До март 1939 г. екипи от учени, работещи във Франция и Америка, са доказали, че средно два до четири свободни неутрона са освободени за самоподдържаща се верижна реакция за всяко делене на ураново ядро. Нарастващите страхове относно възможността за създаване на атомна бомба обаче бързо бяха разсеяни.

Бор реши да не губи време. Физиката на деленето, както всяко друго ново направление в науката, несъмнено предоставя огромно поле за дейност. И тъй като Принстън можеше да работи с не по -малък успех, отколкото в Копенхаген, Бор се обърна към Уилър с предложение за сътрудничество. Те започнаха по -нататъшното развитие на теорията за ядрено делене, разчитайки на нови експериментални данни. Те проведоха експериментите с устройство, което беше набързо сглобено точно там, в Принстън, на тавана на лабораторията в Палмър. Първоначално резултатите бяха озадачаващи.

Споменатият по -горе апарат беше необходим за изследване на промените в интензивността на делене на ураново ядро ​​под въздействието на неутрони, всеки път носещи различни количества енергия. Установено е, че колкото по -голяма е тази енергия, толкова по -интензивно се случва деленето и с неговото намаляване интензивността на делене, съответно, също намалява. Такива данни бяха доста очаквани. Скоро обаче стана ясно, че при достатъчно намаляване на неутронната енергия интензитетът на ядрено делене отново се увеличава.

Плачек, който преди това е принуждавал Фриш, който е работил в Копенхаген, да търси надеждно потвърждение на ядреното делене, съвсем неочаквано се озова в Принстън. "Какво, по дяволите, е това: защо реакцията е еднаква както при бързи, така и при бавни удари?!" - възмути се той, седнал на закуска с Розенфелд и Бор.

Завръщайки се скоро в офиса си, Нилс Бор вече знаеше отговора на този въпрос. Очевидно причината за високия интензитет на ядрено делене при ниски енергии на действащи неутрони е редкият изотоп уран-235 (U 235), който съставлява незначителен процент от общото количество на този елемент, открит в природата. Бор и Уилър сега започнаха да разработват тази хипотеза. И в новата теория бяха установени два основни фактора.

В изотопа U 235 балансът между отблъскващата сила на протоните в атомното ядро ​​и силата на повърхностното напрежение, която предпазва ядрото от разпадане, е много по -крехък, отколкото в изотопа U 238. Трите допълнителни неутрона на Уран-238 стабилизират ядрото и увеличават енергийната бариера, която трябва да бъде преодоляна, за да предизвика реакцията на разпадане. Следователно, за разделянето на такова ядро ​​са необходими по -бързи неутрони с по -висока енергия.

Вторият от споменатите фактори е сложният състав на самото ядро. За него равен брой протони и неутрони е по -благоприятен, което се обяснява с квантовата природа на техните субатомни съставки. Получавайки допълнителен неутрон, U 235 се превръща в U 236, в ядрото на което има 92 протона и 144 неутрона, тоест четен брой от двата нуклона. Когато U 238 получи допълнителен неутрон, изотопът U 239 се образува с нечетен брой неутрони в ядрото. Уран-235 "усвоява" допълнителен неутрон и реагира с него много по-лесно от уран-238.

Комбинацията от горните два фактора достатъчно обяснява значителната разлика в поведението на двата изотопа на уран. Разделянето на стабилното ядро ​​U 238 изисква бързи неутрони, докато много по -малко стабилното ядро ​​U 235 може да се дели бавно. По този начин, ако се направи бомба, състояща се от смес от U 235 и U 238, чието действие ще се основава на деленето на уран-235 под въздействието на бавни неутрони, тогава верижната реакция в нея ще протече бавно. Тогава тя ще умре и бомбата никога няма да се взриви.

