યુરેનિયમ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર ફિસન. સાંકળ પ્રતિક્રિયા. પ્રક્રિયા વર્ણન

લગભગ સમાન વજન બે ટુકડાઓ કે ભારે અણુ વિભાજન ઊર્જા મોટી માત્રામાં મુક્તિ દ્વારા અનુસરવામાં - કોર ભાગાકાર.

એક નવા જ યુગમાં ના પરમાણુ દ્વિભાજન શરૂઆત શોધ - "એટોમિક એજ". તેનો ઉપયોગ લાભ તેના શક્ય ઉપયોગો અને જોખમ સંતુલન સંભવિત માત્ર, સામાજિક, રાજકીય, આર્થિક અને વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધિઓ ઘણો વધારો કરે છે, પણ ગંભીર સમસ્યા આપ્યો. દૃશ્ય એક સ્પષ્ટ વૈજ્ઞાનિક બિંદુ પરથી પણ અણુ પ્રક્રિયા કોયડાઓ અને ગૂંચવણો મોટી સંખ્યામાં બનાવવામાં, અને તે માટે એક સંપૂર્ણ સૈદ્ધાંતિક સમજૂતી ભવિષ્યમાં એક વસ્તુ છે.

શેરિંગ - લાભકારી

બંધનકર્તા (nucleon દીઠ) ઊર્જા અલગ મધ્યવર્તી અલગ પડે છે. ભારે સામયિક ટેબલ મધ્યમાં સ્થિત કરતાં નીચા બંધનકર્તા ઊર્જા હોય છે.

આનો અર્થ એ થાય કે ભારે મધ્યવર્તી કેન્દ્ર છે, જેમાં અણુ નંબર કરતાં વધારે 100, advantageously બે નાના ટુકડાઓ વિભાજિત છે, તેથી ઊર્જા ટુકડાઓ ક્રિયાત્મક શક્તિ માં રૂપાંતરિત થાય છે મુક્ત કરે છે. આ પ્રક્રિયા વિભાજન કહેવામાં આવે છે અણુ બીજક.

સ્થિરતા વળાંક છે, કે જે સ્થિર nuclides ન્યુટ્રોન માટે ભારે બીજક ન્યુટ્રોન એક મોટી સંખ્યામાં પસંદ થી પ્રોટોન સંખ્યા પરાધીનતા બતાવે અનુસાર હળવા કરતાં (પ્રોટોન સંખ્યા સાથે સરખામણી). આ સૂચવે છે કે વિભાજન પ્રક્રિયા ઉપરાંત અમુક "ફાજલ" ન્યુટ્રોન ફેંકાય કરવામાં આવશે. વધુમાં, તેઓ પણ રિલીઝ ઊર્જા કેટલાક પર લેશે. યુરેનિયમ પરમાણુ અભ્યાસ દ્વિભાજન દર્શાવે છે કે આ ન્યુટ્રૉન 3-4 પેદા: યુ → ^{238 145 90} લા + બીઆર + 3N.

ટુકડો અણુ નંબર (અને અણુ સમૂહ) અડધા સમાન નથી અણુ સમૂહ પિતૃ છે. સ્તનનો પરિણામે રચના પરમાણુ સમુહો વચ્ચે તફાવત અંગે 50. જોકે, આ માટેનું કારણ હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ છે સામાન્ય રીતે છે.

²³⁸ યુ, ¹⁴⁵ લા બીઆર અને ⁹⁰ બંધન ઊર્જા 1803, 1198 અને 763 MeV અનુક્રમે છે. આનો અર્થ એ કે ઊર્જા યુરેનિયમ દ્વિભાજન સમાન 1198 + 158 = 763-1803 MeV પ્રતિક્રિયા પરિણામે રીલીઝ કરી છે.

સ્વયંભૂ દ્વિભાજન

સ્વયંભૂ વિભાજન પ્રક્રિયાઓ પ્રકૃતિ જાણીતા છે, પરંતુ તેઓ ખૂબ જ દુર્લભ છે. આ પ્રક્રિયાના સરેરાશ જીવનપર્યંત 10 ^17, અને, ઉદાહરણ તરીકે, રેડીયોન્યુક્લાઇડ આલ્ફા-સડો સરેરાશ જીવનપર્યંત 10 ^{11 છે.}

આ માટેનું કારણ એ છે કે ક્રમમાં બે ભાગોમાં અલગ કરવા માટે, કોર પ્રથમ ellipsoidal સ્વરૂપમાં વિકૃતિ (ઉંચાઇ) પસાર જ જોઈએ, અને પછી બે ટુકડાઓ કે અંતિમ સ્તનનો પહેલાં એક "ગરદન" મધ્યમાં રચે છે.

સંભવિત અવરોધ

બે દળો કોર પર વિકૃત રાજ્ય છે. તેમને એક - વધેલી સપાટી ઊર્જા (પ્રવાહી ટીપું સપાટી તણાવ તેના ગોળાકાર આકાર સમજાવે), અને અન્ય - દ્વિભાજન ટુકડાઓ વચ્ચે કોલંબ અણગમો. તેઓએ ભેગા મળીને સંભવિત અવરોધ પેદા કરે છે.

