Reacción en cadea nuclear. Condicións de reacción en cadea nuclear

A teoría da relatividade di que a masa - é unha forma especial de enerxía. Disto segue que é posible para converter masa en enerxía e enerxía en masa. A nivel intraatomic, tales reaccións teñen lugar. En particular, unha parte da masa do núcleo atómico pode moi ben converterse enerxía. Isto acontece de varias maneiras. En primeiro lugar, o núcleo pode dividirse en unha serie de núcleos pequenos, esta reacción é chamado de "colapso". En segundo lugar, os grans menores poden facilmente conectarse para obter maior - esta reacción de síntese. No universo, tales reaccións non son pouco comúns. Tan só dicir que a reacción de fusión - unha fonte de enerxía para as estrelas. Pero a reacción de descomposición utilizado pola humanidade para reactores nucleares, como as persoas aprenderon a controlar eses procesos complexos. Pero o que é unha reacción en cadea nuclear? Como tratar con isto?

Que pasa no núcleo dun átomo

reacción en cadea nuclear - un proceso de execución en colisións de partículas elementais ou núcleos con outros núcleos. Por que é unha "cadea"? Este conxunto de reaccións nucleares individuais secuenciais. Como resultado deste proceso, hai un cambio de nucleon estado cuántico e composición no núcleo, aparecen aínda novas partículas - produtos da reacción. reacción en cadea nuclear, a física dos cales permite explorar os mecanismos de interacción dos núcleos cos núcleos e partículas - o método principal para a produción de novos elementos e isótopos. Co fin de comprender a reacción en cadea, debemos primeiro manexar o single.

O que fai falta para a reacción

Co fin de aplicar tal proceso, como a reacción en cadea nuclear, cómpre reunir as partículas do núcleo (e nucleônicas dous núcleos) a unha distancia do raio de interacción forte (aproximadamente un Fermi). As distancias son grandes, a interacción de partículas cargadas é puramente Coulomb. Na reacción nuclear, conforme a lexislación: conservación de enerxía, o momento de impulso, carga baryon. reacción en cadea nuclear é denotada por, a, b, a, d. Un símbolo indica un núcleo de partida, b - a partícula incidente, con - un novo partículas emitidas, e d denota o núcleo resultante.

enerxía da reacción

A reacción nuclear cadea pode realizarse tanto coa absorción e liberación de enerxía, que é igual á diferenza de masa de partículas, tras a reacción e antes de que. A enerxía absorbida determina a enerxía cinética mínimo dunha colisión, un así chamado reacción nuclear limiar en que poida fluír libremente. Este limiar depende das partículas que participan da interacción, e sobre as súas características. Na fase inicial, as partículas son dun estado predeterminado de Quantum.

reaccionando

A principal fonte de partículas cargadas que bombardean o núcleo é o acelerador de partículas, o que permite que os feixes de protóns, ións pesados e núcleos lixeiros. neutróns lentos producidos mediante a utilización de reactores nucleares. Para a fixación das partículas incidentes cargada pode ser utilizada varios tipos de reaccións nucleares - ambos a síntese ea degradación. A probabilidade deles depende dos parámetros das partículas que chocan. Desde esta probabilidade está asociada unha tal característica, a sección transversal da reacción - o valor da área efectiva que caracteriza o núcleo como un obxectivo para as partículas incidentes e que é unha medida da probabilidade de partículas de entrar no núcleo e interactuar. Se a reacción é acompañada partículas cun valor de rotación diferente de cero, a sección é directamente dependente da súa orientación. Xa que a parte de atrás das partículas de entrada non están completamente orientado ao azar, e máis ou menos ordenada forma, todo corpúsculos son polarizadas. caracterización cuantitativa do spin-orientada describe o vector de polarización.

O mecanismo reaccional

¿Que é unha reacción en cadea nuclear? Como xa se mencionou, este é unha secuencia de reaccións máis simple. Detalles da partícula incidente ea súa interacción co núcleo dependen da masa, carga, a enerxía cinética. Interacción determinada polo grao de liberdade dos núcleos, que son animados cando unha colisión. Gañar control sobre todos estes mecanismos permite a un proceso tal como a reacción en cadea nuclear controlada.

reaccións directas

Se unha partícula cargada que chega ao núcleo branco, só toca, a duración da colisión aínda é necesario superar a distancia raio nuclear. Esta reacción nuclear é chamado directa. Unha característica común a todas as reaccións deste tipo é o inicio dun pequeno número de graos de liberdade. Neste proceso, tras a primeira colisión de partículas ten unha enerxía aínda o suficiente para superar a atracción nuclear. Por exemplo, estas interaccións, como a dispersión de neutróns inelástica, cobrar cambio, e están en fronte. A contribución de tales procesos na característica chamada "sección total de cruz" moi miserable. Con todo, a liña de distribución do produto que pasa reacción nuclear para determinar a probabilidade de emisión do ángulo da dirección do feixe, números cuánticos selectividade cuberta estados e para determinar a súa estrutura.

emisión condición equilibrio

A partícula non deixa o ámbito da cooperación nuclear tras a primeira colisión, estará envolto nunha fervenza de colisións sucesivas. Este é, en realidade o que se chama reacción nuclear en cadea. Como resultado, tal situación, a enerxía cinética das partículas distribúese entre as partes compoñentes do núcleo. O mesmo estado do núcleo gradualmente facer-se moito máis complicado. Durante este proceso, nalgún nucleão ou aglomerado enteiro (grupo de núcleos) a enerxía pode ser enfocada, é suficiente para a emisión dun nucleão dende o núcleo. Ademais relaxación pode producir un equilibrio estatístico ea formación dun núcleo composto.

reaccións en cadea

¿Que é unha reacción en cadea nuclear? Esta secuencia de súas partes constitutivas. Isto é, varias reaccións nucleares individuais consecutivos causadas por partículas cargadas aparecen como produtos de reacción nos pasos anteriores. O que se chama unha reacción nuclear en cadea? Por exemplo, a fisión de núcleos pesados, cando varios eventos de fisión iniciadas obtidos polo anterior decae neutróns.