Сега шансовете за създаване на бомба в близко бъдеще, макар и не напълно изчезнали, са намалели значително. Разбира се, не трябва да забравяме думите на Бор, които той повтори няколко пъти по време на дискусии с колеги през април 1939 г .: тогава той каза, че за да направи бомба могапри условие, че е направен на базата на чист уран-235. Въпреки това, U 235 е рядък изотоп и неговият дял по отношение на естествения уран е 1: 140, тоест незначителни 0,7%. В допълнение, U 235 и U 238 са идентични по химични свойства и следователно не могат да бъдат разделени чрез химична реакция. Това е възможно само с използването на специални физични методи, които позволяват отделянето на изотопи един от друг, като се използва почти незабележима разлика в тяхната маса. В същото време такава работа в необходимия мащаб за създаване на атомна бомба изискваше неоправдано големи усилия - на тогавашното ниво на развитие бяха необходими няколко тона уран -235.

Двадесети век е дал толкова много открития в ръцете на човечеството! За много от тях целта беше да улеснят живота на висше същество на планетата Земя, но реалността, както винаги, е измамна и човешкият егоизъм понякога надминава прости понятия за добро и зло. Егоизмът не позволява чувството за превъзходство, властта над света да заспи и най -големите открития са по пътя на унищожението. Първоначалният етап в откриването на деленето на най -разрушителното вещество на Земята беше бързото развитие на индустрията, която изискваше огромни количества енергия - и тази енергия беше намерена! Германските учени Ото Хан и Фриц Страсман откриха невероятно явление: деленето на ураново ядро ​​(U) при бомбардиране с неутрони (n), докато в процеса на делене се отделя огромно количество енергия на атом материя (около 202,5 ​​MeV = 3.24 * 10 -11 J), както и още 2-3 неутрона, които взаимодействат със съседните ядра. Но не беше възможно да се използва такова гориво - реакцията в урановата проба бързо угасва по неизвестни причини. По -късно беше установено, че един от изотопите влияе отрицателно на хода на реакцията, а именно уран 238, който при абсорбиране на неутрон (n) не излъчва нови неутрони по време на делене. но уранов изотоп 235има способността да се възпроизвежда.
Голямо откритие беше процесът на спонтанно делене на ядрото на уран 235. Около 20 спонтанни деления се случват в 1 грам метал на час, но верижна реакция не възниква и защо? Отговорът на този въпрос е доста тривиален - неутроните пропускат в достатъчно малък обем материя и оставят метала без взаимодействие. Чрез изчисления е установена минималната маса на проба от уран 235, която е около 48 килограма. В такава проба - топка с диаметър 25 см, реакцията не трябваше да изгасне. Но как да изолираме изотопа на уран 235? Нека се опитаме да отговорим на този въпрос.
Естественият уран е сребрист метал, който се обработва лесно и има точка на топене 1130 градуса по Целзий. Уранът добре се окислява във въздуха и се възпламенява в атмосферата при температура от 100 градуса по Целзий, много е отровен и е източник на твърда алфа и бета радиация. Естественият уран е съставен от няколко изотопа:
Уран 235 - 0,7184%;
Уран 238 - 99,2760%;
Уран 234 - 0,0056%.
Само изотоп с масово число 235 е подходящ за промишлена употреба, останалите са "боклук". Не е толкова лесно да се изолира необходимия изотоп: основният начин за получаване на обогатен уран 235 е да се изпомпва уранов флуорид чрез система от центрофуги, в които по -тежкият изотоп се утаява по стените, а 235 -ият преминава през него. По този начин може да се получи обогатяване до 99%.
Индустриалният уран 235 се използва главно като гориво за електроцентрали, но този метал първоначално е бил използван за военни цели като най -мощният експлозив на Земята. Последиците от военното използване на уран 235 имат голям принос именно за мирното развитие на енергията на атомното ядро. Енергията, отделена от 1 грам уран, е сравнима с изгарянето на 2,5 тона нефт. Ползата е очевидна - използването на метал като гориво дава възможност за намаляване на добива на минерали и преминаване към нивото на „чиста енергия“, при условие че са проектирани надеждни аварийни системи за работата на реактора и самият реактор е с високо качество. Реакторът е основната част на атомна електроцентрала (атомна електроцентрала), в него директно протича процесът на делене на ядрата на вещество и пренос на енергия към охлаждащата течност. Топлоносителят предава енергия на турбината, която от своя страна генерира електрическа енергия. Топлоносителят може да бъде различни вещества с висок топлинен капацитет: вода, инертни газове, течни алкални метали.
Понастоящем енергията на уран 235 се използва за генериране на електрическа енергия, но запасите от метал на Земята са ограничени и според учените те ще издържат само 50 години интензивна употреба. В наши интереси е да пестим електрическа енергия, която е толкова трудно да получим от Природата!

