Kern-kettingreaksie. Voorwaardes van die kern-kettingreaksie

Die teorie van relatiwiteit sê dat massa - is 'n spesiale vorm van energie. Hieruit volg dat dit moontlik is om massa te omskep in energie en energie in massa. Op intraatomic vlak, so reaksies plaasvind. In die besonder, kan 'n paar van die massa van die atoomkern goed te omskep in energie. Dit gebeur op verskeie maniere. In die eerste plek die kern kan opbreek in 'n aantal kleiner kerne, hierdie reaksie staan bekend as "die ineenstorting". In die tweede plek kan kleiner pitte maklik verbind tot groter te kry - hierdie sintese reaksie. In die heelal, so reaksies is nie ongewoon nie. Dit is voldoende om te sê dat die samesmelting reaksie - 'n bron van energie vir die sterre. Maar die reaksie van verval wat gebruik word deur die mensdom te kernreaktore, as mense geleer het om hierdie komplekse prosesse te beheer. Maar wat is 'n kern-kettingreaksie? Hoe om dit te hanteer?

Wat gebeur in die kern van 'n atoom

Kernkettingreaksie - 'n proses wat in botsings van elementêre deeltjies of kerne met ander kerne. Hoekom is 'n "ketting"? Dit stel opeenvolgende enkele kernreaksies. As gevolg van hierdie proses is daar 'n verandering van kwantum staat nukleoon en samestelling in die kern, verskyn selfs nuwe deeltjies - produkte van die reaksie. Kernkettingreaksie, die fisika van wat jou toelaat om die meganismes van interaksie van die kerne met die kerne en deeltjies verken - die primêre metode vir die vervaardiging van nuwe elemente en isotope. Met die oog op die kettingreaksie te verstaan, moet ons eers gaan met die single.

Wat is nodig vir reaksie

Ten einde so 'n proses te implementeer, soos die kern-kettingreaksie, is dit nodig om die deeltjies (kern en nukleoon twee kerne) by die afstand van radius van 'n sterk interaksie (ongeveer een Fermi) bymekaar te bring. As die afstande is groot, die interaksie van gelaaide deeltjies is suiwer Coulomb. In die kernreaksie, in ooreenstemming met al die wette: die behoud van energie, die moment van momentum, baryon beheer. Kern-kettingreaksie word aangedui deur die simbole A, B, a, d. Simbool 'n dui 'n aanvang kern, b - die voorval deeltjie, met - 'n nuwe uitgestraal deeltjies, en d dui die gevolglike kern.

energie van die reaksie

Die ketting kernreaksie kan plaasvind met beide die opname en vrystelling van energie, wat gelyk is aan die massa verskil van deeltjies na die reaksie en voor dit. Die geabsorbeer energie bepaal die minimum kinetiese energie van 'n botsing, 'n sogenaamde drumpel kernreaksie waarin dit vrylik kan vloei. Hierdie drumpel is afhanklik van die deeltjies wat deelneem aan die interaksie, en op hul eienskappe. Op die eerste fase, alle deeltjies in 'n voorafbepaalde kwantum toestand.

reageer

Die hoofbron van gelaaide deeltjies wat die kern bombardeer is die deeltjies versneller, wat balke van protone, swaar ione en ligte kerne kan. Stadige neutrone geproduseer word deur die gebruik van kernreaktore. Vir bevestiging van die voorval gelaaide deeltjies kan gebruik verskillende tipes van kernreaksies - beide die sintese en verval. Die waarskynlikheid van hulle hang af van die parameters van die deeltjies wat bots. Van hierdie waarskynlikheid is so 'n eienskap wat verband hou, die deursnit van die reaksie - die waarde van die effektiewe area wat die kern as 'n teiken kenmerkend vir die voorval deeltjies en wat is 'n maatstaf van die waarskynlikheid van deeltjies wat in die kern en interaksie. As die reaksie is bygewoon deeltjies met 'n nie-nul spin waarde, die artikel is direk afhanklik van hul geaardheid. Sedert die agterkant van die inkomende deeltjies nie heeltemal lukraak georiënteerde, en min of meer ordelike wyse, al die liggaampies is gepolariseerde. Kwantitatiewe karakterisering van die spin-georiënteerde beskryf die polarisasie vektor.

