Цепная реакция

Цепная реакция — ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции.

При делении ядра урана ²³⁵₉₂ U, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией. Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рис. 2.

Рис. 2

Уран встречается в природе в виде двух изотопов

²³⁸₉₂ U (99,3 %) и ²³⁵₉₂ U (0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления ²³⁵₉₂ U наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра ²³⁸₉₂ U вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ. Иначе энергия возбуждения образовавшихся ядер ²³⁸₉₂ U оказывается недостаточной для деления, и тогда вместо деления происходят ядерные реакции:

²³⁸₉₂ U + ₀ ¹n → ²³⁹₉₂ U → ²³⁹₉₃ Np + _-1⁰ e.

Изотоп урана ²³⁹₉₂ U β -радиоактивен, период полураспада 23 мин. Изотоп нептуния ²³⁹₉₃ Np тоже радиоактивен, период полураспада около 2 дней.

²³⁹₉₃ Np → ²³⁹₉₄ Pu + _-1⁰ e.

Изотоп плутония ²³⁹₉₄ Pu относительно стабилен, период полураспада 24000 лет. Важнейшее свойство плутония состоит в том, что он делится под влиянием нейтронов так же, как ²³⁵₉₂ U. Поэтому с помощью ²³⁹₉₄ Pu может быть осуществлена цепная реакция.

Рассмотренная выше схема цепной реакции представляет собой идеальный случай. В реальных условиях не все образующиеся при делении нейтроны участвуют в делении других ядер. Часть их захватывается неделящимися ядрами посторонних атомов, другие вылетают из урана наружу (утечка нейтронов).

Поэтому цепная реакция деления тяжелых ядер возникает не всегда и не при любой массе урана.

Дата добавления: 2014-01-06