Ланцюгова ядерна реакція
Ланцюгова ядерна реакція - послідовність одиничних ядерних реакцій. кожна з яких викликається часткою, що з'явилася як продукт реакції на попередньому кроці послідовності. Прикладом ланцюгової ядерної реакції є ланцюгова реакція поділу ядер важких елементів, при якій основне число актів поділу ініціюється нейтронами. отриманими при діленні ядер в попередньому поколінні.
механізм енерговиділення
Перетворення речовини супроводжується виділенням вільної енергії лише в тому випадку, якщо речовина володіє запасом енергій. Останнє означає, що мікрочастинки речовини знаходяться в стані з енергією спокою більшою, ніж в іншому можливому, перехід до якого існує. Мимовільного переходу завжди перешкоджає енергетичний бар'єр. для подолання якого мікрочастинка повинна отримати ззовні якусь кількість енергії - енергії збудження. Екзоенергетіческая реакція полягає в тому, що в наступному за збудженням перетворенні виділяється енергії більше, ніж потрібно для порушення процесу. Існують два способи подолання енергетичного бар'єра: або за рахунок кінетичної енергії частинок, що стикаються, або за рахунок енергії зв'язку приєднується частки.
Якщо мати на увазі макроскопічні масштаби енерговиділення, то необхідну для збудження реакцій кінетичну енергію повинні мати всі або спочатку хоча б деяка частка частинок речовини. Це можна досягти тільки при підвищенні температури середовища до величини, при якій енергія теплового руху наближається до величини енергетичного порога. що обмежує перебіг процесу. У разі молекулярних перетворень, тобто хімічних реакцій. таке підвищення зазвичай складає сотні кельвінів, в разі ж ядерних реакцій - це мінімум 10 7 До через дуже великої висоти кулонівських бар'єрів стикаються ядер. Теплове збудження ядерних реакцій здійснено на практиці тільки при синтезі найлегших ядер, у яких кулонівських бар'єри мінімальні (термоядерний синтез).
Порушення приєднуються частинками не вимагає великої кінетичної енергії, і, отже, не залежить від температури середовища, оскільки відбувається за рахунок невикористаних зв'язків, властивих часткам сил тяжіння. Але зате для збудження реакцій необхідні самі частинки. І якщо знову мати на увазі не окремий акт реакції, а отримання енергії в макроскопічних масштабах, то це можливо лише при виникненні ланцюгової реакції. Остання ж виникає, коли збуджуючі реакцію частинки знову з'являються як продукти екзоенергетіческой реакції.
Ланцюгова реакція
Ланцюгова реакція широко поширені серед хімічних реакцій, де роль частинок з невикористаними зв'язками виконують вільні атоми або радикали. Механізм ланцюгової реакції при ядерних перетвореннях можуть забезпечити нейтрони. не мають кулонівського бар'єру і збуджуючі ядра при поглинанні. Поява в середовищі необхідної частки викликає ланцюг наступних, одна за одною реакцій, яка триває до обриву ланцюга внаслідок втрати частки-носія реакції. Основних причин втрат дві: поглинання частинки без випускання вторинної та догляд частки за межі обсягу речовини, що підтримує ланцюгової процес. Якщо в кожному акті реакції з'являється тільки одна частинка-носій, то ланцюгова реакція називається нерозгалужене. Нерозгалуженими ланцюгова реакція не може привести до енерговиділення в великих масштабах.
Якщо в кожному акті реакції або в деяких ланках ланцюга з'являється більше однієї частинки, то виникає розгалужена ланцюгова реакція, бо одна з вторинних частинок продовжує розпочату ланцюг, а інші дають нові ланцюги, які знову розгалужуються. Правда, з процесом розгалуження конкурують процеси, що призводять до обривів ланцюгів, і складається ситуація породжує специфічні для розгалужених ланцюгових реакцій граничні або критичні явища. Якщо число обривів ланцюгів більше, ніж число з'являються нових ланцюгів, то самопідтримується ланцюгова реакція (СЦР) виявляється неможливою. Навіть якщо її порушити штучно, ввівши в середу якась кількість необхідних частинок, то, оскільки число ланцюгів в цьому випадку може тільки зменшуватися, що почався процес швидко згасає. Якщо ж число утворюваних нових ланцюгів перевершує число обривів, ланцюгова реакція швидко поширюється по всьому об'єму речовини при появі хоча б однієї початкової частки.
Область станів речовини з розвитком ланцюгової реакції, що самопідтримується відділена від області, де ланцюгова реакція взагалі неможлива, критичним станом. Критичний стан характеризується рівністю між числом нових ланцюгів і числом обривів.
