Почему реакция деления ядра урана идет с выделением энергии?

9 ответов на вопрос “Почему реакция деления ядра урана идет с выделением энергии?”

  1. Thunderbrew Ответить


    Цель:     сформировать у учащихся представление
    о делении ядер урана.

    Задачи:
    проверить ранее изученный материал;
    рассмотреть механизм деления ядра урана;
    рассмотреть условие возникновения цепной
    реакции;
    выяснить факторы, влияющие на протекание цепной
    реакции;
    развивать речь и мышление учащихся;
    развивать умение анализировать, контролировать
    и корректировать собственную деятельность в
    рамках заданного времени.

    Оборудование:     компьютер,
    проекционная система, дидактический материал
    (тест “Состав ядра”), диски “Интерактивный курс.
    Физика 7-11кл” (Физикон) и “1С-репититор. Физика”
    (1С).

    Ход занятия

    I. Организационный момент (2’).


    Приветствие, объявление плана занятия.

    II. Повторение ранее изученного материала (8’).


    Самостоятельная работа учащихся –
    выполнение теста (приложение 1).
    В тесте необходимо указать один верный ответ.

    III. Изучение нового материала (25’). По ходу
    урока составляем конспект     (приложение
    2    ).


    Мы с вами недавно узнали, что некоторых
    химические элементы при радиоактивном распаде
    превращаются в другие химические элементы. А
    как вы думаете, что будет, если в ядро атома
    некоторого химического элемента направить
    какую-нибудь частицу, ну, например, нейтрон в ядро
    урана?     (выслушиваю предположения учащихся)
    А давайте проверим ваши предположения (работа
    с интерактивной моделью “Деление ядра”
    “Интерактивный курс. Физика 7-11кл”).
    Что в результате получилось?
    – При попадании нейтрона в ядро урана,
    мы видим, что в результате образуется 2 осколка и
    2-3 нейтрона.
    Тот же эффект был получен в 1939г
    немецкими учеными Отто Ганом и Фрицем
    Штрассманом. Они обнаружили, что в результате
    взаимодействия нейтронов с ядрами урана
    появляются радиоактивные ядра-осколки, массы и
    заряды которых примерно вдвое меньше
    соответствующих характеристик ядер урана.
    Происходящее подобным образом деление ядер
    называют вынужденным делением, в отличие от
    спонтанного, которое происходит при
    естественных радиоактивных превращениях.
    Ядро приходит в состояние возбуждения
    и начинает деформироваться. Почему ядро
    разрывается на 2 части? Под действием каких сил
    происходит разрыв?

    Какие силы действуют внутри ядра?
    – Электростатические и ядерные.

    Хорошо, а как проявляются электростатические
    силы?
    – Электростатические силы действуют
    между заряженными частицами. В ядре заряженной
    частицей является протон. Так как протон заряжен
    положительно значит, между ними действуют силы
    отталкивания.

    Верно, а как проявляются ядерные силы?
    – Ядерные силы – силы притяжения
    между всеми нуклонами.

    Так, под действием каких сил
    происходит разрыв ядра?
    – (Если возникнут затруднения, задаю
    наводящие вопросы и подвожу учащихся к
    правильному выводу)     Под действием
    электростатических сил отталкивания ядро
    разрывается на две части, которые разлетаются в
    разные стороны и излучают при этом 2-3 нейтрона.
    Осколки разлетаются с очень большой
    скоростью. Получается, что часть внутренней
    энергии ядра переходит в кинетическую энергию
    разлетающихся осколков и частиц. Осколки
    попадают в окружающую среду. Как вы думаете, что
    происходит с ними?
    – Осколки тормозятся в окружающей
    среде.

    Чтобы не нарушать закон сохранения
    энергии, мы должны сказать, что произойдет с
    кинетической энергией?
    – Кинетическая энергия осколков
    преобразуется во внутреннюю энергию среды.

    Можно ли заметить, что внутренняя
    энергия среды изменилась?
    – Да, среда нагревается.

    А будет ли влиять на изменение
    внутренней энергии тот фактор, что в делении
    будет участвовать разное количество ядер урана?
    – Конечно, при одновременном делении
    большого количества ядер урана внутренняя
    энергия окружающей уран среды возрастает.
    Из курса химии, вы знаете, что реакции
    могут происходит как с поглощением энергии, так и
    выделением. Что мы скажем о протекании реакции
    деления ядер урана?
    – Реакция деления ядер урана идет с
    выделением энергии в окружающую среду.
    Энергия, заключенная в ядрах атомов,
    колоссальна. Например, при полном делении всех
    ядер, имеющихся в 1г урана, выделилось бы столько
    же энергии, сколько выделяется при сгорании 2,5т
    нефти. Выяснили, что произойдет с осколками, а
    как поведут себя нейтроны?
    – (выслушиваю предположения
    учащихся, проверяем предположения, работая с
    интерактивной моделью “Цепная реакция”
    “1С-репититор. Физика”).
    Верно, нейтроны на своем пути могут
    встретить ядра урана и вызвать деление. Такая
    реакция называется цепной.