આલ્ફા સડો કિસ્સામાં યુરેનિયમ આણ્વિક મધ્યવર્તી કેન્દ્ર સ્વયંભુ દ્વિભાજન થાય જેમ, ટુકડાઓ પરિમાણ ટનલીંગ માધ્યમ દ્વારા આ અવરોધ કાબુ જ જોઈએ. અવરોધ લગભગ 6 MeV, આલ્ફા-સડો કિસ્સામાં છે, પરંતુ α-કણોની ટનલીંગ સંભાવના ખૂબ ભારે ઉત્પાદન વિભાજન અણુ કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય છે.

ફરજ પડી અધઃપતન

વધુ શક્યતા યુરેનિયમ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર દ્વિભાજન પ્રેરિત છે. આ કિસ્સામાં, પિતૃ બીજક ન્યુટ્રોન સાથે ઇરેડિયેશન કરવામાં આવે છે. પિતૃ શોષણ કરે છે તે છે, તો પછી તેઓ vibrational ઊર્જા સ્વરૂપ છે જે 6 MeV સંભવિત અવરોધ કાબુ કરવાની જરૂર વધી શકે બંધનકર્તા ઊર્જા ઉત્સર્જિત બંધાયેલ કરી રહ્યાં છે.

જ્યાં વધારાનો ન્યૂટ્રોન ઊર્જા સંભવિત અવરોધ કાબુ કરવા માટે પૂરતી ન હોય તો, ઘટના ન્યુટ્રોન અણુ વિભાજન પ્રેરિત કરવાનો પ્રયત્ન કરવા માટે ઓછામાં ઓછા ગતિ ઊર્જા હોવી આવશ્યક છે. ²³⁸ યુ વધારાનો ન્યૂટ્રોન બંધનકર્તા ઊર્જા કિસ્સામાં આશરે 1 MeV ખૂટે છે. આ યુરેનિયમ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર દ્વિભાજન એક ગતિ 1 MeV કરતાં વધારે ઊર્જા સાથે જ ન્યુટ્રોન પ્રેરિત થાય છે. બીજી બાજુ, ²³⁵ યુ આઇસોટોપ એક જોડાયેલ ન્યૂટ્રોન ધરાવે છે. એક બીજક વધારાના શોષણ, ત્યારે તે એક દંપતિ તેની સાથે રચે છે અને વધારાની બંધનકર્તા ઊર્જા આ જોડીને એક પરિણામ છે. આ ઊર્જા જથ્થો બીજક સંભવિત અવરોધ અને કોઈપણ ન્યુટ્રોન સાથે અથડામણ માં આવી આઇસોટોપ ડિવિઝન દૂર કરવા માટે જરૂરી પ્રકાશિત કરવા માટે પૂરતી છે.

બીટા સડો

હકીકત એ છે કે દ્વિભાજન પ્રતિક્રિયા ત્રણ અથવા ચાર ન્યુટ્રોન દ્વારા છોડવામાં આવે છે છતાં, ટુકડાઓ હજી પણ તેમના સ્થિર સમદબાવ ક્ષેત્રો કરતાં વધુ ન્યુટ્રોન છે. આનો અર્થ એ થાય કે સ્તનનો ટુકડાઓ સામાન્ય બીટા સડો આદર સાથે અસ્થિર છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ત્યાં યુરેનિયમ ²³⁸ યુ ન્યુક્લિયસ એક વિભાગ છે, A = 145 સાથે સ્થિર સમદબાવ ક્ષેત્રો ¹⁴⁵ નિયોડીમીયમમાં એનડી, જેનો અર્થ છે કે ટુકડો lanthanum લા ત્રણ તબક્કા, સ્થિર nuclide સુધી ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો વિસર્જન દ્વારા દર વખતે કે ¹⁴⁵ વિભાજન રચના કરવામાં આવે છે. A = 90 ⁹⁰ સ્થિર સમદબાવ ક્ષેત્રો ઝિર્કોનિયમ Zr, જેથી સ્તનનો ટુકડો બ્રોમો પર્વત બીઆર ⁹⁰ પાંચ તબક્કા સાંકળ β-ગર્તામાં સરી વિભાજન છે.

આ સાંકળ β-સડો વધારાની ઊર્જા જે લગભગ કરવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો તમામ ફેંકે છે.

