Nuklea ĉena reakcio. Kondiĉoj de la nuklea reago en ĉeno

La teorio de relativeco diras ke maso - estas speciala formo de energio. De ĉi tiu sekvas, ke eblas konverti maso en energio kaj energio en maso. En intraatomic nivelo, tiaj reagoj okazas. Aparte, kelkaj el la maso de la atoma kerno povas bone iĝi energio. Ĉi tio okazas en pluraj manieroj. Unue, la kernon povas rompi supren en kelkaj pli malgrandaj kernoj, ĉi tiu reago estas nomita "la kolapso". Dua, pli malgrandaj kernoj povas facile konekti al akiri pli grandaj - tio sintezo reago. En la universo, tiaj reagoj estas malofta. Sufiĉas diri ke la fandado reago - fonto de energio por la steloj. Sed la reago de dekadenco uzita de la homaro al nukleaj reaktoroj, kiel homoj lernis kontroli tiujn kompleksajn procezojn. Sed kio estas nuklea reago en ĉeno? Kiel administri ĝin?

Kio okazas en la nukleo de atomo

Nuklea ĉena reakcio - procezo kurante en kolizioj de elementaj partikloj aŭ kernoj kun aliaj kernoj. Kial estas "ĉeno"? Ĉi tiu aro de sinsekva ununura nukleaj reagoj. Rezulte de ĉi tiu procezo estas ŝanĝo de kvantuma stato nukleono kaj komponadon en la kerno, aperas eĉ novaj partikloj - produktoj de la reago. Nuklea ĉena reakcio, la fiziko de kiuj permesas al vi esplori la mekanismojn de interago de la kernoj kun la kernoj kaj partikloj - la primara metodo por la produktado de novaj elementoj kaj izotopoj. Por kompreni la ĉeno reago, ni devas unue trakti la sola.

Kio necesas por reago

Por efektivigi tian procezon, kiel la nuklea reago en ĉeno, estas necese kunigi la partikloj (kerno kaj nukleono du kernojn) je la distanco de radiuso de forta interago (proksimume unu Fermi). Se la distancoj estas grandaj, la interago de eroj ŝarĝita estas pure Coulomb. En la nuklea reago, konforme kun ĉiuj leĝoj: konservado de energio, la momento de impeto, barión zorge. Nuklea ĉena reakcio estas signifita per la simboloj a, b, a, d. Simbolo de indikas komencante kernon, b - la incidento partiklo, kun - nova elsenditaj partikloj, kaj d signifas la rezulta kerno.

energio de la reago

La ĉeno nuklea reago povas okazi kun kaj la absorción kaj liberigo de energio, kiu estas egala al la maso diferenco de partikloj post la reago kaj antaŭ ĝi. La absorbita energio determinas la minimumajn kineta energio de kolizio, tn sojlo nuklea reago en kiu povas flui libere. Tiu sojlo dependas de la eroj kiuj partoprenas en la interago, kaj sur liaj karakterizaĵoj. Je la komenca etapo, ĉiuj eroj estas en antaŭdeterminita kvantuma stato.

reagante

La ĉefa fonto de eroj ŝarĝita ke bombardi la kerno estas la partikla akcelilo, kiu permesas trabojn de protonoj, pezaj jonoj kaj malpezaj kernoj. Malrapidaj neŭtronoj produktitaj per la uzo de nukleaj reaktoroj. Por fiksado de la incidento eroj ŝarĝita povas uzi diversajn tipojn de nukleaj reagoj - kaj la sintezo kaj dekadenco. La probablo de ili dependas de la parametroj de la eroj kiuj kolizias. De ĉi tiu probablo estas asociita tian karakterizaĵon, la transversa kortego de la reago - la valoro de la efektiva areo kiu karakterizas la kernon kiel celo por la incidento partikloj kaj kiu estas mezuro de la probablo de partikloj eniras la kerno kaj interagi. Se la reago estas ĉeestita partikloj kun ne-nula spino valoro, la sekcio estas rekte dependaj de ilia orientiĝo. Ekde la malantaŭo de la alvenantaj partikloj ne estas orientita tute hazarde, kaj pli malpli reguloj, ĉiuj korpuskloj estas polarizita. Kvanta caracterización de la spin-orientitaj priskribas la polarizo vektoro.

