Nuclear chain reaction. Mga Kundisyon ng nuclear chain reaction

Ang teorya ng kapamanggitan nagsasabi na mass - ay isang espesyal na anyo ng enerhiya. Mula sa makatuwirang isipin na ito ay posible upang i-convert mass sa enerhiya at lakas sa masa. Sa intraatomic antas, tulad reaksiyon magaganap. Sa partikular, ang ilan sa mga mass ng mga atomic nucleus ay maaaring na rin maging enerhiya. Nangyayari ito sa maraming paraan. Una, ang core ay maaaring masira up sa isang bilang ng mga mas maliit na nuclei, ito na reaksyon ay tinatawag na "ang pagbagsak". Pangalawa, mas maliit kernels ay madaling kumonekta sa makakuha ng mas malaki - ito synthesis reaksyon. Sa uniberso, tulad reaksyon ay hindi bihira. Sumapat ito sa sabihin na ang fusion reaksyon - isang pinagkukunan ng enerhiya para sa mga bituin. Ngunit ang reaksyon ng pagkabulok na ginagamit ng sangkatauhan sa nuclear reactors, bilang mga tao na natutunan upang makontrol ang mga kumplikadong proseso. Ngunit ano ang isang nuclear chain reaction? Paano upang pamahalaan ito?

Ano ang mangyayari sa nucleus ng isang atom

Nuclear chain reaction - isang proseso na tumatakbo sa banggaan ng elementarya particle o nuclei sa iba pang mga nuclei. Bakit ang "chain"? Ang hanay ng mga sunud-iisang nuclear reaksyon. Bilang isang resulta ng prosesong ito doon ay isang pagbabago ng kabuuan ng estado nucleon at komposisyon sa kernel, lalabas kahit bagong particle - produkto ng reaksyon. Nuclear chain reaction, ang physics ng na nagpapahintulot sa iyo upang galugarin ang mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng mga nuclei na may nuclei at particle - ang pangunahing pamamaraan para sa produksyon ng mga bagong elemento at mga isotopes. Upang maunawaan ang chain reaction, kailangan muna naming harapin ang mga single.

Kung ano ang kinakailangan para sa reaksyon

Upang ipatupad ang naturang proseso, bilang ang nuclear chain reaction, ito ay kinakailangan upang tipunin ang mga particle (core at nucleon dalawang cores) sa ang distansya ng radius ng malakas na pakikipag-ugnayan (humigit-kumulang isang Fermi). Kung ang distansya ay malaki, ang pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin particle ay pulos Coulomb. Sa nuclear reaksyon, sa pagsunod sa lahat ng batas: konserbasyon ng enerhiya, ang mga sandali ng momentum, baryon na bayad. Nuclear chain reaction ay naitala sa pamamagitan ng mga simbolo a, b, a, d. Simbolo ng nagpapahiwatig ng isang panimulang core, b - ang insidente particle, na may - isang bagong napalabas particle, at d Tinutukoy ang nagreresultang core.

enerhiya ng reaksyon

Ang chain nuclear reaksyon ay maaaring tumagal ng lugar sa parehong pagsipsip at paglabas ng enerhiya, na kung saan ay katumbas ng mass pagkakaiba ng mga particle pagkatapos ng reaksyon at bago ito. Ang hinihigop ng enerhiya ay tumutukoy sa minimum na kinetiko enerhiya ng isang banggaan, isang tinaguriang threshold nuclear reaksyon kung saan maaari itong dumaloy nang malaya. sukdulang ito ay depende sa mga particle na sumali sa mga pakikipag-ugnayan, at sa kanilang mga katangian. Sa unang yugto, ang lahat ng mga particle ay nasa isang paunang natukoy na estado kabuuan.

reacting

Ang pangunahing pinagkukunan ng sisingilin particle na manganyon ang nucleus ay ang accelerator tipik, na nagpapahintulot sa beams ng protons, mabigat na ions at light nuclei. Slow neutrons ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng nuclear reactors. Para sa pag-aayos ng mga pangyayari sisingilin particle ay maaaring gamitin sa iba't-ibang uri ng nuclear reaksyon - parehong sa synthesis at pagkabulok. Ang posibilidad ng mga ito ay depende sa ang mga parameter ng mga particle na nagbanggaan. Mula sa probabilidad ay kaugnay ganitong katangian, ang krus seksyon ng reaksyon - ang halaga ng epektibong lugar na characterizes ang core bilang isang target para sa mga particle insidente at kung saan ay isang sukatan ng ang posibilidad ng mga particle ng pagpasok ng nucleus at makipag-ugnay. Kung ang reaksyon ay dinaluhan particle na may isang nonzero spin na halaga, ang seksyon ay direktang nakasalalay sa kanilang orientation. Dahil sa likod ng mga papasok na mga particle ay hindi oriented ganap na random, at higit pa o mas mababa maayos na paraan, ang lahat ng mga corpuscles ay polarized. Nabibilang na paglalarawan ng mga magsulid-oriented na naglalarawan ng polariseysyon vector.