Изучавайки явлението радиоактивност, всеки учен се обръща към такава важна характеристика като полуживота. Както знаете, той казва, че всяка секунда в света има разпадане на атомите, докато количествените характеристики на тези процеси са пряко свързани с броя на наличните атоми. Ако за определен период от време половината от общия наличен брой атоми се разпадне, тогава разпадането на ½ от останалите атоми ще отнеме същото време. Този период от време се нарича полуживот. Той е различен за различните елементи - от хилядни от милисекундата до милиарди години, както например, когато става въпрос за полуживота на урана.

Уранът, като най -тежкият елемент в естественото състояние на Земята, като цяло е най -отличният обект за изучаване на процеса на радиоактивност. Този елемент е открит през 1789 г. от немския учен М. Клапрот, който го е кръстил в чест на наскоро откритата планета Уран. Фактът, че уранът е радиоактивен, е напълно случайно открит в края на 19 век от френския химик А. Бекерел.

Уранът се изчислява по същата формула като за подобни периоди на други радиоактивни елементи:

T_ (1/2) = au ln 2 = счупване (ln 2) (ламбда),

където "au" е средният живот на атом, "lambda" е основната константа на разпадане. Тъй като ln 2 е около 0,7, периодът на полуразпад е средно само 30% по-кратък от общия живот на атома.

Въпреки факта, че днес учените познават 14 изотопа на уран, само три от тях се срещат в природата: уран-234, уран-235 и уран-238. уранът е различен: така че за U-234 той е „само“ 270 хиляди години, а периодът на полуразпад на уран-238 надвишава 4,5 милиарда. Времето на полуразпад на уран-235 е в "златната среда"-710 милиона години.

Трябва да се отбележи, че радиоактивността на урана в естествени условия е доста висока и позволява например да се осветяват фотографски плочи само за час. В същото време, заслужава да се отбележи, че от всички уранови изотопи, само U-235 е подходящ за направата на пълнеж за цялото нещо е, че периодът на полуразпад на уран-235 в промишлени условия е по-малко интензивен от неговите „аналози“ , следователно, добивът на ненужни неутрони тук е минимален.

Времето на полуразпад на уран-238 е над 4 милиарда години, но сега се използва активно в ядрената индустрия. Така че, за да започне верижна реакция за делене на тежки ядра на този елемент, е необходимо значително количество неутронна енергия. Уран-238 се използва като щит в апаратите за делене и синтез. Повечето от добития уран-238 се използват за синтезиране на плутоний за използване в ядрени оръжия.

Учените използват продължителността на полуживота на урана, за да изчислят възрастта на отделните минерали и небесните тела като цяло. Урановият часовник е доста гъвкав механизъм за този вид изчисления. В същото време, за да може възрастта да бъде изчислена повече или по -точно, е необходимо да се знае не само количеството уран в определени скали, но и съотношението на уран и олово като краен продукт, в който се намират урановите ядра конвертирани.

Има и друг начин за изчисляване на скали и минерали, той е свързан с т. Нар. Спонтанен. Както знаете, в резултат на спонтанно делене на уран в естествени условия, неговите частици с огромна сила бомбардират близките вещества, оставяйки след себе си специални следи - следи.

Именно по броя на тези следи, докато знаят полуживота на урана, учените заключават за възрастта на определено твърдо вещество - било то древна порода или относително „млада“ ваза. Работата е там, че възрастта на обекта е правопропорционална на количествения индекс на урановите атоми, чиито ядра го бомбардират.

Основното поле на дейност на г -н Уинзор бяха публични лекции, за които той пътува из цялата страна, говори по радиото и дори снима малки филми, в които се опитва да образова американците за глобален заговор в световната ядрена индустрия.

Целта на заговора е да сплаши хората с радиация, доколкото е възможно, така че малка група от неизвестни лица да може свободно да се разпорежда с най -ценния енергиен ресурс в света. И за да не се различава думата от делото, г -н Уинзор засне невероятен филм, отразяващ неговата лекция, записана през 1986 година.

