Навигация
3. Деление ядер
Деление тяжелых ядер происходит при захвате нейтронов. При этом испускаются новые частицы и освобождается энергия связи ядра, передаваемая осколкам деления. Это фундаментальное явление было открыто в конце 30-ых годов немецкими учеными Ганом и Штрасманом, что заложило основу для практического использования ядерной энергии.
Ядра тяжелых элементов - урана, плутония и некоторых других интенсивно поглощают тепловые нейтроны. После акта захвата нейтрона, тяжелое ядро с вероятностью ~0,8 делится на две неравные по массе части, называемые осколками или продуктами деления. При этом испускаются - быстрые нейтроны/ (в среднем около 2,5 нейтронов на каждый акт деления), отрицательно заряженные бета-частиц и нейтральные гамма-кванты, а энергия связи частиц в ядре преобразуется в кинетическую энергию осколков деления, нейтронов и других частиц. Эта энергия затем расходуется на тепловое возбуждение составляющих вещество атомов и молекул, т.е. на разогревание окружающего вещества.
После акта деления ядер рожденные при делении осколки ядер, будучи нестабильными, претерпевают ряд последовательных радиоактивных превращений и с некоторым запаздыванием испускают "запаздывающие" нейтроны, большое число альфа, бета и гамма-частиц. С другой стороны некоторые осколки обладают способностью интенсивно поглощать нейтроны.
Дифференциальное уравнение превращений осколков деления можно записать в виде:
где Ai - число ядер изотопа i в единице объема ,
Q(t) - число актов деления в единице объема в единицу времени в момент t,
- выход изотопов Ai в акте деления,
- константа радиоактивного распада изотопа Ai,
- плотность потока нейтронов,
- сечение поглощения нейтронов ядрами изотопа Ai ,
- константа перехода к-того изотопа в i-тый.
Для решения этой системы уравнений нужно задать начальные условия, знать схемы и константы всех радиоактивных переходов. Суммируя по группам изотопов, имеющих тот или иной тип радиоактивности, можно определить интенсивность радиоактивного распада в функции времени. В [3] представлены детали и результаты таких расчетов.
Наиболее значимые осколки деления - Kr, Cs, I, Xe, Ce, Zr и др.
В Таблице 1 даны некоторые характеристики осколков деления
Таблица 1.
Характеристики некоторых радионуклидов и продуктов деления урана-235
| Имя нуклида | Период полураспада Е , дни | Выход при делении, % | Количество радиоактивности в реакторе мощностью 3412 МВт, работавшего три года, млн. кюри |
| Изотопы иода | |||
| иод-131 | 8,04 | 2,88 | 87 |
| иод-132 | 0,095 | 4,30 | 130 |
| иод-133 | 0,866 | 6,70 | 180 |
| иод-135 | 0,276 | 6,55 | 170 |
| Благородные газы | |||
| криптон-85 | 3,95 | 1,30 | 0,66 |
| криптон-85м | 0,187 | 1,30 | 32 |
| криптон-87 | 0,053 | 2,56 | 57 |
| криптон-88 | 0,119 | 3,64 | 77 |
| ксенон-133 | 5,25 | 6,7 | 180 |
| ксенон-135 | 0,378 | 6,55 | 38 |
| Изотопы цезия | |||
| цезий-134 | 753 | 7,81 | 13 |
| цезий-137 | 11000 | 6,23 | 6,5 |
| Другие осколки деления | |||
| стронций-90 | 10300 | 5,94 |
Для многих задач определенный интерес представляют данные об активности топливных элементов после некоторой выдержки их вне реактора.
Для нас важно отметить сейчас, что осколки деления обладают значительной радиационной способностью. Так 1 грамм осколков деления обладает активностью ~0,3 кюри. Эта активность медленно уменьшается по закону
E=2,66*t-1,2 MeV/дел.сек, где t - время в сек[4].
Похожие работы
... : 1,60*10 Кл. Подставив это значение в найденное Томсоном отношение заряда электрона к его массе, можно было вычислить массу электрона: 1,60*10 Кл/1,76*10 Кл/г = 9,11*10 г. 4. Ядерная модель строения атома Изучение строения атома практически началось в 1897-1898 гг., после того как была окончательно установлена природа катодных лучей как потока электронов и были определены величина заряда и ...
... их в таблице. В связи с открытием закона Мозле современная формулировка периодического закона следующая: свойство элементов, а так же формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов. Связь периодического закона и периодической системы со строением атомов. Итак, главной характеристикой атома является не атомная масса, а величина ...
... массой, большей урана. В наши дни такие «трансурановые» элементы были получены искусственно. Вполне можно утверждать, что предела таблицы не существует и получение или нахождение других трансурановых элементов – это дело будущего. Таково, в общих чертах, учение об атомах химических элементов, созданное Дальтоном и определившее все дальнейшее развитие химии в XIX столетии. , с помощью ...
... ; ↓↑ ↓↑ Количество неспаренных электронов на внешнем уровне определяет валентность элемента, т.е. способность образовывать химические связи с другими атомами. В большинстве случаев, но не всегда. 5 4 4 3 3 2 2 1 1 Периодический закон (1869 г): свойства простых тел, а также свойства ...
0 комментариев