ядерная физика

Деление ядер

Когда изменения кулоновской и поверхностной энергий оказываются равными ядро становится нестабильным к делению. В этой точке выполняетяся условие:

Кулоновская энергия заряженной сферы	Параметр делимости
Поверхностная энергия сферического
ядра

Сечение деления 235U

Сечение	барн	)
	(

Энргия (эВ)

Сечение деления 238U

Сечение	барн	)
	(

Энргия (эВ)

Барьер деления

Es+Ec

Зависимость формы, высоты потенциального барьера Н и энергии деления Е от параметра делимости.

Если энергия отрыва нейтрона B(n) от ядра (А+1) больше барьера деления, деление возможно при любой энергии. Если энергия отрыва меньше барьера деления, существует порог: кинетическая энергия нейтронов En должна быть больше величины (H-B(n)).

238U делится нейтронами с энергией En > 1МэВ, 235U делится нейтронами любых энергий.

Распределение энергии деления

При делении 235U тепловыми нейтронами освобождается энергия порядка 200 МэВ.

Кинетическая энергия осколков	~167 МэВ
Энергия нейтронов деления	~5 МэВ
Энергия мгновенных гамма-квантов	~7 МэВ
Энергия бета-частиц продуктов деления	~8 МэВ
Энергия гамма-квантов продуктов деления	~7 МэВ
Энергия антинейтрино продуктов деления	~10 МэВ

Итого

~200 МэВ

Спектр нейтронов

Энергетический спектр мгновенных нейтронов непрерывный с максимумом в районе 1МэВ

Средняя энергия нейтронов около 2МэВ

Спектр можно приближенно описать формулой:

N(En) ~ (En)½exp(-En/(kT))

где k - постоянная Больцмана, Т- температура ядра (Максвелловский спектр)

Около одного процента нейтронов испускается с запаздыванием (может достигать порядка минуты) - это запаздывающие нейтроны

Вероятность

Энергия нейтронов МэВ

Спектр нейтронов

При увеличении энергии возбуждения число мгновенных нейтронов растет. Из этого следует, что она, в основном, переходит в энергию возбуждения осколков деления.

Потенциальная	энергия

Деление ядер

Форма ядра

Нормальное деление Подбарьерное деление

Изомерное деление

Спонтанное деление

Деформация

Деление ядер. Периоды распада.

Периоды спонтанного деления ядер очень сильно изменяются при переходе от ядра к ядру в силу экспоненциального характера проницаемости барьера . Для ядер 232Th период составляет больше 1021 лет.

Деление ядер

При делении тяжелого ядра должна освобождаться большая энергия Q, так как энергия связи нуклона в тяжелых ядрах примерно на 0.8 МэВ меньше, чем для средних ядер.

Подавляющая часть энергии деления освобождается в форме кинетической энергии осколков деления, так как ядра-осколки разлетаются под действием кулоновских сил отталкивания.

Образующиеся при делении осколки должны быть β- радиоактивны и могут испускать нейтроны. Среднее число нейтронов, испускаемых за один акт деления, зависит от массового числа и растет с ростом Z.