Ang mekanismo reaksyon

Ano ang isang nuclear chain reaction? Bilang na nabanggit, ito ay isang pagkakasunod-sunod ng mas simpleng reaksyon. Mga detalye ng insidente na butil at ang kanyang pakikipag-ugnayan sa core ay nakasalalay sa mga masa, walang bayad, isang kinetiko enerhiya. Pakikipag-ugnayan natutukoy sa pamamagitan ng antas ng kalayaan ng nuclei, na kung saan ay nagaganyak kapag ang isang banggaan. Pagkuha ng kontrol sa lahat ng mga mekanismo ay nagbibigay-daan para sa isang proseso tulad ng kontroladong nuclear chain reaction.

direct reaksyon

Kung ang isang sisingilin tipik na hit ang target nucleus, lamang touch ito, ang tagal ng banggaan pa rin ang kinakailangan upang magtagumpay ang nuclear radius distansya. Ito nuclear reaksyon ay tinatawag na direct. Ang isang karaniwang katangian para sa lahat ng mga reaksyon ng ganitong uri ay ang pagsisimula ng isang maliit na bilang ng mga degree ng kalayaan. Sa prosesong ito, pagkatapos ng unang banggaan particle ay mayroon pa ring sapat na enerhiya upang pagtagumpayan ang mga nuclear atraksyon. Halimbawa, tulad pakikipag-ugnayan, pati na ang hindi nababanat neutron scattering, sisingilin exchange, at ay tuwid. Ang kontribusyon ng naturang mga proseso sa katangian na tinatawag na "kabuuang krus seksyon ng" lubos na kahabag-habag. Gayunman, ang pamamahagi ng produkto linya ng pagpasa sa nuclear reaksyon upang matukoy ang posibilidad ng pagpapalabas ng anggulo ng direksyon beam, quantum numero selectivity populated na estado at upang matukoy ang kanilang istraktura.

pre-punto ng balanse emission

Kung ang maliit na butil ay hindi iwanan ang larangan ng nuclear kooperasyon matapos ang unang banggaan, ito ay kasangkot sa isang kaskad ng sunud-sunod na banggaan. Ito ay talagang kung ano mismo ang ay tinatawag na nuclear chain reaction. Bilang isang resulta, ang ganitong sitwasyon ang kinetiko enerhiya ng mga particle ay ipinamamahagi sa pagitan ng mga sangkap na bahagi ng kernel. Ang napaka-parehong estado ng nucleus ay unti-unting nagiging mas kumplikado. Sa prosesong ito sa ilang mga nucleon o buong cluster (grupo ng mga nucleons) enerhiya ay maaaring nakatutok, ito ay sapat na para sa pagpapalabas ng nucleon mula sa nucleus. Ang karagdagang relaxation ay magreresulta sa isang statistical balanse at ang pagbuo ng isang nucleus compound.

kadena reaksyon

Ano ang isang nuclear chain reaction? Ito pagkakasunod-sunod ng kanyang elektor bahagi. Ibig sabihin, ang maramihang mga magkakasunod na solong nuclear reaksyon na sanhi ng sisingilin particle lumitaw bilang produkto ng reaksyon sa nakaraang hakbang. Ano ay tinatawag na isang nuclear chain reaction? Halimbawa, fission ng mabigat na nuclei, kapag maramihang mga kaganapan fission pinasimulan nakuha ng nakaraang decays neutrons.

Mga Tampok ng isang nuclear chain reaction

Kabilang sa lahat ng mga kemikal na reaksyon na natanggap nito malawak na pamamahagi chain. Particles na may mga hindi nagamit na mga koneksyon matupad ang papel na ginagampanan ng libreng radicals o mga atom. Sa prosesong ito, pati na ang mga nuclear chain reaction, ang mekanismo ng kanyang kurso ay nagbibigay ng neutrons na magkaroon ng Coulomb barrier at excite ang nucleus sa pagsipsip. Kung ang daluyan ay lilitaw kinakailangan na butil, ito ay nagiging sanhi ng isang kadena ng mga kasunod na transformations, na kung saan ay patuloy na chain paghiwa dahil sa ang pagkawala ng ang mga particle carrier.

Bakit nawala ang carrier

May mga lamang ng dalawang mga kadahilanan para sa kawalan ng carrier particle tuloy-tuloy na kadena reaksyon. Ang una ay ang pagsipsip ng mga particle walang pangalawang proseso ng pagpapalabas. Ang pangalawang - umaalis sa mga particle sa loob ng saklaw ng mga sangkap na sumusuporta sa proseso ng chain.