В допълнение към подобни демонстрации, по време на строителството на къщата си, г -н Уинзор изля толкова много радиоактивен материал в бетона, че броячът на Гайгер се счупи от претоварване при подхода към сградата. И въпреки всичко това, Гален Уинзор доживя до дълбока старост в добро здраве, умирайки на 82 от естествени причини за възрастта си, които нямат нищо общо с радиацията.

„Защо има световна уранова конспирация? “- пита Гален Уинзор. И той му отговаря:

В основата си федералният закон за контрол на ядрените материали е за запазване на властта и контрол на масите чрез отхвърляне на самодостатъчни източници на енергия. Очевидно е, че ако някой е имал малък източник на енергия, който е евтин и ефективен, този човек би бил независим, не би трябвало да е свързан с някаква „електрическа мрежа“. Електрическата мрежа не е система за захранване, а истинска мрежа за управление, която нашите управници използват, за да ни държат под контрол.

Гален Уинсор даде пример за прости ядрени отпадъци, които са се натрупали в света в килотони. Освен това всеки тон струва 10 милиона долара при цени от 1986 г. Те могат да се използват за повторно производство на горивен уран от тях, но ценните изотопи умишлено се държат под земята, като по този начин се създават прекомерни цени за ядрено гориво на световния пазар.

Към това се добавя и планетарният разрез на тестото за „изхвърляне“, „транспортиране“ и „съхранение“ на ядрени материали, които могат да бъдат транспортирани с конвенционален транспорт и съхранявани в обикновени сгради. Но вместо това правителството пробива за тях базалтови дупки, в процеса на които се изпаряват много пари.

Най-важното обаче е, че дори високообогатен уран, а всички тези ядрени отпадъци чрез термионно преобразуване още в средата на 50-те години на миналия век могат да се превърнат в относително вечни преносими източници на безплатна енергия, един от които би бил достатъчен за целия живот от средностатистическо американско семейство. Такива източници захранват от години навигационната мрежа на американските подводници, което би било достатъчно за 50 години осветление и отопление на къща, перални машини, телевизори и хладилници. Но тогава хората щяха да станат независими от енергийните компании, което е неприемливо за всяко правителство.

Редакционният коментар на The Big The One: Фантастичните преживявания на г -н Galen Winsor върху себе си са наистина впечатляващи, но човек не може да не забележи, че радиационната болест като нозологична единица все още съществува, въпреки че е невъзможно да се каже със сигурност дали наистина е причинена от уран ? Въпреки това самата тема за конспирация в ядрената енергетика е много интересна, тъй като има някои теории на конспирацията по този въпрос.

По -специално, много хора вярват, че атомните електроцентрали, построени навсякъде, не са нищо повече от манекени. В действителност вътре в силовия агрегат има някакво малко секретно устройство, което произвежда електрическа енергия, част от което се оставя да заври „охладителя“ и да завърти фалшивите „генератори“ и „турбини“. Никой не може да докаже, че точно така е в атомната електроцентрала, защото дори персоналът там отива само там, където им е позволено според правилата за прием, което поражда още повече подозрения сред конспиролозите, но е възможно че г -н Гален Уинзор хвърля светлина и върху тази ситуация. ...

Вторият интересен момент в светлината на урановата конспирация е държавният контрол върху такъв ресурс като живак, опасността от който не просто е преувеличена, а е изсмукана от въздуха. Може да се пие живак, който активно се използва през 19 век за лечение на чревна обструкция. Независимо от това, свободното движение на този метал е забранено дори в Северна Корея и Хондурас. Възниква въпросът: защо?

Не знаем отговора на този въпрос. Но това, което знаем и което г -н Гален Уинзор каза съвсем правилно, е, че държавата се нуждае от пълен контрол над стадото, а основните инструменти за контрол са енергията и храната.

