Цепная ядерная реакция

В качестве «агента-провокатора», вы­зывающего развал ядра, удобно использовать нейтрон — электрически нейтральную частицу, входящую в состав яд­ра и, в силу своей нейтральности, не чувствующую кулоновский барьер заряженного ядра. Если при делении ядра в результате захвата нейтрона образуются новые нейтроны, то их можно использовать для развала новых ядер, с обра­зованием новых нейтронов, новых разваленных ядер и т. д. Такая «ядерная эпидемия» называется цепной ядерной реак­цией.

Термин «цепная реакция» ввели в обиход химики. Так они называли реак­ции, в которых в нараста­ющем количестве воспро­изводится одно из реагирующих веществ.

Этот процесс аналогичен химической цепной реак­ции (типа горения) или биологическому процессу размно­жения вируса. Однако благодаря тому, что энергия, выделяющаяся при развале ядра, весьма велика, а время ядерных процессов очень мало, процесс развивается чрез­вычайно эффектно.

Так, если запустить цепную ядерную реакцию в образце, содержащем 10²⁴ ядер урана ²³⁵U (примерно 140 г), то это займет всего лишь 10^-6 ÷ 10^-5 с и при этом выделится энергия, отвечающая полному сгоранию 1 тыс. т нефти!

Цепная ядерная реакция практически может быть осуще­ствлена только на трех изотопах: ²³³U, ²³⁵U и ²³⁹Pu, которые делятся нейтронами любых энергий (более высокие трансураны — америций ⁹⁵Am, кюрий ³⁶Cu, берклий ⁹⁷Bk, кали­форний ⁹⁸Cf, … — трудно использовать из-за сложности и дороговизны их получения). В природе в заметном количе­стве встречается только изотоп ²³⁵U (~0,7 % природного ура­на), а в основном природный уран состоит из изотопа ²³⁸U. Изотоп ²³³U образуется из природного тория в результате двух β-распадов:

Схема А

По аналогичной схеме может быть получен плутоний:

Схема Б

Реакция по схеме Б имеет очень большое практиче­ское значение по двум причинам: прежде всего она позволяет вовлечь в производство основную часть природного урана (99,3%), а кроме того, яв­ляется основой получе­ния так называемого «оружейного» плутония — исходного материала для создания атомных бомб. Материал с сайта http://worldof.school

Торий пока практически не используется для по­лучения ядерного топли­ва (схема А). Этому есть несколько причин. Во-первых, по-видимому, не существует богатых мес­торождений тория, во-вторых, его сложнее из­влекать из руды, чем уран, в-третьих, при полу­чении из тория ²³³U попут­но выделяется ²³²U. При распаде последнего обра­зуются радиоактивные ядра ²¹²Bi и ²⁰⁸Ti, что зна­чительно ухудшает ради­ационные характеристики ядерного топлива.

Цепная ядерная реакция

На этой странице материал по темам:

• Цепная ядерная реакция доклад