અણુ પ્રતિક્રિયાઓ: યુરેનિયમની દ્વિભાજન

તેમને ખૂબ મોટી સંખ્યા સાથે ન્યુટ્રોન કિરણોત્સર્ગ પરથી સીધા nuclide તેની ખાતરી કરવા માટે બીજક સ્થિરતા અશક્ય છે. અહીં બિંદુ કોઈ કોલંબ અણગમો છે કે, અને તેથી સપાટી ઊર્જા પિતૃ કારણે ન્યુટ્રોન જાળવી રાખવા માટે થાય છે. તેમ છતાં, તે ક્યારેક આવું થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રથમ બીટા-પડતી દ્વિભાજન ટુકડો બીઆર ⁹⁰ એક ક્રિપ્ટોન-90, જે એક ઉત્સાહિત રાજ્યમાં પૂરતી ઊર્જા સપાટી ઊર્જા દૂર કરવા સ્થિત કરી શકાય છે પેદા કરે છે. આ કિસ્સામાં ન્યુટ્રોન કિરણોત્સર્ગ એક ક્રિપ્ટોન-89 રચે સીધા આવી શકે છે. જેથી ક્રિપ્ટોન-89 ત્રણ તબક્કામાં વહેંચવામાં આવે છે આ સમદબાવ ક્ષેત્રો, હજુ બીટા-સડો આદર હજુ સુધી સ્થિર યટ્રીમ-89 માં જાઓ નથી સાથે અસ્થિર છે.

યુરેનિયમ દ્વિભાજન: ચેઇન રિએક્શન

સ્તનનો પ્રતિક્રિયા છોડવામાં ન્યુટ્રોન અન્ય પિતૃ-બીજક, જે પછી પસાર સ્વ પ્રેરિત દ્વિભાજન દ્વારા શોષણ કરી શકો છો. યુરેનિયમ -238 ત્રણ ન્યુટ્રોન જે 1 MeV (- 158 MeV - ઊર્જા યુરેનિયમ કોરનો દ્વિભાજન માં રિલિઝ મોટે ભાગે ગતિ ઊર્જા સ્તનનો ટુકડાઓ રૂપાંતરીત) કરતાં ઓછી ઊર્જા સાથે બહાર ઊભી કિસ્સામાં, જેથી તેઓ આ nuclide વધુ એક ડિવિઝન થઇ શકતા નથી. જોકે, જૂજ આઇસોટોપ યુ ²³⁵ આ મફત ન્યુટ્રોન એક નોંધપાત્ર એકાગ્રતા ²³⁵ યુ કેન્દ્ર દ્વારા કેપ્ચર કરી શકો છો, તે ખરેખર ખંડન, કારણ બની શકે છે આ કિસ્સામાં કોઈ ઊર્જા થ્રેશોલ્ડ કે જેની નીચે ડિવિઝન પ્રેરિત નથી ત્યાં આવે છે.

આ સિદ્ધાંત સાંકળ પ્રતિક્રિયા છે.

ન્યુક્લિયર પ્રક્રિયા પ્રકાર

K દો - 1. આ નંબર પગલું એ ઉત્પન્ન ન્યુટ્રોન સંખ્યા પર આધાર રાખે છે કરશે - - સાંકળના પગલું એ માં વિસ્ફોટક સામગ્રી એક નમૂનો ઉત્પાદન ન્યુટ્રોન, સ્ટેજ ઉત્પાદન ન્યુટ્રોન એ સંખ્યા દ્વારા વિભાજિત નંબર 1, કોર, દ્વારા શોષાય છે ઇન્ડ્યુસ્ડ દ્વિભાજન પસાર કરી શકે છે.

• K <1 કરો છો, તો સાંકળ પ્રતિક્રિયા ફક્ત વરાળ બહાર છે અને પ્રક્રિયા ખૂબ જ ઝડપથી બંધ કરશે. આ કુદરતી થાય છે યુરેનિયમ ઓર, જેમાં ²³⁵ યુ ^{એકાગ્રતા} એટલું નાનું છે કે જે ન્યુટ્રોન આ આઇસોટોપના શોષણ થવાની સંભાવના અત્યંત નગણ્ય છે.

• k> 1, સાંકળ પ્રતિક્રિયા વિસ્ફોટક સામગ્રી તમામ તરીકે લાંબા વધવા માટે ચાલુ રહેશે, તો વપરાય આવશે નહીં (અણુબૉમ્બ). આ કુદરતી ઓર સમૃદ્ધ યુરેનિયમ -235 નું પુરતા ઊંચી સાંદ્રતા મેળવવા માટે દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. ન્યુટ્રોન શોષણ થવાની સંભાવના છે, કે જે ગોળાની ત્રિજ્યા પર આધારિત છે ગોળાકાર નમૂનો કિંમત K વધે છે. તેથી યુ વજન યુરેનિયમ (સાંકળ પ્રતિક્રિયા) ના દ્વિભાજન ચોક્કસ જટિલ સામૂહિક વધી જ જોઈએ થઇ શકે.

• k = 1 છે, તો પછી ત્યાં નિયંત્રિત પ્રતિક્રિયા છે. તે વપરાય છે ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં. પ્રક્રિયા કેડિયમ અથવા ટંકણખારમાં દેખાતું અધાતુ તત્વ યુરેનિયમ સળિયા, જે ન્યુટ્રોન સૌથી શોષી વચ્ચે વિતરણ નિયંત્રિત થાય છે (આ તત્વો ન્યુટ્રોન ગ્રહણ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે). યુરેનિયમ કોર્સની તે આપમેળે લાકડી ખસેડવાની છે કે જેથી K કિંમત એક સમાન રહે છે દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે ભાગાકાર.