Быстрый поиск

Некоторые сведения о ядерных реакциях

Некоторые данные о ядерных превращениях были получены в экспериментах с естественными радиоактивными ядрами, однако более глубокого понимания их удалось достигнуть только при изучении превращений, вызванных искусственно посредством столкновения ядер с внешними пучками частиц. Нельзя забывать, что такие явления несколько искусственны, поскольку в земных условиях они не наблюдаются для большинства ядер. Однако подобные столкновения часто происходят в недрах большинства звезд, в результате чего и создается колоссальная энергия звезд. Нейтрон не заряжен и при столкновении с ядром легко достигает его поверхности, даже обладая очень малой энергией. Когда нейтрон достаточно близко подходит к ядру и на него начинает действовать ядерная сила, можно считать, что столкновение, по крайней мере, на короткое время привело к рождению нового ядра, содержащего лишний нейтрон, оно называется составным ядром. Вероятность возникновения составного ядра можно выразить через сечение процесса поглощения нейтронов исходным ядром — по аналогии с описанием поглощения света атомами. Типичное значение сечения поглощения нейтронов относительно велико, порядка 10 – 24 см2, эта величина обозначается как 1 барн.

 

Тем не менее, в некоторых случаях сечения могут в тысячи раз превышать приведенное значение; прежде всего это относится к процессам поглощения нейтронов очень малых энергий (медленных нейтронов). Составное ядро обычно образуется в возбужденном состоянии, энергия которого превышает примерно на 6 МэВ энергию основного состояния того же ядра. Это обусловлено тем, что добавляемый нейтрон обладает положительной кинетической энергией, в то время как в основном состоянии составного ядра он имел бы отрицательную энергию связи около 6 МэВ. Составное ядро обычно очень нестабильно и быстро распадается, испуская либо нейтрон, либо заряженные частицы (например, протон или альфа-частицу) или излучая фотон. Названные процессы характерны для легких составных ядер. В результате в них возникает новое ядро, отличное от первоначального.

 

 

Конечное ядро также может быть нестабильным, и тогда оно претерпевает серию ядерных превращений, пока не превратится в стабильное ядро. При наличии мощного источника нейтронов (скажем, ядерного реактора) и большом сечении поглощения нейтронов исходными ядрами подобные процессы можно использовать для превращения элементов в значительных количествах. За исключением особого случая — производства плутония — эффективность такого метода не столь велика, чтобы он мог заменить естественные источники стабильных изотопов элементов. Однако данный метод позволяет получать радиоактивные изотопы различных элементов в количествах, необходимых для разных производственных, научных и медицинских целей. В ядрах с числом нуклонов более 230 после поглощения нейтрона может происходить еще один процесс: составное ядро делится на два ядра. Каждое из них примерно в два раза меньше составного ядра и обладает кинетической энергией около 200 МэВ, определяемой разностью энергий связи. Этот процесс называется вынужденным делением. Его можно представлять как спонтанное деление возбужденного составного ядра. Вероятность деления составного ядра значительно выше, чем вероятность спонтанного деления ядра-в основном состоянии, поскольку энергия возбужденного состояния примерно на 6 МэВ выше. Эта дополнительная энергия в некоторых случаях достаточна для того, чтобы продукты деления могли преодолеть электрические барьеры, которые они взаимно создают друг другу. Мы можем вызвать деление любых ядер, действуя на них нейтронами достаточно высокой энергии.

 

Два ядра, образовавшиеся после деления, также радиоактивны, поскольку они содержат гораздо больше нейтронов, чем протонов, тогда как стабильные ядра с такими массами имеют почти одинаковые количества протонов и нейтронов. По этой причине осколки быстро распадаются, иногда с испусканием нейтронов. В действительности эти распады наблюдаются как часть процесса деления. Именно возникновение нейтронов в процессе деления делает возможной цепную реакцию: образованные при делении ядра нейтроны при определенных условиях могут вызвать деление другого ядра, при котором опять возникают нейтроны, вызывающие деление. Этот продолжающийся процесс за сравнительно короткое время приводит к делению очень большого числа ядер.