В края на 40 -те и началото на 50 -те години група от ленинградски биолози, преживели блокадата, се заеха да създадат специална култура от дрожди, която да може, подобно на растенията, да синтезира въглехидрати и протеини от въздуха, когато малки количества светлина и електричество се подават в субстрата . И въпреки че това беше почти частен проект, тоест хората взеха само оборудване и реактиви от държавата, нямаше инвестиции, биолозите успешно решиха проблема.

Произведеният от тях микроорганизъм произвежда почти тонове свободен протеин, чиято перспектива е спираща дъха. Това беше идеалният фураж за домашни птици и добитък, който щеше да напълни гладуваща следвоенна страна с месо. И с продължаващото развитие би било възможно да се получат по -модерни продукти, да се освободят необходимите захари, липиди и аминокиселини, създавайки почти безплатни хранителни брикети за хората.

Удовлетворените учени тичаха с резултатите, за да докладват в Политбюро, като си представяха, че сега те ще бъдат директно наградени с Ленин и ще им бъде позволено да строят фабрики за страната. Но ... за инициативата лабораторията беше разпръсната и темата беше заровена. Отново възниква въпросът: защо?

Отговорът на него е същият като на въпроса защо в огромния СССР, който заема 1/6 от земята, хората са получили парцели от 10 декара (6 в южните райони). Земята е източник на храна, а храната е основата на независимостта, което е неприемливо за „стадото“.

По този начин, въпреки че не можем нито да опровергаем, нито да потвърдим хранителната стойност на обогатения уран, със сигурност знаем едно: на този свят отдавна няма преносими източници на евтина енергия, а не и най -вероятно от много дълго време време. И това, което е най -изненадващо: всички правителства на всички страни са едновременно по този въпрос, сякаш друго правителство от някакъв вид контролира всички тези правителства.

Разделянето на уранови ядра е открито през 1938 г. от немски учени О. Хан и Ф. Страсман. Те успяха да установят, че когато урановите ядра са бомбардирани с неутрони, се образуват елементи от средната част на периодичната система: барий, криптон и др. Този факт е правилно интерпретиран от австрийския физик Л. Майтнер и английския физик О. Фриш . Те обясняват появата на тези елементи с разпадането на уранови ядра, които улавят неутрон, на две приблизително равни части. Това явление се нарича ядрено делене, а получените ядра се наричат ​​фрагменти от делене.

Вижте също

1. Василиев А. Разделяне на уран: от Клапрот до Гана // Квант. - 2001. - No 4. - С. 20-21.30.

Модел на ядрото на капчици

Тази реакция на делене може да се обясни въз основа на капковия модел на ядрото. В този модел ядрото се разглежда като капка от електрически заредена несвиваема течност. В допълнение към ядрените сили, действащи между всички нуклони на ядрото, протоните изпитват допълнително електростатично отблъскване, в резултат на което се намират в периферията на ядрото. В невъзбудено състояние силите на електростатично отблъскване се компенсират, поради което сърцевината има сферична форма (фиг. 1, а).

След улавянето на неутрон от ядрото \ (~ ^ (235) _ (92) U \) се образува междинно ядро ​​\ (~ ( ^ (236) _ (92) U) ^ * \), което е във възбудено състояние. В този случай неутронната енергия се разпределя равномерно между всички нуклони, а самото междинно ядро ​​се деформира и започва да вибрира. Ако възбуждането е малко, тогава ядрото (фиг. 1, б), освобождавайки се от излишната енергия чрез излъчване γ -квант или неутрон, се връща в стационарно състояние. Ако енергията на възбуждане е достатъчно висока, тогава деформацията на ядрото по време на трептенията може да бъде толкова голяма, че в нея да се образува стеснение (фиг. 1, в), подобно на свиването между две части на разделяща се капчица течност. Ядрените сили, действащи в тесен кръст, вече не могат да издържат на значителната кулоновска сила на отблъскване на части от ядрото. Свиването се счупва и ядрото се разделя на два „фрагмента“ (фиг. 1, г), които отлитат в противоположни посоки.

uran.swfСветкавица: Разделяне на уран Увеличете светкавицата Фиг. 2.

