3.6.Цепная ядерная реакция деления.@

Ядра обычно находятся в состоянии с наименьшей энергией, это состояние называется основным. При попадании частиц с большой кинетической энергией в ядро, оно переходит в возбужденное неустойчивое состояние и через некоторое время делится на два более устойчивых ядра. Явление деления тяжелых атомных ядер на два ядра было открыто Ганом и Штрассманом в 1939г. при изучении взаимодействия нейтронов различных энергий и ядер урана. В 1940 г. российские физики К.А.Петржак и Г.И. Флеров обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана. При реакции деления выделяется очень большая энергия, она высвобождается в виде кинетической энергии двух ядер-осколков, а также вылетающих при этом нейтронов, электронов, нейтрино, гамма - квантов. Основная часть энергии деления приходится на энергию ядер-осколков.

Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько вторичных нейтронов. Это обстоятельство позволяет создавать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени реакции деления ядер. Например, если один нейтрон вызывают реакцию деления одного ядра, то образующиеся в результате реакции три нейтрона могут вызвать деление других трех ядер, возникшие при этом уже девять нейтронов после следующей реакции создадут двадцать семь нейтронов и так далее. Число вторичных нейтронов различно для разных реакций и зависит как от энергии нейтрона, так и от свойств ядра. В результате серии таких реакций за короткое время может произойти множество актов деления ядер, такой процесс называют цепной реакцией (Рис.18).

Рис.18. Схема развития цепной реакции деления.

Освобождение нейтронов при делении ядер урана обнаружили в 1939 г. Ф. Жолио – Кюри, Х.Халбан и Л.Коварски. В результате деления ядра урана образуются, как правило, два ядра-осколка с различной массой. В среднем отношение масс легких и тяжелых осколков равно 2 : 3. Массовые числа А ядер‑осколков меняются от 72 до 161, а их атомные номера от 30 до 65. Как правило, ядра-осколки имеют большой избыток нейтронов и поэтому неустойчивы относительно бета-распада. При делении одного ядра урана освобождается 2 или 3 нейтрона и выделяется около 200 МэВ энергии. Примерно 165 МэВ выделяется в виде кинетической энергии ядер–осколков, остальная энергия приходится на кинетическую энергию нейтроны и энергию гамма–квантов. При наличии в среде примесей некоторых элементов, нейтроны, освобождающиеся в реакции деления урана, могут попасть в ядра примеси и застрять там. Это может уменьшить скорость цепной реакции и даже прекратить ее.