Досягнення критичного стану визначається цілою низкою чинників. Розподіл важкого ядра порушується одним нейтроном, а в результаті акту поділу з'являється більше одного нейтрона (наприклад, для 235 U число нейтронів, що народилися в одному акті поділу, в середньому дорівнює 2,5). Отже, процес ділення може породити розгалужену ланцюгову реакцію, носіями якої будуть служити нейтрони. Якщо швидкість втрат нейтронів (захоплень без поділу, вилетів з реакційного обсягу і т. Д.) Компенсує швидкість розмноження нейтронів таким чином, що ефективний коефіцієнт розмноження нейтронів в точності дорівнює одиниці, то ланцюгова реакція йде в стаціонарному режимі. Введення негативних зворотних зв'язків між ефективним коефіцієнтом розмноження і швидкістю енерговиділення дозволяє здійснити керовану ланцюгову реакцію, яка використовується, наприклад, в ядерній енергетиці. Якщо коефіцієнт розмноження більше одиниці, ланцюгова реакція розвивається експоненціально; некерована ланцюгова реакція поділу використовується в ядерній зброї.
література
- Клімов А. Н. Ядерна фізика і ядерні реактори. - М. Атомиздат, 1971.
- Левін В. Є. Ядерна фізика і ядерні реактори / 4-е изд. - М. Атомиздат, 1979.
- Петунин В. П. Теплоенергетика ядерних установок. - М. Атомиздат, 1960.
Дивитися що таке "Ланцюгова ядерна реакція" в інших словниках:
Ланцюгова ядерна реакція - Chain nuclear reaction послідовність ядерних реакцій, порушуваних частками (наприклад, нейтронами), що народжуються в кожному акті реакції. Залежно від середнього числа реакцій, наступних за однієї попередньої меншого, рівного або ... ... Терміни атомної енергетики
ланцюгова ядерна реакція - Послідовність ядерних реакцій, порушуваних частками (наприклад, нейтронами), що народжуються в кожному акті реакції. Залежно від середнього числа реакцій, наступних за однієї попередньої меншого, рівного або перевершує одиницю реакція ... ... Довідник технічного перекладача
ланцюгова ядерна реакція - grandininė branduolinė reakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nuclear chain reaction vok. Kettenkernreaktion, f rus. ланцюгова ядерна реакція, f pranc. réaction en chaîne nucléaire, f; réaction nucléaire en chaîne, f ... Fizikos terminų žodynas
ЛАНЦЮГОВА ЯДЕРНА РЕАКЦІЯ - реакція розподілу атомних ядер важких елементів під дією нейтронів, в кожному акті до рій число нейтронів зростає, так що може виникнути самоподдерживающийся процес ділення. Напр. при розподілі одного ядра ізотопу урану 235U під дією ... Великий енциклопедичний політехнічний словник
Ланцюгова ядерна реакція - реакція розподілу атомних ядер під дією нейтронів, в кожному акті якої випускається не менше одного нейтрона, що забезпечує підтримку реакції. Використовується як джерело енергії в ядерних зарядах (вибухова Ц. я. Р.) І ядерних реакторах ... ... Словник військових термінів
Самопідтримується ланцюгова ядерна реакція - 7. самопідтримується ланцюгова ядерна реакція СЦР Ланцюгова ядерна реакція, що характеризується значенням ефективного коефіцієнта розмноження, що перевищує або дорівнює одиниці Джерело: ГОСТ 26392 84: Безпека ядерна. Терміни та визначення ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
самопідтримується ланцюгова ядерна реакція - СЦР Ланцюгова ядерна реакція, що характеризується значенням ефективного коефіцієнта розмноження, що перевищує або дорівнює одиниці. [ГОСТ 26392 84] Тематики безпеку ядерна Синоніми СЦР ... Довідник технічного перекладача
Самопідтримується ланцюгова ядерна реакція (СЦР) - 2.6. Самопідтримується ланцюгова ядерна реакція (СЦР) ланцюгова ядерна реакція, що характеризується значенням ефективного коефіцієнта розмноження нейтронів, що перевищує одиницю або рівним їй. Джерело: ПНАЕ Г 14 029 91: Правила безпеки ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
- Комплект таблиць. Фізика. 11 клас (15 таблиць). Навчальний альбом з 15 аркушів. Трансформатор. Електромагнітна індукція в сучасній техніці. Електронні лампи. Електронно-променева трубка. Напівпровідники. Напівпровідниковий діод. Транзистор. ... Детальніше Купити за 3480 руб
- Ядерний реактор. Jesse Russell. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. Увага! Книга являє собою набір матеріалів з Вікіпедії і / або інших online-джерел. ... Детальніше Купити за тисячу триста вісімдесят дві руб
- Ланцюгова ядерна реакція. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Ланцюгова? Я я? Дерну реа? Кція - послідовність ... Детальніше Купити за 1125 руб