2. Процессы протекающие при подрыве ядерного взрывного устройства деления. Оценка времени существования надкритического состояния и времени набора поколений.
К
Точка
разлёта
t1
кр
t2
кр
Р
хлопок
проскок
Р
t2
кр
На графике ниже 1-под критическое сост, 1-2 критическое, надкритическое
t0-t2 время разлета под действием хим взрывчатки, если нет запального нейтрона→разлет сис-мы без взрыва.
Tж(N)<<t формир км
Для того чтобы бомба сработала нужно набрать 50 поколений цепной реакции.
Конструкция должна запустить инициатор в момент разлёта.
tλ- время набора поколений = 5*10-7 с. Нужно включить н.и. так, чтобы tλ зацепило максимальное кэфф
Если запустить рано – цепная реакция начнется раньше, чем должна => хлопок
Если запустить после разлёта – поколения не успевают набраться, бомба рассыпается не взрываясь.
Кол-во поколений характеризует мощность бомбы
Характер надкритичности определяется Кэфф,
N(t)=N(0) exp( (kэфф-1)t/tжизни), чистый уран кэфф=2, нет замедлит,У= 20 кт, N(t)=1024
Y=((kэфф-1)/tжизни)3 энергия выделения, 1024=10 3exp(2-1) tλ/10 -8) , tλ- время набора поколений = 5*10-7 с
3. Трудности регулирования цепной реакции деления с использованием мгновенных нейтронов.
Цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов, при которой основное число актов деления инициируется нейтронами, полученными при делении ядер в предыдущем поколении.
Трудность состоит в том, что нужно постоянно контролировать число мгновенных нейтронов, чтобы не произошел взрыв. Это делается с помощью СУЗ.
Нейтроны при делении:
Мгновенные Запаздывающие
99.8-99.3 % , t- 10-14 c 0.2-0.7% , t- 10 c-1мин
К- коэффициент размножения нейтронов
Если ∆к<0- реакция затухает, ∆к=0 постоянная мощность, ∆к>0 реактор разгоняется
N(t)= N(0) exp (кэфф-1/tж)t , кэфф-1=∆k,
N
N(0)
10-4 t
β= (νd/νp+νd)% ,νd- запазд нейтроны, νp- общее количество нейтронов, β≤1%
∆k-реактивность, ∆k< β- усл управляемости реактора
СУЗ- система управления и защиты. Позволяет осуществить выбранный режим протекания цепной реакции деления. В АЗ вводят регулирующие стержни из материалов, поглощающих нейтроны (карбид бора) таким образом, регулируется ∆k и реактор управляется, если не контролировать мгновенные нейтроны произойдет взрыв.
Если ∆к>2 то это бомба
Билет 3
1. Свойство насыщения ядерных сил и его следствия
Поведение ядерных сил, указывающее на ограниченность возможности притяжения, обычно называют «насыщением» ядерных сил.
Т.е. это свойство нуклонов взаимодействовать с ограниченным количеством ближайших нуклонов
Четные массы всегда имеют большую энергию связей
Существуют два наиболее разумных способа объяснения насыщения. Один из них был предложен немецким физиком Вернером Гейзенбергом, одним из основоположников квантовой механики. Он допустил, что ядерные силы, действующие между протоном и нейтроном, по крайней мере, частично обусловлены обменом местами между этими частицами, так что после столкновения между ними нейтрон продолжает путь, по которому двигался протон, и наоборот. Особенно легко происходит обмен в том случае, если две частицы движутся по сходным орбитам, а так как согласно принципу исключения Паули на одной и той же орбите может находиться только ограниченное количество частиц, такого рода обменные силы будут возникать у данной частицы лишь с некоторыми другими.
Бомбардировка протонов быстрыми нейтронами подтверждает эту мысль, потому что в большинстве случаев оказывалось, что либо нейтрон, либо протон имели тенденцию двигаться вперед с почти той же скоростью и по тому же самому направлению, какие были у первоначально падающих нейтронов. Поскольку довольно трудно заставить такую быструю частицу отклониться от своего пути, то это наблюдение показывает, что падающий нейтрон продолжает свое движение почти по прямой линии, но что в половине соударений он меняет свою природу и превращается в протон, оставляя позади себя нейтрон. Вместе с тем опыт показывает, что только половина сил носит обменный характер; вторая половина (соответствующая нейтронам, продолжающим движение вперед и после соударения) представляет собой «обычные» силы.
Но всего этого еще недостаточно, чтобы обеспечить требуемое насыщение, поэтому необходимо привлечение некоторых дополнительных соображений. Вторым обстоятельством, ведущим к насыщению, является почти абсолютно достоверно известное обращение направления действия ядерных сил на малых расстояниях, так что при приближении частиц друг к другу притяжение сменяется отталкиванием.
Когда атомы образуют химическое соединение, жидкость или твердое тело, они удерживаются вблизи друг друга силами притяжения; каждый атом имеет вполне определенный размер, и когда два атома приходят в непосредственное соприкосновение, их взаимное притяжение сменяется отталкиванием.
Есв ~ CA2 = A!/ (2!*(A-2)!) = (A*(A-1)*(A-2)!) / (2!*(A-2)!) = (A*(A-1))/2 A2/2 => Есв /A ~ A =>
Яд силы необычайно мощны по масштабу величин и короткодействующие => Яд силы облад св-вом насыщения