La mekanismo de reago

Kio estas nuklea reago en ĉeno? Kiel dirite, ĝi estas vico de pli simpla reagoj. Detaloj de la incidento partiklo kaj lia interago kun la kernon dependas de la maso, zorge, energion kinetiko. Interagado determinita de la grado de libereco de la kernoj, kiuj estas ekscititaj kiam kolizio. Gajnante kontrolon super ĉiuj ĉi tiuj mekanismoj permesas por procezo kiel kontrolita nuklea reago en ĉeno.

rekta reagoj

Se ero ŝarĝita ke trafas la celon kerno, simple tuŝu ĝin, la daŭro de la kolizio estas ankoraŭ necesa por venki la nuklea radiuso distanco. Tiu nuklea reago estas nomita rekta. Komuna karakteriza por ĉiuj reagoj de tiu tipo estas la iniciación de malmulto de gradoj de libereco. En ĉi tiu procezo, post la unua kolizio partiklo havas ankoraŭ sufiĉe da energio por venki la nukleaj altiro. Ekzemple, kiel ekzemple interagoj, kiel la inelastic neŭtrono ventego ŝarĝi interŝanĝo, kaj estas rektaj. La kontribuo de tiaj procezoj en la karakteriza nomita "totala sekco" tute mizera. Tamen, la dissendo de produktoj linio pasanta nuklea reago por determini la probablo de emisión de la angulo de la trabo direkto, kvantumaj nombroj selectividad popolita ŝtatoj kaj determini ilian strukturon.

antaŭ-ekvilibro emisión

Se la partiklo ne forlasas la kampo de nuklea kunlaboro post la unua kolizio, ĝi estos implikita en akvofalo de sinsekvaj kolizioj. Tiu estas fakte ĝuste kio estas nomita la nuklea reago en ĉeno. Rezulte, tia situacio la kineta energio de la partikloj estas distribuita inter la komponanto partoj de la kerno. La tre sama stato de la kerno laŭgrade fariĝis multe pli komplika. Dum tiu procezo en iu nukleono aŭ tutaj areto (grupo de nukleonoj) energio povas esti koncentrita, ĝi estas sufiĉa por la emisión de nukleono de la kerno. Plue malstreĉiĝo rezultos en statistika ekvilibro kaj la formado de komponaĵo nukleo.

ĉeno reagoj

Kio estas nuklea reago en ĉeno? Tiu sinsekvo de ĝiaj konsistigaj partoj. Ie multoblajn sinsekva ununura nukleaj reagoj kaŭzitaj de eroj ŝarĝita aperi kiel reago produktoj en la antaŭa paŝoj. Kio nomiĝas nuklea ĉeno reago? Ekzemple, fisio de pezaj nukleoj, kiam multnombraj fisio okazaĵoj komencis akiras antaŭa decae neŭtronoj.

Trajtoj de nuklea reago en ĉeno

De inter ĉiuj kemiaj reakcioj ĝi ricevis ampleksan distribuadon ĉeno. Partikloj kun neuzitaj ligojn plenumi la rolon de liberaj radikaluloj aŭ atomoj. En ĉi tiu procezo, kiel la nuklea reago en ĉeno, la mekanismo de lia kurso disponigi neŭtronoj kiujn havas la Kulombo baro kaj eksciti la kerno sur absorción. Se la meza aperas necesa ero, ĝi kaŭzas ĉenon de postaj transformoj, kiuj daŭre ĉeno scission pro la perdo de la portanto partikloj.

Kial perdis portanto

Ekzistas nur du kialoj de la perdo de aviad partikloj kontinuan ĉenon reagoj. La unua estas la absorción de la eroj sen duaranga emisión procezo. La dua - lasante la partikloj en la kadro de la substanco kiu subtenas la ĉeno procezo.

