Αλυσιδωτή αντίδραση Πυρηνική. Συνθήκες της αλυσιδωτής αντίδρασης πυρηνικής

Η θεωρία της σχετικότητας λέει ότι η μάζα - είναι μια ειδική μορφή ενέργειας. Από τα ανωτέρω προκύπτει ότι είναι δυνατή η μετατροπή μάζας σε ενέργεια και την ενέργεια σε μάζα. Σε intraatomic επίπεδο, τέτοιες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα. Ειδικότερα, μερικά από τη μάζα του ατομικού πυρήνα μπορεί κάλλιστα να μετατραπεί σε ενέργεια. Αυτό συμβαίνει με διάφορους τρόπους. Πρώτον, ο πυρήνας μπορεί να σπάσει επάνω σε έναν αριθμό μικρότερων πυρήνων, η αντίδραση αυτή ονομάζεται «η κατάρρευση». Δεύτερον, τα μικρότερα πυρήνες μπορούν να συνδεθούν εύκολα να πάρουν τα μεγαλύτερα - αυτή την αντίδραση συνθέσεως. Στο σύμπαν, τέτοιες αντιδράσεις δεν είναι ασυνήθιστο. Αρκεί να πούμε ότι η αντίδραση σύντηξης - μια πηγή ενέργειας για τα αστέρια. Όμως, η αντίδραση της φθοράς που χρησιμοποιούνται από την ανθρωπότητα για πυρηνικούς αντιδραστήρες, καθώς οι άνθρωποι έχουν μάθει να ελέγχουν αυτές τις πολύπλοκες διαδικασίες. Αλλά αυτό είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση της πυρηνικής; Πώς να το διαχειριστεί;

Τι συμβαίνει στον πυρήνα ενός ατόμου

Πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση - μια διεργασία που εκτελείται σε συγκρούσεις των στοιχειωδών σωματιδίων ή πυρήνων με άλλους πυρήνες. Γιατί είναι μια «αλυσίδα»; Αυτό το σύνολο διαδοχικών ενιαίας πυρηνικών αντιδράσεων. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, υπάρχει μια αλλαγή της κβαντική κατάσταση νουκλεόνιο και σύνθεση στον πυρήνα, εμφανίζονται ακόμη και νέα σωματίδια - προϊόντα της αντίδρασης. Πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση, η φυσική του οποίου επιτρέπει να διερευνήσει τους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης των πυρήνων με τους πυρήνες και σωματίδια - η κύρια μέθοδος για την παραγωγή των νέων στοιχείων και ισοτόπων. Για να γίνει κατανοητή η αλυσιδωτή αντίδραση, θα πρέπει πρώτα να ασχοληθεί με το single.

Αυτό που χρειάζεται για την αντίδραση

Για την υλοποίηση αυτής της διαδικασίας, όπως την αλυσιδωτή αντίδραση πυρηνικής, είναι απαραίτητο να συγκεντρωθούν τα σωματίδια (πυρήνα και νουκλεόνιο δύο πυρήνες) σε απόσταση ακτίνας ισχυρής αλληλεπίδρασης (περίπου ένα Fermi). Εάν οι αποστάσεις είναι μεγάλες, η αλληλεπίδραση των φορτισμένων σωματιδίων είναι καθαρά Coulomb. Στην πυρηνική αντίδραση, σε συμμόρφωση με όλους τους νόμους: εξοικονόμηση ενέργειας, τη στιγμή της ορμής, χρέωση βαρυόνιο. αλυσιδωτή αντίδραση Πυρηνική υποδηλώνεται από τα σύμβολα a, b, a, d. Σύμβολο Α σημαίνει μία ξεκινώντας πυρήνα, b - το σωματίδιο περιστατικό, με - μια νέα εκπεμπόμενων σωματιδίων, και δ υποδηλώνει την προκύπτουσα πυρήνα.

ενέργεια της αντίδρασης

Η πυρηνική αντίδραση αλυσίδας μπορεί να λάβει χώρα τόσο με την απορρόφηση και απελευθέρωση της ενέργειας, η οποία είναι ίση με τη μάζα διαφορά των σωματιδίων μετά την αντίδραση και πριν από αυτό. Η απορροφούμενη ενέργεια προσδιορίζει την ελάχιστη κινητική ενέργεια μιας σύγκρουσης, ένα λεγόμενο όριο πυρηνική αντίδραση στην οποία μπορεί να ρέει ελεύθερα. Το όριο αυτό εξαρτάται από τα σωματίδια που συμμετέχουν στην αλληλεπίδραση, και για τα χαρακτηριστικά τους. Στο αρχικό στάδιο, όλα τα σωματίδια βρίσκονται σε μία προκαθορισμένη κβαντική κατάσταση.