Die reaksiemeganisme

Wat is 'n kern-kettingreaksie? Soos reeds genoem, is dit 'n reeks van eenvoudiger reaksies. Besonderhede van die voorval deeltjie en sy interaksie met die kern is afhanklik van die massa, aanklag, 'n kinetiese energie. Interaksie bepaal deur die graad van vryheid van die kerne, wat opgewonde is wanneer 'n botsing. Verkryging van beheer oor al hierdie meganismes kan vir 'n proses soos beheer kern kettingreaksie.

direkte reaksies

As 'n gelaaide deeltjie wat die teiken kern tref, net raak dit, die duur van die botsing is nog nodig om die kern radius afstand te oorkom. Dit kernreaksie is direkte genoem. 'N Algemene kenmerk van alle reaksies van hierdie soort is die aanvang van 'n klein aantal grade van vryheid. In hierdie proses, nadat die eerste botsing deeltjie het nog genoeg energie om die kern-aantreklikheid te bowe te kom. Byvoorbeeld, soos interaksie, as die onelastiese neutron verstrooiing, hef ruil, en is reguit. Die bydrae van sulke prosesse in die kenmerkende geroep "totale deursnit" nogal ellendig. Maar die produk verspreiding lyn wat die kern reaksie op die waarskynlikheid van vrystelling van die hoek van die bundel rigting, bepaal kwantumgetalle selektiwiteit bevolk state en hul struktuur te bepaal.

pre-ewewig emissie

As die deeltjie nie die veld van kern samewerking ná die eerste botsing nie verlaat, sal dit wat betrokke is in 'n waterval van opeenvolgende botsings. Dit is eintlik presies wat die kern-kettingreaksie genoem. As gevolg hiervan, so 'n situasie die kinetiese energie van die deeltjies is versprei onder die samestellende dele van die kern. Die einste toestand van die kern sal geleidelik baie meer ingewikkeld geword. Tydens hierdie proses op 'n sekere nukleoon of hele cluster (groep van nukleone) energie kan fokus, is dit voldoende vir die vrystelling van 'n nukleoon van die kern. Verdere ontspanning sal lei tot 'n statistiese balans en die vorming van 'n saamgestelde kern.

kettingreaksies

Wat is 'n kern-kettingreaksie? Hierdie reeks van sy samestellende dele. Dws verskeie agtereenvolgende enkele kernreaksies wat veroorsaak word deur gelaaide deeltjies verskyn as reaksie produkte in die vorige stappe. Wat is 'n kern-kettingreaksie genoem? Byvoorbeeld, splyting van swaar kerne, wanneer verskeie fisie gebeure geïnisieer verkry deur vorige verval neutrone.

Kenmerke van 'n kern-kettingreaksie

Onder al die chemiese reaksies wat hulle ontvang het wye verspreiding ketting. Deeltjies met ongebruikte verbindings vervul die rol van vrye radikale of atome. In hierdie proses, as die kern-kettingreaksie, die meganisme van die kursus verskaf neutrone wat die Coulomb versperring het en opgewonde die kern op absorpsie. As die medium blyk nodig deeltjie, dit veroorsaak 'n ketting van die daaropvolgende transformasies, wat sal voortgaan om ketting splitsing as gevolg van die verlies van die draer deeltjies.

Hoekom verloor draer

Daar is net twee redes vir die verlies van draer deeltjies deurlopende ketting reaksies. Die eerste is die opname van die deeltjies sonder sekondêre emissie proses. Die tweede - die verlaat van die deeltjies binne die bestek van die stof wat die ketting proses ondersteun.