Características dunha reacción en cadea nuclear

Entre todas as reaccións químicas que recibiu cadea de distribución ampla. Partículas coas conexións sen uso cumprir o papel dos radicais libres ou de átomos. Neste proceso, como a reacción en cadea nuclear, o mecanismo da súa curso proporcionar neutróns que teñan a barreira de Coulomb e excitar o núcleo da absorción. A forma de partículas parece necesario, fai que unha corrente de transformacións posteriores, que seguirán a escisión de cadea debido á perda das partículas transportadoras.

Carrier Por perdido

Hai só dúas razóns para a perda de partículas transportadoras reaccións en cadea continua. A primeira é a absorción das partículas sen proceso de emisión secundaria. A segunda - deixando as partículas dentro do ámbito da substancia que soporta o proceso de cadea.

Dous tipos de proceso

Se a unidade sexa cargado transportista exclusivamente partículas, en cada período de reacción en cadea, a continuación, este proceso pode ser chamado non ramificado. Non pode levar á liberación de enerxía a grande escala. Se hai moitas partículas transporte, que é designada por reacción ramificada. ¿Que é unha reacción en cadea con ramificación nuclear? Un recibiu no acto anterior de partículas secundarias seguen comezado antes a cadea, pero os outros van crear novas reaccións que tamén pode diversificar. Con este proceso estará competindo procesos levar á ruptura. A situación resultante dará orixe ao fenómeno de crítica e marxinal específico. Por exemplo, se a continuidade de máis de puramente novas cadeas, a auto-apoio de reacción é imposible. Mesmo se excita seu artificialmente introducindo o número medio de partículas desexado, o proceso aínda vai desaparecer co tempo (xeralmente moi rapidamente). Se o número de novas cadeas pode superar o número de saltos, a reacción en cadea comezará a estenderse por todo o material.

Estado crítico

A rexión crítica está separada estados de condición de reacción en cadea de auto-apoio materia avanzada ea rexión onde esta reacción non é de todo posible. Este parámetro é caracterizado pola igualdade entre o número de novos circuítos e o número de posibles quebras. A medida que a presenza do estado crítico transportadora libre de partículas é o produto principal nunha lista como "condicións da reacción en cadea nuclear." A realización desta condición pode ser determinada por un número de posibles factores. Dividindo elemento núcleo pesado está animado con só un neutrón. Como un resultado do presente proceso, como unha reacción en cadea de fisión nuclear, hai máis neutróns. Así pois, este proceso pode producir reacción onde transportadoras e neutróns actuará ramificada. No caso de que a taxa de neutróns captura sen división ou saídas (taxa de perda) serán compensados partículas transportadoras de reprodución da velocidade, a reacción en cadea vai proceder de xeito estacionario. Esta ecuación describe o factor de multiplicación. No caso de ser igual á unidade superior. En nuclear , debido á introdución de realimentación negativa entre a taxa de liberación de enerxía eo factor de multiplicación pode realizarse de control de reaccións nucleares. Se esta proporción é maior que un, entón a reacción desenvolverá exponencialmente. reacción en cadea descontrolada utilizado en armas nucleares.

reacción nuclear en cadea no sector da enerxía

A reactividade do reactor é determinada por un gran número de procesos que ocorren na súa zona activa. Todas estas influencias son determinados polo así chamado coeficiente de reactividade. Influencia de cambios de temperatura de varetas de grafito, refrixerantes ou reactividade uranio do reactor ea intensidade do proceso de percolao como unha reacción en cadea nuclear, caracterizadas polo coeficiente de temperatura (para o líquido de refrixeración, uranio, de grafito). Hai tamén unha dependencia das características de potencia, segundo indicadores barométrica de parámetros de vapor. Para manter a reacción nuclear no reactor necesario, converter un elemento a outro. Para iso, é necesario ter en conta as condicións de fluxo de reacción en cadea nuclear - a presenza dunha substancia que é capaz de dividir correo atribuírse a partir do decaemento dun número de partículas elementais que, como unha consecuencia, pode facer que o resto dos núcleos de división. Como tal sustancia é frecuentemente utilizado uranio-238, uranio-235, plutonio-239. Durante o paso da cadea nuclear isótopos reacción destes elementos vai desintegrarse se e forman dúas ou máis outras substancias químicas. Neste proceso, que é emitida chamado raios K. "gama", unha liberación de enerxía intensiva, están formadas dúas ou tres neutróns actos capaces de continuar a reacción. Distinguir entre neutróns rápidos e lentos, porque, a fin de núcleo do átomo de desintegrado, estas partículas debe voar a unha determinada velocidade.