αντίδραση

Η κύρια πηγή των φορτισμένων σωματιδίων που βομβαρδίζουν τον πυρήνα είναι η επιταχυντή σωματιδίων, η οποία επιτρέπει δέσμες πρωτονίων, βαρέα ιόντα και ελαφριά πυρήνες. Αργή νετρόνια παράγονται μέσω της χρήσης των πυρηνικών αντιδραστήρων. Για τον καθορισμό των περιστατικό φορτισμένα σωματίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι των πυρηνικών αντιδράσεων - τόσο τη σύνθεση και τη φθορά. Η πιθανότητα αυτών εξαρτάται από τις παραμέτρους των σωματιδίων που συγκρούονται. Από αυτή η πιθανότητα συνδέεται ένα τέτοιο χαρακτηριστικό, η διατομή της αντίδρασης - η αξία της αποτελεσματικής περιοχής που χαρακτηρίζει τον πυρήνα ως στόχος για τα σωματίδια περιστατικό και η οποία είναι ένα μέτρο της πιθανότητας των σωματιδίων που εισέρχονται στο πυρήνα και να αλληλεπιδράσουν. Εάν η αντίδραση παρακολούθησε σωματίδια με μία μη μηδενική τιμή γύρισμα, το τμήμα εξαρτάται άμεσα από τον προσανατολισμό τους. Δεδομένου ότι το πίσω μέρος των εισερχόμενων σωματίδια δεν είναι προσανατολισμένες εντελώς τυχαία, και περισσότερο ή λιγότερο τακτικό τρόπο, όλες οι σωμάτια είναι πολωμένο. Ποσοτικό χαρακτηρισμό του spin-προσανατολισμένη περιγράφει το διάνυσμα πόλωσης.

Ο μηχανισμός της αντίδρασης

Τι είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση της πυρηνικής; Όπως έχει ήδη αναφερθεί, αυτό είναι μια ακολουθία απλούστερων αντιδράσεων. Λεπτομέρειες του σωματιδίου περιστατικού και την αλληλεπίδρασή του με τον πυρήνα εξαρτώνται από τη μάζα, φορτίο, σε κινητική ενέργεια. Η αλληλεπίδραση καθορίζεται από το βαθμό ελευθερίας των πυρήνων, οι οποίοι είναι ενθουσιασμένοι όταν μια σύγκρουση. Κερδίσει τον έλεγχο όλων αυτών των μηχανισμών επιτρέπει μια διαδικασία όπως η ελεγχόμενη πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση.

άμεσες αντιδράσεις

Αν ένα φορτισμένο σωματίδιο που πλήττει τον πυρήνα-στόχο, αγγίζει ακριβώς, η διάρκεια της σύγκρουσης εξακολουθεί να είναι αναγκαία για να ξεπεραστεί η απόσταση πυρηνική ακτίνα. Αυτή η πυρηνική αντίδραση ονομάζεται άμεση. Ένα κοινό χαρακτηριστικό για όλες τις αντιδράσεις του τύπου αυτού είναι η έναρξη ενός μικρού αριθμού των βαθμών ελευθερίας. Σε αυτή τη διαδικασία, αφού το πρώτο σωματίδιο σύγκρουση έχει αρκετή ακόμα ενέργεια για να ξεπεραστεί η πυρηνική έλξη. Για παράδειγμα, τέτοιες αλληλεπιδράσεις, όπως την ανελαστική σκέδαση νετρονίων, χρεώνουν ανταλλαγή, και είναι ευθείες. Η συμβολή τέτοιων διεργασιών στη χαρακτηριστική ονομάζεται «συνολική διατομή» αρκετά άθλια. Ωστόσο, η γραμμή διανομής προϊόν διέρχεται πυρηνική αντίδραση για να καθορίσει την πιθανότητα της εκπομπής της γωνίας της κατεύθυνσης δέσμης, κβαντικών αριθμών επιλεκτικότητα κατοικημένες μέλη και να καθορίζει τη δομή τους.

εκπομπή προ-ισορροπίας

Αν το σωματίδιο δεν αφήνει το πεδίο της πυρηνικής συνεργασίας μετά την πρώτη σύγκρουση, θα συμμετέχουν σε μια σειρά διαδοχικών συγκρούσεων. Αυτό είναι στην πραγματικότητα ακριβώς αυτό που ονομάζεται η πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, μια τέτοια κατάσταση η κινητική ενέργεια των σωματιδίων κατανέμεται μεταξύ των συστατικών μερών του πυρήνα. Η ίδια ακριβώς κατάσταση του πυρήνα σταδιακά θα γίνει πολύ πιο περίπλοκη. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας σε κάποιο νουκλεόνιο ή ολόκληρο σύμπλεγμα (ομάδα νουκλεονίων) ενέργειας μπορεί να εστιάζεται, είναι επαρκής για την εκπομπή ενός νουκλεονίου από τον πυρήνα. Περαιτέρω χαλάρωση θα οδηγήσει σε μια στατιστική ισορροπία και τον σχηματισμό μιας ένωσης πυρήνα.

