3. Преимущества и недостатки использования различных делящихся материалов ядерном оружии. Учет этих факторов в проблеме нераспространения.

Делящиеся ядерные материалы, плутоний и высокообогащенный уран (ВОУ), являются необходимыми ингредиентами любого ядерного оружия. Следовательно, повсеместно в мире организация защиты, консолидация и ликвидация запасов делящихся материалов являются необходимой частью усилий по уничтожению ядерного оружия в тех странах где оно существует, прекращению распространения материалов среди большего числа стран и предотвращению их попадания в руки террористов.

Ядерные материалы - это материалы, содержащие или способные воспроизвести делящиеся (расщепляющиеся) ядерные вещества

Природные – U 238, уран содержащие ядра U235,Исскуственные – PU 239, U233, TH232

Делящихся веществ, имеющих практическое значение и применение, всего два - это изотоп урана - уран-235 (оружейный уран нужно обогатить до 90%, идеален для пушечной модели- интенсивность спонтанного деления мало) и изотоп плутония - плутоний-239 (оружейный плутоний). При этом уран-235 является природным изотопом, а плутоний-239 - искусственным: химического элемента плутония в природе нет (тем более его оружейного изотопа)Все другие изотопы плутния приводят к хлопку .Наибольшее применение имеет изотоп урана ²³⁵U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии . Выделение изотопа U²³⁵ из природного урана — сложная технологическая проблема. В результате захвата нейтрона с последующим β-распадом ²³⁸U может превращаться в ²³⁹Pu, который затем используется как ядерное топливо.

Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), является ядерным топливом для атомных электростанций и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг).

Уран-238 созд в 35 раз больше интенсивность спонтанного деления, невозможно исп в бомбе

Билет 9

1. Распадные процессы в изобарной цепочке. β–-, β+- и ЕС-процессы

рисунок: лес-просека. Там ядра на изобарной прямой могут распадаться как ß-, ß+ и ЕС распадом. Это и есть изобарная цепочка.

ß-распад — спонтанное превращение ядра (A,Z) в ядро-изобар (A,Z±1) в результате испускания лептонов (электрон и антинейтрино, позитрон и нейтрино), либо поглощения электрона с испусканием нейтрино (е-захват). Большие времена жизни β-радиоактивных ядер объясняются тем, что β-распад происходит в результате слабого взаимодействия.

β-распад — внутринуклонный процесс. В ядре распадается одиночный нуклон. Однако в процессе β-распада происходит перестройка ядра. Поэтому период полураспада и другие характеристики β-распада в значительной степени зависят от того, насколько сложна эта перестройка. Массовое число А при β-распаде не изменяется. Стабильные по отношению к β-распаду ядра при всех А располагаются вокруг значений Zравн с небольшим разбросом в обе стороны за счет индивидуальных особенностей ядер.

Известны типы бета-распада: электронный распад ( превращение нейтрона в протон), позитронный распад (протона в нейтрон) и электронный захват. При электронном бета-распаде заряд ядра увеличивается на 1, при позитронном — уменьшается на 1; массовое число не меняется

ß- -распад

¹⁴С  ß-

A(Z,N)  A(Z+1,N-1) + e^- + _e

_e - антинейтрино

Так распадаются ядра, в кот нейтронов больше, чем нужно для стабильной конфигурации.

ß+ -распад

¹¹С  ß+

A(Z,N)  A(Z-1, N+1) + e⁺ + _e

e⁺ - позитрон; _e – нейтрино

electro capture – электронный захват

A(Z,N)  ^(EC)  A(Z-1, N+1) – этот процесс невозможен в антимире (распад нейтронно-дефицитных ядер) – там это были бы нейтронно-избыточные.

Условие дефицита для распада:

М_Я + (A,Z) > М_Я (Z+1, N-1) - для ß- и ЕС

М_Я + (A,Z) > М_Я (Z-1, N+1) + 2m_e - для ß+

Ядро испускает ē => этот ē забирает к себе атом

Разное кол-во n, но одинаковое z => изотопы; Разные n, разные z, но одинак масса => изобары

n распадаются ß- -распадом: n  p + e^- + _e