Процесс деления

Чтобы разделить U235 и U236, нужно сообщить им энергию 6,5 - 7 МэВ. Возникающие в результате реакции легкие частицы (гамма-частицы, электроны) не могут делить уран. Для положительно заряженных частиц вокруг ядра существует заряженный барьер. Поэтому практически можно использовать для деления только нейтроны. Отсутствие кулоновского отталкивания позволяет нейтронам со сколь угодно малой кинетической энергией приблизиться к ядру на расстояние меньше радиуса действия ядерных сил. Захват ядром нейтрона приводит к возбуждению ядра, и, если энергия возбуждения достаточна, происходит деление. Для U235 энергия связи выше критической - поэтому он может делиться нейтронами, для U238 необходима энергия более 1,1 МэВ, поэтому его практически невозможно использовать в качестве топлива. Рассмотрим процесс деления ядер и получающиеся при этом результаты на примере деления ядра U235нейтроном.

Реакция деления U235 может быть записана следующим образом:

+n → → + + 𝜈n + Ef

+ϒ

На первом этапе ядро U235 захватывает нейтрон и образуется промежуточное ядро U236*, которое находится в возбужденном состоянии и может сбросить энергию возбуждения посредством нескольких конкурирующих друг с другом процессов: ϒ -излучением, испусканием нейтрона или делением.

В случае испускания ядром ϒ -кванта произойдет реакция радиационного поглощения нейтрона, заканчивающаяся образованием нового изотопа делящего элемента с большим массовым числом - U236. Этот процесс в реакторе ведет к бесполезной для развития цепной реакции потере нейтронов и к уничтожению первичного ядерного топлива. В большинстве случаев (85%) промежуточное ядро делится на два осколка, которые представляют собой ядра новых более легких атомов с массовыми числами А1 и А2 и зарядами Z1 и Z2. В результате реакции деления оба осколка перегружены нейтронами и испускают 2 или 3 вторичных нейтрона. Вторичные нейтроны поглощаются соседними ядрами урана и вызывают их деление. При соответствующих условиях может возникнуть самоподдерживающийся процесс массового деления ядер, называемый цепной ядерной реакцией. Данная реакция осуществляется в двух формах: неуправляемая (атомная бомба) и управляемая (ядерный реактор).

Еще статьи по экологии

Аварии на зарубежных атомных электростанциях
В связи с постоянным стремлением человечества улучшить свою жизнь, мы постоянно ускоряем темпы производства. Это не может не отразиться на такой отрасли как энергетика. Самой распространённо ...

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в России
Последние десятилетия показали, что земная биосфера в целом и её отдельные составляющие - экосистемы различных уровней - обладают ограниченными возможностями для обеспечения своего нормальн ...

Оценка состояния атмосферного воздуха в районе Севера
Мониторинг - это система выполняемых по заданной программе регулярных, комплексных, долгосрочных наблюдений за состоянием окружающей среды и ее загрязнением, происходящими природными явлени ...