αλυσιδωτές αντιδράσεις

Τι είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση της πυρηνικής; Αυτή η αλληλουχία των επιμέρους τμημάτων του. Δηλ πολλαπλές διαδοχικές ενιαίο πυρηνικές αντιδράσεις που προκαλούνται από φορτισμένα σωματίδια εμφανίζονται ως προϊόντα αντίδρασης στα προηγούμενα βήματα. Αυτό που ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση της πυρηνικής; Για παράδειγμα, σχάση των βαρέων πυρήνων, όταν πολλαπλά γεγονότα σχάσης ενεργοποιήσει ο λαμβάνεται με προηγούμενες διασπάσεις νετρόνια.

Χαρακτηριστικά ενός αλυσιδωτή αντίδραση πυρηνικής

Ανάμεσα σε όλες τις χημικές αντιδράσεις που έτυχε ευρείας αλυσίδας διανομής. Σωματίδια με συνδέσεις που δεν χρησιμοποιούνται εκπληρώσει το ρόλο των ελευθέρων ριζών ή άτομα. Σε αυτή τη διαδικασία, όπως η αλυσιδωτή αντίδραση πυρηνικής, ο μηχανισμός της πορείας της παρέχουν νετρόνια τα οποία έχουν το φράγμα Coulomb και διεγείρει το πυρήνα κατά την απορρόφηση. Εάν το μέσο φαίνεται αναγκαίο σωματιδίων, προκαλεί μια αλυσίδα μετέπειτα μετασχηματισμούς, οι οποίες θα συνεχίσουν να τμήση αλυσίδας λόγω της απώλειας των σωματιδίων του φορέα.

Γιατί έχασε φορέα

Υπάρχουν μόνο δύο λόγοι για την απώλεια των σωματιδίων φορέως αντιδράσεων συνεχή αλυσίδα. Η πρώτη είναι η απορρόφηση των σωματιδίων χωρίς δευτερογενή διαδικασία της εκπομπής. Η δεύτερη - αφήνοντας τα σωματίδια εντός του πεδίου εφαρμογής της ουσίας που υποστηρίζει τη διαδικασία αλυσίδα.

Δύο τύποι της διαδικασίας

Εάν η μονάδα έχει γεννηθεί αποκλειστικά σωματίδιο φορέα σε κάθε αλυσίδα περιόδου αντίδρασης, τότε αυτή η διαδικασία μπορεί να ονομαστεί μη διακλαδισμένο. Δεν μπορεί να οδηγήσει στην απελευθέρωση της ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. Εάν υπάρχουν πολλά σωματίδια-φορείς, αυτό ονομάζεται διακλαδισμένη αντίδραση. Τι είναι μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση με διακλάδωση; Ένα λάβει στην προηγούμενη πράξη του δευτερογενή σωματίδια συνεχίζουν να αρχίσει πριν από την αλυσίδα, αλλά οι άλλοι θα δημιουργήσει νέες αντιδράσεις που θα επεκταθούν επίσης. Με αυτή τη διαδικασία θα ανταγωνιστικές διαδικασίες να οδηγήσει σε θραύση. Η προκύπτουσα κατάσταση θα οδηγήσει σε συγκεκριμένες κρίσιμες και περιθωριακό φαινόμενο. Για παράδειγμα, εάν η συνέχεια των άνω των αμιγώς νέες αλυσίδες, η αντίδραση αυτο-στήριξη είναι αδύνατη. Ακόμα κι αν διεγείρει την τεχνητή εισαγωγή στο μέσο επιθυμητό αριθμό των σωματιδίων, η διαδικασία θα εξακολουθεί να εξασθενίσει την πάροδο του χρόνου (συνήθως αρκετά γρήγορα). Εάν ο αριθμός των νέων αλυσίδων θα υπερβαίνει τον αριθμό των διαλειμμάτων, η αλυσιδωτή αντίδραση θα αρχίσει να εξαπλώνεται σε όλο το υλικό.

