Презентация Цепная реакция деления тяжелых ядер под действием нейтронов. онлайн

Содержание слайда: Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц 44.(0). Цепная реакция деления тяжелых ядер под действием нейтронов.

Содержание слайда: Реакция деления тяжелых ядер нейтронами была открыта Э.Ферми в 1934 г. Реакция деления тяжелых ядер нейтронами была открыта Э.Ферми в 1934 г. Эта реакция состоит в том, что тяжелое ядро, по-глотив нейтрон, делится на 2 (редко на 3 или 4) обычно неравных по массе осколка. При этом выделяется ок. 200 Мэв энергии и испускаются 2-3 нейтрона (в среднем 2,7 нейтрона). Интенсивность реакции деления сильно зависит от энергии нейтронов и от свойств облучаемых ядер. Нейтронами с энергией больше 100 Мэв можно разделить любое ядро. Нейтронами с энергией несколько Мэв можно разделить лю-бое тяжелое ядро (с A>210).

Содержание слайда: Некоторые тяжелые ядра делятся нейтронами лю-бых энергий, начиная с нулевых. Это изотопы: Некоторые тяжелые ядра делятся нейтронами лю-бых энергий, начиная с нулевых. Это изотопы: 235U92, 233U92, 239Pu94, а также некоторые изотопы более тяжелых транс-урановых элементов. Именно эти изотопы, бла-годаря закону 1/v, и имеют наибольшее практи-ческое значение. Важнейшим свойством реакции деления является возникновение 2-3 нейтронов при делении каж-дого ядра. При определенных условиях эти ней-троны могут вызвать деление новых ядер, при этом образуются новые нейтроны и т.д. Возни-кает самоподдерживающаяся цепная реакция деления.

Содержание слайда: Активная зона и ее характеристики Среда, в которой идет самоподдерживающаяся цепная реакция деления, называется активной зоной. Важнейшей характеристикой активной зоны является коэффициент размножения ней-тронов: отношение количества нейтронов в не-котором "поколении" к их количеству в преды-дущем "поколении": k = Ni/Ni-1 (44.1) Под "сменой поколения" понимается поглощение всех "старых" нейтронов и рождение новых нейтронов в результате деления ядер.

Содержание слайда: Таким образом, если в некотором поколении бы- Таким образом, если в некотором поколении бы- ло N нейтронов, то в n-ом поколении их будет Nkn. При k < 1 реакция гаснет, а при k > 1 нарас- тает. Время жизни одного поколения нейтронов (без учета запаздывающих нейтронов) состав- ляет от 10-5 до 10-7 секунды. Поэтому, например, при k = 1.01 число нейтронов и интенсивность реакции уже через 1 миллисекунду возрастет в 1000 раз, т.е. почти мгновенно произойдет взрыв. Для стационарной реакции необходимо поддер- живать k = 1 с очень высокой точностью, такой режим наз. критическим. (При k > 1 режим наз. надкритическим, при k < 1 - подкритическим).

Содержание слайда: Коэффициент размножения конкретной физичес-кой системы можно представить в виде: Коэффициент размножения конкретной физичес-кой системы можно представить в виде: k = k0·P, (44.2) где k0 - коэффициент размножения бесконечной среды (т.е. если бы активная зона имела беско-нечно большие размеры), P - вероятность того, что нейтрон не вылетит за пределы активной зоны, не произведя реакции деления, т.е. P всегда меньше 1. Поэтому цепная реакция де-ления может идти только при k0 > 1. Например, для смеси естественного урана и графита, ко-торая применялась в первых ядерных реакто-рах, k0 = 1.08.

Содержание слайда: Критическая масса Множитель P увеличивается при увеличении раз-меров активной зоны. Размер, при котором ко-эффициент размножения равен 1, наз. крити-ческим размером, а масса активной зоны крити-ческих размеров наз. критической массой. Критическая масса меняется в очень широких пределах в зависимости от формы и конструк-ции активной зоны. Например, для 235U92 она может иметь значения от 240г до 47 кг (шар диаметром от 3 до 17 см).

Содержание слайда: Устройство атомной бомбы 1 - взрывное устройство, 2 - взрывчатое вещество (обычное) для быстро-го сближения частей ядерного заряда), 3 - оболочка, 4 - части ядерного заря-да, образующие при соединении критичес-кую массу, 5 - отражатель нейтро-нов.

Содержание слайда: Другой вариант конструкции атомной бомбы