Понастоящем са известни около 100 различни изотопа с масово число от около 90 до 145, произтичащи от деленето на това ядро. Две типични реакции на делене на това ядро ​​са:

\ (~ ^ (235) _ (92) U + \ ^ 1_0n \ ^ (\ nearrow) _ (\ searchrow) \ \ start (матрица) ^ (144) _ (56) Ba + \ ^ (89) _ ( 36) Kr + \ 3 ^ 1_0n \\ ^ (140) _ (54) Xe + \ ^ (94) _ (38) Sr + \ 2 ^ 1_0n \ end (матрица) \).

Обърнете внимание, че инициираното от неутрони делене произвежда нови неутрони, които могат да предизвикат реакции на делене в други ядра. Продукти от делене на ядра на уран-235 могат да бъдат и други изотопи на барий, ксенон, стронций, рубидий и др.

По време на деленето на ядра на тежки атоми (\ (~ ^ (235) _ (92) U \)) се отделя много голяма енергия - около 200 MeV по време на деленето на всяко ядро. Около 80% от тази енергия се освобождава под формата на кинетична енергия на фрагментите; останалите 20% се отчитат от енергията на радиоактивното излъчване от фрагменти и кинетичната енергия на бързите неутрони.

Енергията, отделена по време на ядрено делене, може да бъде оценена, като се използва специфичната енергия на свързване на нуклоните в ядрото. Специфична енергия на свързване на нуклони в ядра с масово число А≈ 240 от порядъка на 7,6 MeV / нуклон, докато в ядра с масови числа А= 90 - 145 специфичната енергия е приблизително равна на 8,5 MeV / нуклон. Следователно, деленето на ураново ядро ​​освобождава енергия от порядъка на 0,9 MeV / нуклон или приблизително 210 MeV на уранов атом. При пълното делене на всички ядра, съдържащи се в 1 г уран, се отделя същата енергия, както при изгарянето на 3 тона въглища или 2,5 тона нефт.

Вижте също

1. А. А. Върламов Капков модел на ядрото, Квант. - 1986. - No 5. - С. 23-24

Верижна реакция

Верижна реакция- ядрена реакция, при която частиците, предизвикващи реакцията, се образуват като продукти от тази реакция.

При делене на ядрото на уран-235, което е причинено от сблъсък с неутрон, се отделят 2 или 3 неутрона. При благоприятни условия тези неутрони могат да навлязат в други уранови ядра и да предизвикат тяхното делене. На този етап ще се появят от 4 до 9 неутрона, способни да предизвикат нови разпадания на уранови ядра и пр. Такъв лавинообразен процес се нарича верижна реакция. Диаграма на развитието на верижна реакция на делене на уранови ядра е показана на фиг. 3.

reakcia.swfСветкавица: верижна реакция Увеличете светкавицата Фиг. 4.

Уранът се среща в природата под формата на два изотопа \ [~ ^ (238) _ (92) U \] (99,3%) и \ (~ ^ (235) _ (92) U \) (0,7%). Когато са бомбардирани с неутрони, ядрата на двата изотопа могат да се разделят на два фрагмента. В този случай реакцията на делене \ (~ ^ (235) _ (92) U \) протича най -интензивно върху бавни (топлинни) неутрони, докато ядрата \ (~ ^ (238) _ (92) U \) влизат в реакционното делене само с бързи неутрони с енергии от порядъка на 1 MeV. В противен случай енергията на възбуждане на образуваните ядра \ (~ ^ (239) _ (92) U \) се оказва недостатъчна за делене и тогава вместо делене се извършват ядрени реакции:

\ (~ ^ (238) _ (92) U + \ ^ 1_0n \ до \ ^ (239) _ (92) U \ до \ ^ (239) _ (93) Np + \ ^ 0 _ (- 1) e \).

Уранов изотоп \ (~ ^ (238) _ (92) U \) β - радиоактивен, период на полуразпад 23 мин. Изотопът на нептуний \ (~ ^ (239) _ (93) Np \) също е радиоактивен, с период на полуразпад от около 2 дни.

\ (~ ^ (239) _ (93) Np \ to \ ^ (239) _ (94) Pu + \ ^ 0 _ (- 1) e \).

