На головную страницу 

Адроны
Альфа-распад
Альфа-частица
Аннигиляция
Антивещество
Антинейтрон
Антипротон
Античастицы
Атом
Атомная единица массы
Атомная электростанция
Барионное число
Барионы
Бета-распад
Бетатрон
Бета-частицы
Бозе – Эйнштейна статистика
Бозоны
Большой адронный коллайдер
Большой Взрыв
Боттом. Боттомоний
Брейта-Вигнера формула
Быстрота
Векторная доминантность
Великое объединение
Взаимодействие частиц
Вильсона камера
Виртуальные частицы
Водорода атом
Возбуждённые состояния ядер
Волновая функция
Волновое уравнение
Волны де Бройля
Встречные пучки
Гамильтониан
Гамма-излучение
Гамма-квант
Гамма-спектрометр
Гамма-спектроскопия
Гаусса распределение
Гейгера счётчик
Гигантский дипольный резонанс
Гиперядра
Глюоны
Годоскоп
Гравитационное взаимодействие
Дейтрон
Деление атомных ядер
Детекторы частиц
Дирака уравнение
Дифракция частиц
Доза излучения
Дозиметр
Доплера эффект
Единая теория поля
Зарядовое сопряжение
Зеркальные ядра
Избыток массы (дефект массы)
Изобары
Изомерия ядерная
Изоспин
Изоспиновый мультиплет
Изотопов разделение
Изотопы
Ионизирующее излучение
Искровая камера
Квантовая механика
Квантовая теория поля
Квантовые операторы
Квантовые числа
Квантовый переход
Квант света
Кварк-глюонная плазма
Кварки
Коллайдер
Комбинированная инверсия
Комптона эффект
Комптоновская длина волны
Конверсия внутренняя
Константы связи
Конфайнмент
Корпускулярно волновой дуализм
Космические лучи
Критическая масса
Лептоны
Линейные ускорители
Лоренца преобразования
Лоренца сила
Магические ядра
Магнитный дипольный момент ядра
Магнитный спектрометр
Максвелла уравнения
Масса частицы
Масс-спектрометр
Массовое число
Масштабная инвариантность
Мезоны
Мессбауэра эффект
Меченые атомы
Микротрон
Нейтрино
Нейтрон
Нейтронная звезда
Нейтронная физика
Неопределённостей соотношения
Нормы радиационной безопасности
Нуклеосинтез
Нуклид
Нуклон
Обращение времени
Орбитальный момент
Осциллятор
Отбора правила
Пар образование
Период полураспада
Планка постоянная
Планка формула
Позитрон
Поляризация
Поляризация вакуума
Потенциальная яма
Потенциальный барьер
Принцип Паули
Принцип суперпозиции
Промежуточные W-, Z-бозоны
Пропагатор
Пропорциональный счётчик
Пространственная инверсия
Пространственная четность
Протон
Пуассона распределение
Пузырьковая камера
Радиационный фон
Радиоактивность
Радиоактивные семейства
Радиометрия
Расходимости
Резерфорда опыт
Резонансы (резонансные частицы)
Реликтовое микроволновое излучение
Светимость ускорителя
Сечение эффективное
Сильное взаимодействие
Синтеза реакции
Синхротрон
Синхрофазотрон
Синхроциклотрон
Система единиц измерений
Слабое взаимодействие
Солнечные нейтрино
Сохранения законы
Спаривания эффект
Спин
Спин-орбитальное взаимодействие
Спиральность
Стандартная модель
Статистика
Странные частицы
Струи адронные
Субатомные частицы
Суперсимметрия
Сферическая система координат
Тёмная материя
Термоядерные реакции
Термоядерный реактор
Тормозное излучение
Трансурановые элементы
Трек
Туннельный эффект
Ускорители заряженных частиц
Фазотрон
Фейнмана диаграммы
Фермионы
Формфактор
Фотон
Фотоэффект
Фундаментальная длина
Хиггса бозон
Цвет
Цепные ядерные реакции
Цикл CNO
Циклические ускорители
Циклотрон
Чарм. Чармоний
Черенковский счётчик
Черенковсое излучение
Черные дыры
Шредингера уравнение
Электрический квадрупольный момент ядра
Электромагнитное взаимодействие
Электрон
Электрослабое взаимодействие
Элементарные частицы
Ядерная физика
Ядерная энергия
Ядерные модели
Ядерные реакции
Ядерный взрыв
Ядерный реактор
Ядра энергия связи
Ядро атомное
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

