Grandininės branduolinės reakcijos

Šioje temoje nagrinėjama urano branduolio dalijimasis, grandininės branduolinės reakcijos, urano izotopai ir kritinė masė. Sužinoma, kaip branduolinės reakcijos metu išsiskirianti energija gali būti panaudojama, ir kokios sąlygos reikalingos grandininei reakcijai palaikyti. Taip pat aptariamas neutronų daugėjimo koeficientas ir jo įtaka branduolinės reakcijos eigai.

Grandininės branduolinės reakcijos
Neutronai, išsiskyrę urano branduolio dalijimosi metu, gali sukelti kitų branduolių dalijimąsi. Taip prasideda grandininė reakcija – savaime plintantis procesas, kurį palaiko patys reakcijos produktai – naujai atsirandantys neutronai.
Kritinė masė
Grandininė reakcija prasideda tik tada, kai urano kiekis pasiekia kritinę masę. Jei urano yra per mažai, dauguma neutronų palieka medžiagą, nesukeldami branduolių dalijimosi. Kritinė masė – mažiausias urano kiekis, kuriam esant, dar gali vykti grandininė reakcija.
Neutronų daugėjimo koeficientas
Grandininės reakcijos vyksmui reikalingas tam tikras neutronų kiekis. Jis apibūdinamas neutronų daugėjimo koeficientu (\(k\)), kuris lygus tam tikros kartos neutronų skaičiaus ir juos išlaisvinusios kartos neutronų skaičiaus santykiui (\(k = N_1 / N_0\)). Šį koeficientą lemia neutronų nuotėkis, sugertis įvairiose medžiagose, branduolių dalijimasis ir kiti veiksniai. Jei \(k > 1\), reakcija spartėja; jei \(k < 1\), reakcija slopsta; jei \(k = 1\), reakcija yra stabili.
Urano branduolio dalijimasis: lašelinis modelis
Urano atomo branduolyje yra sukaupta daug energijos. Branduolio dalijimosi metu išsiskiria apie \(200 \text{ MeV}\) energijos, kuri prilygsta energijai, gaunamai sudeginus didelį kiekį naftos ar anglių. Šis reiškinys aiškinamas, remiantis lašeliniu branduolio modeliu. Branduolys, sudarytas iš nukleonų, yra panašus į įelektrinto skysčio lašelį, veikiamą branduolinių traukos ir elektrostatinių stūmos jėgų. Kai branduolys sugeria neutroną, jis deformuojasi, o stūmos jėgos viršija traukos jėgas. Dėl to branduolys skyla į dvi dalis, išspinduliuodamas laisvuosius neutronus.
Urano izotopai ir grandininė reakcija
Grandininės reakcijos vyksmas yra sudėtingesnis, nei gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio, nes ne visi neutronai gali suskaldyti visus urano izotopus. Iš septynių urano izotopų, gamtoje randami tik \({}^{235}\text{U}\) ir \({}^{238}\text{U}\). Daugiausia gamtinio urano sudaro \({}^{238}\text{U}\), kurio branduoliams dalytis reikalinga didesnė neutronų energija. \({}^{235}\text{U}\), kurio gamtoje yra mažiau, yra lengviau skaidomas. Todėl, norint sukelti grandininę reakciją, dažnai reikia atskirti izotopus ir padidinti \({}^{235}\text{U}\) koncentraciją.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com