Dalawang uri ng proseso

Kung ang yunit ay ipinanganak lamang ng maliit na butil carrier sa bawat panahon chain reaction, at pagkatapos ay ang proseso na ito ay maaaring tinatawag na unbranched. Hindi ito ay maaaring humantong sa ang release ng enerhiya sa isang malaking scale. Kapag may maraming mga carrier particle, ito ay tinatawag na isang branched reaksyon. Ano ang isang nuclear chain reaction na may sumasanga? Isa na natanggap sa nakaraang pagkilos ng pangalawang particle ay magpapatuloy sa sinimulan bago ang chain, ngunit ang iba pa ay lumikha ng bagong mga reaksyon na rin magpalago ng negosiyo. Sa pamamagitan ng prosesong ito ay nakikipagkumpitensya proseso humahantong sa pagbasag. Ang resultang sitwasyon ay magbibigay sa pagtaas sa mga tiyak na kritikal at marginal phenomenon. Halimbawa, kung ang pagpapatuloy ng higit sa pulos bagong chain, ang reaksyon self-support ay imposible. Kahit na excite kanyang artipisyal na nagpapakilala sa daluyan nais na bilang ng mga particle, ang proseso ay pa rin kumupas sa paglipas ng panahon (karaniwan ay masyadong mabilis). Kung ang bilang ng mga bagong chain ay lalampas sa bilang ng mga break, ang chain reaction ay magsisimulang upang maikalat sa buong materyal.

kritikal na estado

Ang isang kritikal na rehiyon ay pinaghihiwalay kondisyon estado ng matter advanced self-nagtutukod chain reaction at ang rehiyon kung saan reaksyon na ito ay hindi posible sa lahat. Ang parameter na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakapantay-pantay sa pagitan ng bilang ng mga bagong circuits at ang bilang ng mga posibleng break. Tulad ng pagkakaroon ng maliit na butil-free carrier kritikal na estado ay ang pangunahing item sa isang listahan ng "kondisyon ng nuclear chain reaction." Achievement ng kondisyon na ito ay maaaring tinutukoy sa pamamagitan ng isang bilang ng mga posibleng kadahilanan. Paghati mabigat na nucleus elemento ay nasasabik sa pamamagitan lamang ng isang neutron. Bilang isang resulta ng prosesong ito, tulad ng isang kadena reaksyon ng nuclear fission, may mga mas neutrons. Bilang resulta, ang prosesong ito ay maaaring makagawa branched reaction kung saan carrier at neutrons ay kumilos. Sa kaso kung saan ang mga rate ng neutron kinukuha nang walang dibisyon o pag-alis (pagkawala rate) ay bayad na bilis ng pagpaparami carrier particle, ang chain reaction ay magpatuloy sa isang nakatigil mode. equation na ito ay naglalarawan ng pagpaparami factor. Sa kasong ito ay katumbas ng pagkakaisa sa itaas. Sa nuclear power dahil sa ang pagpapakilala ng mga negatibong feedback sa pagitan ng mga rate ng enerhiya release at ang multiplikasyon kadahilanan ay maaaring natanto kontrol ng nuclear reaksyon. Kung ang ratio na ito ay mas malaki kaysa sa isa, at pagkatapos ay ang reaksyon ay bumuo exponentially. Hindi nakokontrol chain reaction na ginamit sa nuclear weapons.

Nuclear chain reaction sa sektor ng enerhiya

Ang reaktibiti ng reactor ay natutukoy sa pamamagitan ng isang malaking bilang ng mga proseso na maganap sa kanyang aktibong zone. Ang lahat ng mga impluwensya ay natutukoy sa pamamagitan ng tinatawag na koepisyent ng reaktibiti. Impluwensiya ng temperatura pagbabago ng grapayt rods, coolants o uranium reaktibiti ng reactor at ang intensity ng proseso ng pagsala tulad ng isang nuclear chain reaction, nailalarawan sa pamamagitan ng ang temperatura koepisyent (para sa coolant, uranium, on graphite). Mayroon ding isang pagpapakandili sa mga katangian ng kapangyarihan, ayon sa barometric tagapagpahiwatig ng mga parameter steam. Para mapanatili ang nuclear reaksyon sa reactor kinakailangang pag-convert ng isang elemento sa isa pa. Para sa ito ay kinakailangan upang isaalang-alang ang daloy ng mga kondisyon ng nuclear chain reaction - ang pagkakaroon ng isang sangkap na kung saan ay magagawang upang hatiin at gagastusin ang kanilang mga sarili mula sa pagkabulok ng isang bilang ng mga elementary particles na kung saan, bilang isang kinahinatnan, ay magiging sanhi ang natitirang bahagi ng division core. Bilang tulad ng isang sangkap ay madalas na ginagamit uranium-238, uranium-235, plutoniyum-239. Sa panahon ng pagpasa ng nuclear chain reaction isotopes ng mga elemento ay gumuho at bumuo ng dalawa o higit pang ibang mga sangkap kemikal. Sa prosesong ito, ito ay ipinapalabas tinaguriang "gamma" -ray, isang intensive enerhiya release, ay nabuo ng dalawa o tatlong neutrons capable na gawain upang ipagpatuloy ang reaksyon. Makilala sa pagitan ng mabagal at mabilis neutrons, dahil upang nucleus ni atom disintegrated, ang mga particle ay dapat lumipad sa isang tiyak na bilis.