На головную страницу

Рейтинг@Mail.ru

 

Деление атомных ядер
Nuclear fission


Рис. 1. Процесс вынужденного деления ядра

    Деление атомных ядер – их распад на две части (осколка) сравнимой массы. Деление может быть самопроизвольным (спонтанным) или вынужденным, вызванным взаимодействием ядра с внешней частицей. Деление энергетически выгодно, т.е. сопровождается освобождением энергии, для тяжёлых ядер и является основным источником ядерной энергии. При этом энерговыделение составляет величину neaeqv1 МэВ на один нуклон делящегося вещества или 1014 Дж/кг, что намного порядков превосходит энерговыделение всех других освоенных человеком источников энергии. Энергия деления используется в атомных электростанциях (ядерные реакторы) и атомном оружии.
    Процесс деления можно проиллюстрировать, рассматривая ядро как каплю заряженной ядерной жидкости (рис. 1). В процессе деления ядро последовательно проходит через следующие стадии: шар (а), деформация (б), гантель (в), образование "шейки" (г), два осколка (д). В стадии (б) силы поверхностного натяжения, направленные внутрь ядра, стремятся уменьшить площадь поверхности ядра и вернуть его в исходное сферическое состояние, тем самым, препятствуя дальнейшему развитию процесса деления. Для того чтобы ядро “проскочило” стадию (б) и оказалось в стадии (в), когда деление становится необратимым, ему нужно сообщить энергию извне. Эта энергия может быть передана ядру любой внешней частицей, но практически наиболее выгодно использовать для этой цели лишённые электрического заряда нейтроны, так как их сближению с ядром не препятствуют кулоновские силы отталкивания.
    Ядро может разделиться на два осколка с близкими (и даже равными) массами. Но это происходит редко. Чаще один из осколков тяжелее другого (примерно в 1.5 раза). Одна из наиболее типичных реакций деления ядра урана-235 выглядит так:

Она протекает за время не более, чем 10-12 сек и сопровождается испусканием трёх нейтронов. Увеличение числа нейтронов в процессе деления открывает возможность протекания цепной ядерной реакции деления.


Рис. 2. Зависимость удельной энергии связи ядра epsilon от массового числа А.

    То, что в реакции деления должна освобождаться энергия, следует из зависимости удельной энергии связи ядра epsilon (средней энергии связи нуклона в ядре) от массового числа А (рис. 2). Так в делящемся ядре урана (А = 236) средняя энергия связи нуклона 7.6 МэВ, а у ядер-осколков эта энергия примерно 8.5 МэВ. Избыток энергии связи освобождается. Для одного нуклона этот избыток равен (8.5 - 7.6) МэВ = 0.9 МэВ. Учитывая, что число нуклонов в ядре урана равно 236, получаем для энергии, выделяющейся в одном акте деления, величину 0.9 МэВ . 236 neaeqv 212 МэВ. Эта энергия выделяется в основном в виде кинетической энергии разлетающихся осколков.

    Энергия деления распределяется примерно следующим образом.

Кинетическая энергия осколков 167 МэВ
Энергия нейтронов деления 5 МэВ
Энергия мгновенных гамма-квантов 7 МэВ
Энергия бета-частиц продуктов деления 8 МэВ
Энергия гамма-излучения продуктов деления 7 МэВ
Энергия антинейтрино продуктов деления 10 МэВ
Всего 200 МэВ

    Деление было открыто Отто Ганом, Фрицем Штрассманом и Лизой Мейтнер в
1938 г. Правильная интерпретация необычного ядерного процесса была дана в том же году Мейтнер и Отто Фришем.

Отто Ган и Фриц Штрассманн
Фриц Штрассман и Отто Ган
Отто Ган и Лиза Мейтнер
Отто Ган и Лиза Мейтнер

Отто Фриш

Подробнее смотрите "Деление ядер".