Twee tipes proses

As die eenheid slegs deeltjie draer is gebore in elke tydperk kettingreaksie, dan is hierdie proses kan onvertakte genoem. Dit kan nie lei tot die vrystelling van energie op 'n groot skaal. As daar is baie draer deeltjies, is dit 'n vertakte reaksie genoem. Wat is 'n kern-kettingreaksie met vertakking? Een ontvang in die vorige daad van sekondêre deeltjies aanhou begin voor die ketting, maar die ander sal nuwe reaksies wat ook sal tak uit te skep. Met hierdie proses sal meeding prosesse lei tot skade. Die gevolglike situasie sal aanleiding gee tot spesifieke kritieke en marginale verskynsel gee. Byvoorbeeld, as die kontinuïteit van meer as bloot nuwe kettings, die reaksie self-ondersteuning is onmoontlik. Selfs al is opgewonde haar kunsmatig bekendstelling in die medium gewenste aantal deeltjies, sal die proses nog vervaag met verloop van tyd (gewoonlik redelik vinnig). As die aantal nuwe kettings die aantal breek sal oorskry, sal die kettingreaksie begin versprei oor die materiaal.

kritieke toestand

'N Kritiese streek is geskei toestand fases van materie gevorderde selfonderhoudende kettingreaksie en die streek waar hierdie reaksie is nie moontlik nie. Hierdie parameter word gekenmerk deur gelykheid tussen die aantal nuwe bane en die aantal moontlike breek. As die teenwoordigheid van die deeltjie-vrye draer kritieke toestand is die belangrikste item in 'n lys as "voorwaardes van die kern-kettingreaksie." Bereiking van hierdie toestand kan bepaal word deur 'n aantal moontlike faktore. Verdeel swaar element kern is opgewonde oor net een neutron. As gevolg van hierdie proses, as 'n kettingreaksie van kernsplyting, daar is meer neutrone. Gevolglik kan hierdie proses produseer vertakte reaksie waar draers en neutrone sal optree. In die geval waar die tempo van neutron vang sonder verdeling of afwykings (verlies koers) sal vergoed spoed voortplanting draer deeltjies, sal die kettingreaksie voortgaan in 'n stilstaande af. Hierdie vergelyking beskryf die vermenigvuldigingsfaktor. In die geval is dit gelyk aan eenheid hierbo. In kernkrag as gevolg van die bekendstelling van negatiewe terugvoer tussen die tempo van energie vrystelling en die vermenigvuldigingsfaktor kan beheer van kernreaksies verwesenlik. As hierdie verhouding is groter as een, dan sal die reaksie eksponensieel te ontwikkel. Onbeheerde kettingreaksie gebruik in kernwapens.

Kern-kettingreaksie in die energiesektor

Die reaktiwiteit van die reaktor word bepaal deur 'n groot aantal prosesse wat plaasvind in die aktiewe sone. Al hierdie invloede word bepaal deur die sogenaamde koëffisiënt van reaktiwiteit. Invloed van temperatuur veranderinge van grafiet stokke, koelmiddels of uraan reaktiwiteit van die reaktor en die intensiteit van die perkolasie proses soos 'n kern-kettingreaksie, wat gekenmerk word deur die temperatuur koëffisiënt (vir die koelmiddel, uraan, op grafiet). Daar is ook 'n afhanklikheid van die eienskappe van krag, volgens barometriese aanwysers van stoom parameters. Om die kernreaksie in die reaktor nodige omskakeling een element na 'n ander te handhaaf. Want dit is dit nodig om in ag te neem die vloei voorwaardes van die kern-kettingreaksie - die teenwoordigheid van 'n stof wat in staat is om te verdeel en hulself toeken van die verval van 'n aantal basiese deeltjies wat, as gevolg daarvan, sal die res van die afdeling kern veroorsaak. As so 'n stof dikwels gebruik uraan-238, uraan-235, plutonium-239. Gedurende die verloop van die kern-kettingreaksie isotope van hierdie elemente sal disintegreer en vorm twee of meer ander chemiese stowwe. In hierdie proses, is dit uitgestraal sogenaamde "gamma" -rays, 'n intensiewe energie vry te wees, is gevorm twee of drie neutrone in staat dade om die reaksie voort te sit. Onderskei tussen stadige en vinnige neutrone, want ten einde kern atoom se verbrokkel, moet hierdie deeltjies vlieg teen 'n sekere spoed.