90. Поділ Ядра урану

Під час поділу важкого ядра повинна виділятись велика енергія Цей висновок випливає з порівняння мас вихідного ядра, що ділиться, і утворених ядер-осколків Справді, маса будь-якого ядра: де - питома енергія зв’язку де - середня енергія зв’язку осколків, розрахована на один нуклон. Оскільки є для ядер середини періодичної системи приблизно на 0,8 МеВ більше від є для урану, то Переважна частина енергії вивільняється у формі кінетичної енергії поділу. Цей висновок випливає з того, що осколки, які утворюються внаслідок поділу ядра на дві частини, повинні розлетітися під дією кулонівських сил відштовхування. Кулонівська енергія двох осколків, що перебувають на відстані де - заряди осколків; сума радіусів ядер осколків, кожен з яких можна обчислити за формулою: З урахуванням того, що знаходимо, що а це є величиною цьогож порядку, що й У загальному випадку енергія може виділятись не тільки у вигляді кінетичної енергії осколків а й у вигляді енергії радіоактивних перетворень , повна енергія Позначимо через масові числа легкого та важкого осколків поділу ядра, які характеризують масовим числом А та зарядовим числом Відповідно, позначатимуть зарядові числа цих осколків. Для обчислення теплового балансу припустимо, що в процесі поділу зберігається масове число і зарядове число: На підставі експериментально виявленого факту асиметрії поділу припустимо далі, що , тобто

Отже, де, - енергія поверхневого натягу ядра;

- кулонівська енергія ядра; а

Як видно з цього виразу, поверхнева енергія в разі поділу зростає:

Кулонівська енергія під час поділу зменшується. У підсумку отримаємо:

Мірою енергії, що виділяється під час поділу у вигляді кінетичної енергії осколків, є зміна поверхневої і кулонівської енергії ядра. Як приклад розглянемо поділ ядра урану

Підрахунок коефіцієнтів дає

91. Коефіцієнт розмноження нейтронів, моментальні та запізнені нейтрони

Перебіг самопідтримуваного ланцюгового процесу можливий у тому випадку, якщо коефіцієнт розмноження нейтронів більше одиниці, тобто (12.76) Під к розуміємо відношення кількості нейтронів, що зумовлюють поділ у цьому і попередньому поколіннях. Коефіцієнт визначений що описує ймовірність різних взаємодій (що приводять і не приводять до поділу) нейтронів з ураном, домішками та

розмірами установки.

Рис. 12.9. Спектр нейтронів.

Підрахунок кількості нейтронів відбувався за кількістю зареєстрованих протонів віддачі з урахуванням перерізу розсіяння для нейтронів

спектра поділу І геометричних чинників експерименту.

Кількість поділів визначили за допомогою невеликої допоміжної йонізаційної камери поділу, яку встановлювали замість уранової пластинки. Оскільки речовину, що ділилась, нанесли тонким шаром (з товщиною, меншою від пробігу осколка), то камера поділу реєструвала всі акти поділу, що відбувалися в ній. Порівнюванням вагових кількостей урану в камері поділу й урановій пластині можна було обчислити

Унаслідок вимірювань В. Цінна і Л. Сцілларда для V отримано значення

(12.836)

Отже, уперше доведено принципову можливість ланцюгової ядерної реакції.

Цікавим виявився дослід з реєстрації вторинних нейтронів, що

утворювались під час поділу урану нейтронами, що виникали внаслідок

-реакції. Виявилось, що випускання вторинних нейтронів триває ще деякий

час після моменту вимкнення прискорювальної трубки, у якій отримували дейтрони. Дослідження цього явища засвідчило, що близько 1 % вторинних нейтронів вилітає після того, як поділ уже відбувся, осколки розлетілись і зупинились. Ці нейтрони назвали запізненими (рис. 12.10, а, б).

321