 

Данное явление называется цепной реакцией. Если бы она не протекала самопроизвольно, то каждому новому нейтрону пришлось бы сообщать энергию, необходимую для деления ядра, и это потребовало бы колоссальных затрат энергии. Цепная реакция лежит в основе действия некоторых ядерных взрывчатых веществ и ядерных реакторов. Образовавшиеся при делении большого числа ядер нейтроны можно использовать для изучения других реакций, вызываемых нейтронами. Напомним, что свободный нейтрон нестабилен и приблизительно за 10 минут распадается на протон, электрон и нейтрино, поэтому невозможно «накопить» нейтроны, а потом использовать их по своему усмотрению.

Рекомендуем почитать!

novye-russkie
Новые-русские - кто они. Под термином новые-русские...ДАЛЕЕ .....394
samyj-znamenityj-rebenok-v-mire
Малышка Сури Круз популярна не меньше, чем ее знаменитые...ДАЛЕЕ .....725
molekulyarnaya-teoriya-sinapticheskoj-peredachi
С помощью очень тонких электродов, которые помещали вблизи...ДАЛЕЕ .....297
tainstvo-podachi-vina
Истинным искусством является умение сочетать приготовленное...ДАЛЕЕ .....304
obshchaya-kharakteristika-fermentov
Катализ повсеместно распространен в биохимии; весь...ДАЛЕЕ .....362
egipetskie-piramidy
  Пирамиды были построены в то время, когда...ДАЛЕЕ .....747
gde-i-kogda-poyavilis-perchatki
История перчаток Мода бросает...ДАЛЕЕ .....962
tsar-boris-godunov
Годы правления 1598-1604    Борис Годунов...ДАЛЕЕ .....965
norma-rechevoj-deyatelnosti
На уровне речевой деятельности, или на уровне нормы, можно...ДАЛЕЕ .....745
nepoznannoe-mosty-ubijtsy
Одними из самых мистичных объектов в жизни людей, являются...ДАЛЕЕ .....786
modelirovanie-kak-orudie-issledovaniya
Слово «искусственное» содержит в себе некоторое...ДАЛЕЕ .....376
v-istorii-nashego-otechestva
Наше Отечество прошло долгий и тернистый путь, прежде чем стать,...ДАЛЕЕ .....343
Пирокинез Пирокинез – это самая опасная, из всех паронормальных...ДАЛЕЕ .....992
istoriya-proiskhozhdeniya-sgushchennogo-moloka
Кто и когда придумал сгущенное молоко? В 1810 году идея по...ДАЛЕЕ .....1177
kto-takie-moskity
Из других кровососущих двукрылых насекомых фауны нашей страны...ДАЛЕЕ .....1079
chelovek-kto-on
Человек - высокоорганизованное существо, которое поднялось на...ДАЛЕЕ .....1182
chto-takoe-fobiya
Все о фобиях: предпосылки и как...ДАЛЕЕ .....878
rol-vlagi-v-zhizni-geograficheskoj-obolochki
Роль влаги в жизни географической оболочки исключительно...ДАЛЕЕ .....554
pochemu-letuchie-myshi-letyat-k-nam-v-okna
Какая-то часть вины есть и у человека в том, что летучие мыши...ДАЛЕЕ .....906
ponyatie-statsionarnye-sostoyaniya
Проанализируем некоторые следствия, вытекающие из понятия...ДАЛЕЕ .....369
chto-takoe-lyubov-i-kakie-ee-parametry
Параметры любви. Любовь одно из самых сильных...ДАЛЕЕ .....953
Для многих деньги – это власть. Они дают возможность...ДАЛЕЕ .....881
Об Интернете люди впервые узнали в 1969...ДАЛЕЕ .....828
rimskaya-respublika
В Поздней республике расцветает городское строительство....ДАЛЕЕ .....636
kreshchenie-rusi
В 988 году Владимир Красное Солнышко совершил крещение Руси....ДАЛЕЕ .....452
podrobnee-o-tsiklonakh
  НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРОВ В...ДАЛЕЕ .....455
kak-uberech-valenki-ot-promokaniya
Валенки — очень тёплая и практичная обувь, которая была...ДАЛЕЕ .....1190
voda-neobychnoe-veshchestvo
Вода - самое удивительное вещество на Земле. Существовала на...ДАЛЕЕ .....381
komary-zheltaya-likhoradka-i-likhoradka-denge
В тропиках комары являются переносчиками одной из опаснейших...ДАЛЕЕ .....935
kak-delayut-lekarstva
Компанию Biocad основал бывший банкир Дмитрий Морозов в 2001...ДАЛЕЕ .....898