κρίσιμη κατάσταση

Μια κρίσιμη περιοχή χωρίζεται κατάσταση καταστάσεις της ύλης προηγμένων αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση και η περιοχή όπου αυτή η αντίδραση δεν είναι δυνατόν σε όλα. Αυτή η παράμετρος χαρακτηρίζεται από την ισότητα μεταξύ του αριθμού των νέων κυκλωμάτων και τον αριθμό των πιθανών διακοπών. Δεδομένου ότι η παρουσία του σωματιδίου-ελεύθερο φορέως κρίσιμη κατάσταση είναι το κύριο στοιχείο σε μια λίστα ως «συνθήκες της αλυσιδωτής αντίδρασης πυρηνικών.» Η επίτευξη αυτής της κατάστασης μπορεί να προσδιοριστεί με έναν αριθμό πιθανών παραγόντων. Διαιρώντας βαρύ πυρήνα στοιχείο διεγείρεται από ένα μόνο νετρόνιο. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, όπως μια αλυσιδωτή αντίδραση της πυρηνικής σχάσης, υπάρχουν περισσότερα νετρόνια. Κατά συνέπεια, αυτή η διαδικασία μπορεί να παράγει διακλαδισμένο αντίδραση όπου οι μεταφορείς και νετρόνια θα ενεργήσει. Στην περίπτωση όπου ο ρυθμός των νετρονίων συλλαμβάνει χωρίς διάσπαση ή αναχωρήσεις (ρυθμός απώλειας) θα αντισταθμίζεται σωματίδια φορέα αναπαραγωγής ταχύτητα, η αλυσιδωτή αντίδραση θα προχωρήσει σε μια στατική λειτουργία. Αυτή η εξίσωση περιγράφει τον συντελεστή πολλαπλασιασμού. Σε περίπτωση που είναι ίσο με τη μονάδα παραπάνω. Στην πυρηνική ενέργεια λόγω της εισαγωγής της αρνητικής ανατροφοδότησης μεταξύ του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας και τον παράγοντα πολλαπλασιασμού μπορούν να υλοποιηθούν έλεγχο των πυρηνικών αντιδράσεων. Εάν αυτή η αναλογία είναι μεγαλύτερη από ένα, τότε η αντίδραση θα αναπτύξει εκθετικά. αλυσιδωτή αντίδραση ανεξέλεγκτη χρησιμοποιηθεί σε πυρηνικά όπλα.

αλυσιδωτή αντίδραση Πυρηνική στον ενεργειακό τομέα

Η αντιδραστικότητα του αντιδραστήρα καθορίζεται από ένα μεγάλο αριθμό διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε ενεργή ζώνη του. Όλες αυτές οι επιδράσεις καθορίζεται από το λεγόμενο συντελεστή αντιδραστικότητας. Επίδραση των αλλαγών της θερμοκρασίας των ράβδων γραφίτη, ψυκτικά ή αντιδραστικότητα ουρανίου του αντιδραστήρα και η ένταση της διαδικασίας διήθησης, όπως μια αλυσιδωτή αντίδραση πυρηνικής, που χαρακτηρίζεται από το συντελεστή θερμοκρασίας (για το ψυκτικό, ουράνιο, το γραφίτη). Υπάρχει επίσης μια εξάρτηση από τα χαρακτηριστικά της δύναμης, σύμφωνα με βαρομετρική δείκτες των παραμέτρων ατμού. Για να διατηρηθεί η πυρηνική αντίδραση στον αντιδραστήρα είναι αναγκαίο, μετατρέποντας ένα στοιχείο σε ένα άλλο. Για αυτό, είναι αναγκαίο να ληφθούν υπόψη οι συνθήκες ροής της αλυσιδωτής αντίδρασης πυρηνικής - την παρουσία μιας ουσίας η οποία είναι ικανή να διαιρέσει και να κατανέμει τους εαυτούς τους από την διάσπαση ενός αριθμού των στοιχειωδών σωματιδίων που, κατά συνέπεια, θα προκαλέσει το υπόλοιπο των πυρήνων διαίρεσης. Ως μια τέτοια ουσία χρησιμοποιείται συχνά ουρανίου-238, ουρανίου-235, πλουτώνιο-239. Κατά το πέρασμα του πυρηνικού αλύσου ισότοπα αντίδραση αυτών των στοιχείων θα αποσυντεθεί και σχηματίζουν δύο ή περισσότερες άλλες χημικές ουσίες. Σε αυτή τη διαδικασία, αυτό εκπέμπεται λεγόμενη «γάμμα» -rays, ένα εντατικό απελευθέρωση της ενέργειας, σχηματίζονται δύο ή τρία νετρόνια ικανό πράξεις για να συνεχίσει την αντίδραση. Να γίνει διάκριση μεταξύ αργή και ταχέα νετρόνια, διότι προκειμένου να πυρήνα ατόμου αποσυντέθηκε, αυτά τα σωματίδια θα πρέπει να πετάξει σε μια ορισμένη ταχύτητα.