Du tipoj de procezo

Se la unuo estas naskita nur partiklo portanto en ĉiu periodo ĉeno reago, do tiu procezo povas nomi unbranched. Ĝi ne povas konduki al la liberigo de energio grandskale. Se estas multaj aviad partikloj, ĝi nomiĝas ramificado reago. Kio estas nuklea reago en ĉeno kun branĉantaj? Unu ricevis en la antaŭa ago de duaranga partikloj daŭre komencita antaŭ la ĉeno, sed la aliaj kreos novan reagoj kiu ankaŭ filio ekstere. Kun ĉi tiu procezo estos konkurantaj procezoj kondukas al rompiĝo. La rezulta situacio okazigos specifaj kritika kaj marĝena fenomeno. Ekzemple, se la kontinueco de pli ol pure novaj ĉenoj, la reago mem-subteno estas neebla. Eĉ se eksciti ŝin artefarite enkonduki en la meza deziris nombro de partikloj, la procezo ankoraŭ forvelki super tempo (kutime tre rapide). Se la nombro da novaj ĉenoj superos la nombron de paŭzoj, la ĉeno reago komencos disvastigi tra la materialo.

kritika stato

Kritika regiono estas apartigita kondiĉo ŝtatoj de materio progresinta autogestionada ĉeno reago kaj la regiono kie tiu reago ne eblas ajn. Ĉi tiu parametro estas karakterizita de egaleco inter la nombro de novaj cirkvitoj kaj la nombro de eblaj paŭzoj. Ĉar la ĉeesto de la partiklo-libera portanto kritika stato estas la ĉefa elemento en listo kiel "kondiĉoj de la nuklea reago en ĉeno." Atingo de tiu kondiĉo povas esti difinita per kelkaj eblaj faktoroj. Dividante peza elemento kerno estas ekscitita de nur unu neŭtrono. Rezulte de ĉi tiu procezo, kiel reago en ĉeno de la nuklea fisio, estas pli neŭtronoj. Sekve, ĉi tiu procezo povas produkti ramificado reago kie portantoj kaj neŭtronoj faros. En la kazo kie la rapideco de neŭtrono kaptas sen divido aŭ eliroj (perdo kurzo) estos kompensita rapido reproduktaĵo portanto partikloj, la ĉeno reago procedos en senmova modo. Tiu ekvacio priskribas la multipliko faktoro. En kazo ĝi estas egala al unueco supre. En nuklea pro la enkonduko de negativa retroefiko inter la indico de energio eldono kaj la multipliko faktoro povas realigi kontrolon de nukleaj reakcioj. Se tiu proporcio estas pli granda ol unu, tiam la reago evoluigos eksponente. Descontrolada ĉeno reago uzata en nukleaj armiloj.

Nuklea ĉena reakcio en la energia sektoro

La reagemo de la reactor estas difinita per granda nombro de procezoj kiuj okazas en lia aktiva zono. Ĉiuj tiuj influoj estas determinitaj de la tiel nomata koeficiento de reagemo. Influo de temperaturo ŝanĝoj de grafito vergoj, fridigaĵoj aŭ uranio reagemo de la reactor kaj la intenseco de la percolation procezo kiel ekzemple nuklea reago en ĉeno, karakterizita de la temperaturo koeficiento (por la refrigerante, uranio, sur grafito). Ankaŭ ekzistas dependeco de la karakterizaĵoj de potenco laux barométrica indikilojn de vaporo parametroj. Subteni la nuklea reago en la reaktoro necesas konverti unu elemento en alian. Pro tio necesas konsideri la fluo kondiĉojn de la nuklea ĉeno reago - la ĉeesto de substanco kiu povas dividi kaj destini sin de la dekadenco de kelkaj elementaj partikloj kiuj, kiel sekvo, kaŭzos la resto de la divido kernojn. Kiel tia substanco estas ofte uzita uranio-238, uranio-235, plutonio-239. Dum la veturo de la nuklea reago en ĉeno izotopoj de ĉi tiuj elementoj estos malintegras kaj formi du aŭ pli aliaj kemiaj substancoj. En ĉi tiu procezo, ĝi elsendas tiel nomata "gama" -rays, intensiva energio eldono, formiĝas du aŭ tri neŭtronoj kapabla agojn daŭrigi la reagon. Distingi inter malrapida kaj rapida neŭtronoj, ĉar por atomo kerno diseriĝis, tiuj partikloj devas flugi ĉe certa rapideco.