3. Плутоний – 238, его основные свойства, каналы его образования при облучении урана в реакторе и роль в ядерном оружии.

²³⁸Pu – вредный изотоп, греется, большая интенсивность деления, альфа-радиоактивен. Самопроизвольно испускает нейтроны, что приводит к «хлопку» => играет отрицательную роль в ядерном оружии.

Содержание ²³⁸Pu – в оружейном Pu < 0,5 %

Билет 7

1. Распределение продуктов деления по массам (оценка по капельной модели и эксперимент). Причины расхождения.

1ый откр продукт дел-я: Ba, Sr, Kr, ксенон – это деление не пополам

Ag, кадмий – продукты симметричного дел-я

Выделившаяся эн-я оказывается меньше, чем предсказывалось

Процесс деления атомного ядра легко описать на основе жидкокапельной модели. Пусть ядро изменяет свою форму, например из сферического станет эллипсоидальным. Объем ядра не изменяется (ядерная материя практически несжимаема), но поверхность увеличивается, а кулоновская энергия уменьшается (увеличивается среднее расстояние между протонами).

E = (c/r) * z₁z₂ (где z_1, z₂- заряды осколков)

E = c' * (z₁ * (z_F – z₁))

E = c' * (z₁ z_F – z₁²)

dE/dz₁ = c' * (z_F – 2z₁)

z_F = 2z₁

z₁ = z_F /2 => двойное деление

Характерной особенностью деления является то, что осколки, образующиеся в результате деления, как правило, имеют существенно разные массы. В случае наиболее вероятного деления ²³⁵U отношение масс осколков равно 1.46. Тяжелый осколок при этом имеет массовое число 139, легкий - 95. Деление на два осколка с такими массами не является единственно возможным. Распределение по массам осколков деления ²³⁵U тепловыми нейтронами показано на рис.

При делении тепловыми нейтронами вероятность симметричного деления примерно на три порядка меньше, чем в случае наиболее вероятного деления на осколки с A = 139 и 95. Капельная модель не исключает возможности асимметричного деления, однако, даже качественно не объясняет основных закономерностей такого деления. Асимметричное деление можно объяснить влиянием оболочечной структуры ядра. Ядро стремится разделиться таким образом, чтобы основная часть нуклонов осколка образовала устойчивый магический остов.

- скопления в верхних дугах – радиоакт эл-ты (I-131, Sr-90,…)

Делящееся ядро выдел. оболочки как в правом, так и в левом пике.

r – эксцентриситет (числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности).

r=0 – исходное делящееся сферическое ядро.

Эксперимент: опыт: капля анилина в воде(одинаковая плотность, но она не растворяется в воде). она передвигается в объеме воды, а когда подходит к границе воды, ее затягивает снова к середине объема. причем эта капля принимает форму шара. чтобы разделить шар, нам надо преодолеть точку неозврата.

2. Полоний – бериллиевый нейтронный инициатор. Методы наработки полония. Проблемы обращения с полонием.

Полоний - бериллиевый инициатор - основная составляющая бомбы, это конструкция которая не испускает нейтроны до определенного времени, должен быть долгоживущим тк его сложно менять - он внутри бомбы, и не слишком долгоживущий, оптимальный полоний. Покрытая полонием сетка была заключена в танталовую сферу, которая размещалась внутри урановой оболочки с бериллиевыми гранулами внутри. Система была спроектирована так, что имплозионная ударная волна втолкнет кусочки бериллия через тантал для того, чтобы смешать их с полонием.   Полоний представляет собой сильный источник альфа-частиц. Бериллий, смешиваясь с полонием, начинает поглощать альфа-частицы и, в свою очередь, испускать нейтроны. Поэтому в данном типе нейтронного инициатора особенно важно обеспечить очень хорошее и быстрое перемешивание бериллия и полония.

Посередине – золотая фольга. Слева альфа-частицы (полоний). Справа ⁹Be.

⁹Be + α -> ^13*C -> ¹²C + n.

Фольга должна разорваться в момент достижения крит массы и дать 10³ нейтронов.

На 1 грамм U ~ 10^{-10  210}Po. Получают из отходов переработанной урановой руды.

²¹⁰Po летучий и супертоксичный металл.

Если не удерживать его в герметичном контейнере – ½ исходной массы испарится за 3ое суток. Возможно лучевое поражение, нужно работать в герметичных боксах.