽມ

nuclide Direct ຈາກລັງສີນິວຕອນກັບຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ເກີນໄປຂອງພວກເຂົາເພື່ອຮັບປະກັນສະຖຽນລະພາບຂອງແກນໄດ້ຄົງຈະບໍ່ເປັນ. ນີ້ປະເດັນກໍຄືວ່າບໍ່ມີການຂັບໄລ່ Coulomb, ແລະດັ່ງນັ້ນພະລັງງານດ້ານການມັກຈະເຮັດໃຫ້ຍັງຄົງສາ neutron ອັນເນື່ອງມາຈາກພໍ່ແມ່ເດັກ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບາງຄັ້ງມັນຈະເກີດຫຍັງຂຶ້ນ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, fission ຊິ້ນ Br ⁹⁰ ໃນຄັ້ງທໍາອິດທົດລອງລາຍສາມາດຜະລິດເປັນ krypton-90, ຊຶ່ງອາດຈະໄດ້ຮັບການຕັ້ງຢູ່ໃນສະຖານະຮູ້ສຶກຕື່ນເຕັ້ນກັບພະລັງງານພຽງພໍທີ່ຈະເອົາຊະນະພະລັງງານຫນ້າດິນໄດ້. ໃນກໍລະນີນີ້ radiation neutron ອາດຈະເກີດຂຶ້ນໄດ້ໂດຍກົງທີ່ຈະປະກອບເປັນ krypton-89. Isobar ນີ້ແມ່ນຍັງບໍ່ແນ່ນອນດ້ວຍຄວາມນັບຖືກັບການທົດລອງ, ທະລາຍຍັງບໍ່ທັນໄດ້ໄປເຂົ້າໄປໃນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອິດເທລີຍົມ-89, ສະນັ້ນວ່າ krypton-89 ໄດ້ຖືກແບ່ງອອກເປັນສາມໄລຍະ.

Uranium fission: ລະບົບຕ່ອງໂສ້ຕິກິຣິຍາ

Neutrons emitted ໃນຕິກິຣິຍາຄວາມແຕກແຍກສາມາດໄດ້ຮັບການເອົາໃຈໃສ່ຂອງພໍ່ແມ່ເດັກ, ແກນອື່ນໆ, ຊຶ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຜ່ານ fission ຕົນເອງເກີດຂຶ້ນ. ໃນກໍລະນີຂອງ uranium-238 ສາມ neutrons, ຊຶ່ງເກີດຂຶ້ນຈາກທີ່ມີພະລັງງານຫນ້ອຍກ່ວາ 1 MeV (ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນ fission ຂອງຫຼັກທາດຢູເຣນຽມທີ່ - 158 MeV - ແປງສ່ວນຫຼາຍແມ່ນເຂົ້າໄປໃນ kinetic fragments ພະລັງງານຄວາມແຕກແຍກ) ໄດ້, ສະນັ້ນພວກເຂົາເຈົ້າບໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດເປັນພະແນກໃນຕໍ່ຫນ້າຂອງ nuclide ນີ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າຫາກວ່າມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ສໍາຄັນຂອງໄອໂຊໂທບຫາຍາກ U ²³⁵ neutrons ຟຣີເຫຼົ່ານີ້ສາມາດໄດ້ຮັບການ captured ໂດຍ nuclei ຂອງ ²³⁵ ໄດ້, ມັນສາມາດຕົວຈິງເຮັດໃຫ້ຄວາມແຕກແຍກ, ນັບຕັ້ງແຕ່ໃນກໍລະນີນີ້ບໍ່ມີໃກ້ຈະເຂົ້າສູ່ພະລັງງານຕ່ໍາກວ່າທີ່ພະແນກບໍ່ໄດ້ເກີດຂຶ້ນ.

ນີ້ແມ່ນຕິກິຣິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້ການ.

ປະເພດຂອງຕິກິລິຍານິວເຄລຍ

ໃຫ້ k - ຈໍານວນນິວຜະລິດໃນຕົວຢ່າງຂອງອຸປະກອນການ fissile ໃນຂັ້ນຕອນທີ່ n ຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ໄດ້, ໂດຍແບ່ງອອກຈໍານວນຂອງ neutrons ຜະລິດໃນຂັ້ນຕອນຂອງການ n ໄດ້ - 1. ຈໍານວນນີ້ຈະຂຶ້ນກັບຈໍານວນຂອງນິວຕອນຜະລິດໃນຂັ້ນຕອນທີ່ n - 1, ກໍາລັງອ້ອມຮອບໄປດ້ວຍຫຼັກການ, ເຊິ່ງ ສາມາດມີຄວາມ fission ຊັກນໍາ.

•ຖ້າຫາກວ່າ k <1 ໃນຕິກິຣິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້ແມ່ນພຽງແຕ່ອອກຈາກໄອນ້ໍາແລະຂະບວນການທີ່ຈະຢຸດເຊົາການຫຼາຍຢ່າງວ່ອງໄວ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນທໍາມະຊາດ ແຮ່ທາດຢູເຣນຽມ ^{ທີ່ເອກຂອງ 235} ໄດ້ມີຂະຫນາດນ້ອຍດັ່ງນັ້ນຄາດຄະເນການຂອງການດູດຊຶມຂອງ neutron isotope ນີ້ແມ່ນເລີຍສຸດ.

•ຖ້າຫາກວ່າ k> 1, ຕິກິຣິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້ຈະສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍຕົວເປັນການທັງຫມົດຂອງອຸປະກອນການ fissile ຈະບໍ່ໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ (ລູກລະເບີດປະລໍາມະນູ). ນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍສົມບູນແຮ່ທໍາມະຊາດທີ່ຈະໄດ້ຮັບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງພຽງພໍຂອງ uranium-235. ສໍາລັບ spherical ຄ່າຕົວຢ່າງ k ເພີ່ມຂຶ້ນກັບການຄາດຄະເນຂອງການດູດຊຶມ neutron, ເຊິ່ງແມ່ນຂຶ້ນກັບລັດສະຫມີໄດ້. ດັ່ງນັ້ນນ້ໍາຫນັກ U ຕ້ອງກາຍເປັນມະຫາຊົນທີ່ສໍາຄັນບາງທີ່ຈະ fission ຂອງທາດຢູເຣນຽມ (ຕິກິຣິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້) ສາມາດເກີດຂຶ້ນ.

•ຖ້າຫາກວ່າ k = 1, ຫຼັງຈາກນັ້ນມີການຕິກິຣິຍາສາມາດຄວບຄຸມ. ມັນຖືກນໍາໃຊ້ໃນ ເຕົາແຍກນິວເຄລຍ. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວແມ່ນສາມາດຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍໃນບັນດາ rods ທາດຢູເຣນຽມຂອງ cadmium ຫຼື boron, ເຊິ່ງຮັບເອົາໄວ້ຫຼາຍທີ່ສຸດຂອງນິວຕອນ (ອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສາມາດຍາດເອົາ neutrons). ແບ່ງປັນຫຼັກ uranium ມັນແມ່ນສາມາດຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດໂດຍການເຄື່ອນຍ້າຍເຫລັກເສັ້ນເອົາໄວ້ເພື່ອໃຫ້ຄ່າ k ຍັງເທົ່າທຽມກັນກັບຫນຶ່ງ.