Плутониевият изотоп \ (~ ^ (239) _ (94) Np \) е относително стабилен, с период на полуразпад от 24 000 години. Най -важното свойство на плутония е, че той се разпада под въздействието на неутрони по същия начин като \ (~ ^ (235) _ (92) U \). Следователно с помощта на \ (~ ^ (239) _ (94) Np \) може да се проведе верижна реакция.

Разгледаната по -горе схема на верижна реакция е идеален случай. При реални условия не всички неутрони, произведени по време на делене, участват в деленето на други ядра. Някои от тях се улавят от неразделящите се ядра на чужди атоми, докато други излитат от урана (изтичане на неутрони).

Следователно, верижната реакция на делене на тежки ядра не винаги се случва и не за всяка маса на уран.

Неутронен коефициент на умножение

Развитието на верижна реакция се характеризира с т. Нар. Коефициент на умножение на неутрони ДА СЕ, което се измерва чрез съотношението на числото н i неутрони, причинявайки деленето на ядра от материя на един от етапите на реакцията, до броя н i-1 неутрони, предизвикали делене на предишния етап на реакцията:

\ (~ K = \ dfrac (N_i) (N_ (i - 1)) \).

Коефициентът на умножение зависи от редица фактори, по -специално от естеството и количеството на делене, от геометричната форма на обема, който заема. Същото количество от дадено вещество има различно значение. ДА СЕ. ДА СЕмаксимум, ако веществото има сферична форма, тъй като в този случай загубата на бързи неутрони през повърхността ще бъде най -малка.

Масата на делящ се материал, в който верижната реакция протича с коефициента на умножение ДА СЕ= 1 се нарича критична маса. В малки парчета уран повечето неутрони, без да удрят нито едно ядро, излитат.

Стойността на критичната маса се определя от геометрията на физическата система, нейната структура и външната среда. Така че, за топка от чист уран \ (~ ^ (235) _ (92) U \), критичната маса е 47 kg (топка с диаметър 17 cm). Критичната маса на урана може да бъде намалена многократно с помощта на така наречените неутронови модератори. Факт е, че неутроните, произведени по време на разпадането на урановите ядра, имат твърде високи скорости и вероятността за улавяне на бавни неутрони от ядра на уран-235 е стотици пъти по-голяма от бързите. Най -добрият модератор на неутрони е тежката вода D 2 O. При взаимодействие с неутроните самата обикновена вода се превръща в тежка вода.

Графитът, чиито ядра не абсорбират неутрони, също е добър модератор. При еластично взаимодействие с деутериеви или въглеродни ядра неутроните се забавят до топлинни скорости.

Използването на неутронови модератори и специална берилиева обвивка, която отразява неутроните, позволява да се намали критичната маса до 250 g.

С коефициент на умножение ДА СЕ= 1 броят на делящите се ядра се поддържа постоянен. Такъв режим е предвиден в ядрените реактори.

Ако масата на ядреното гориво е по -малка от критичната маса, тогава коефициентът на умножение ДА СЕ < 1; каждое новое поколение вызывает все меньшее и меньшее число делений, и реакция без внешнего источника нейтронов быстро затухает.

Ако масата на ядреното гориво е по -голяма от критичната, тогава коефициентът на умножение е ДА СЕ> 1 и всяко ново поколение неутрони причинява нарастващ брой деления. Верижната реакция нараства като лавина и има характер на експлозия, придружена от огромно освобождаване на енергия и повишаване на температурата на околната среда до няколко милиона градуса. Верижна реакция от този вид възниква при взрив на атомна бомба.

Ядрена бомба

В нормалното си състояние ядрената бомба не експлодира, защото ядреният заряд в нея е разделен на няколко малки части чрез прегради, които абсорбират продуктите на разпадане на уран - неутрони. Ядрената верижна реакция, която причинява ядрена експлозия, не може да бъде поддържана при такива условия. Ако обаче фрагментите от ядрен заряд се комбинират заедно, тогава общата им маса ще стане достатъчна, за да започне да се развива верижната реакция на делене на уран. Резултатът е ядрена експлозия. В този случай силата на експлозията, развита от ядрена бомба със сравнително малък размер, е еквивалентна на мощността, освободена по време на експлозията на милиони и милиарди тонове тротил.

Ориз. 5. Атомна бомба