    Итак, каково условие возникновения
    цепной реакции?
    – Цепная реакция возможна благодаря
    тому, что при делении каждого ядра образуется 2-3
    нейтрона, которые могут принять участие в
    делении других ядер.
    Мы видим, что общее число свободных
    нейтронов в куске урана лавинообразно
    увеличивается со временем. К чему это может
    привести?
    – К взрыву.

    Почему?
    – Возрастает число делений ядер и,
    соответственно энергия, выделяющаяся в единицу
    времени.
    Но ведь, возможен и другой вариант, при
    котором число свободных нейтронов уменьшается
    со временем, не встретил нейтрон на своем пути
    ядро. В этом случае что произойдет с цепной
    реакцией?
    – Прекратится.

    Можно ли использовать в мирных целях
    энергию подобных реакций?
    – Нет.

    А как должна протекать реакция?
    – Реакция должна протекать так, чтобы
    число нейтронов со временем оставалось
    постоянным.

    Как же добиться того, чтобы число нейтронов все
    время оставалось постоянным?
    – (предложения ребят)
    Для решения этой проблемы нужно знать,
    какие факторы влияют на увеличение и на
    уменьшение общего числа свободны нейтронов в
    куске урана, в котором протекает цепная реакция.
    Одним из таких факторов является масса
    урана    . Дело в том, что не каждый нейтрон,
    излученный при делении ядра, вызывает деление
    других ядер. Если масса (и соответственно
    размеры) куска урана слишком мала, то многие
    нейтроны вылетят за его пределы, не успев
    встретить на своем пути ядро, вызвать его деление
    и породить таким образом новое поколение
    нейтронов, необходимых для продолжения реакции.
    В этом случае цепная реакция прекратится. Чтобы
    реакция не прекращалась, нужно увеличить массу
    урана до определенного значения, называемого критическим.

    Почему при увеличении массы цепная реакция
    становится возможной?
    – Чем больше масса куска, тем больше
    вероятность встречи нейтронов с ядрами.
    Соответственно увеличивается число делений ядер
    и число излучаемых нейтронов.
    При некоторой так называемой
    критической массе урана число нейтронов,
    появившихся при делении ядер, становится равным
    числу потерянных нейтронов (т. е. захваченных
    ядрами без деления и вылетевших за пределы
    куска).
    Поэтому их общее число остается
    неизменным. При этом цепная реакция может идти
    длительное время, не прекращаясь и не приобретая
    взрывного характера.
    Наименьшая масса урана, при которой
    возможно протекание цепной реакции, называется
    критической массой.


    Как будет протекать реакция если масса
    урана больше критической?
    – В результате резкого увеличения
    числа свободных нейтронов цепная реакция
    приводит к взрыву.

    А если меньше критической?
    – Реакция не протекает из-за
    недостатка свободных нейтронов.
    Уменьшить потерю нейтронов (которые
    вылетают из урана, не прореагировав с ядрами)
    можно не только за счет увеличения массы урана,
    но и с помощью специальной отражающей
    оболочки    . Для этого кусок урана помещают в
    оболочку, сделанную из вещества, хорошо
    отражающего нейтроны (например, из бериллия).
    Отражаясь от этой оболочки, нейтроны
    возвращаются в уран и могут принять участие в
    делении ядер.
    Помимо массы и наличия отражающей
    оболочки существует еще несколько факторов, от
    которых зависит возможность протекания цепной
    реакции. Например, если кусок урана содержит
    слишком много примесей других химических
    элементов, то они поглощают большую часть
    нейтронов и реакция прекращается.
    Еще одними фактором, влияющим на ход
    реакции, является наличие в уране так
    называемого замедлителя нейтронов. Дело
    в том, что ядра урана-235 с наибольшей вероятностью
    делятся под действием медленных нейтронов. А при
    делении ядер образуются быстрые нейтроны. Если
    быстрые нейтроны замедлить, то большая их часть
    захватится ядрами урана-235 с последующим
    делением этих ядер, в качестве замедлителей
    используются такие вещества, как графит, пода,
    тяжелая вода и некоторые другие. Эти вещества
    только замедляют нейтроны, почти не поглощая их.

    Итак, какие основные факторы способны влиять на
    протекание цепной реакции?
    – Возможность протекания цепной
    реакции определяется массой урана, количеством
    примесей в нем, наличием оболочки и замедлителя.
    Критическая масса шарообразного куска
    урана-235 приблизительно равна 50кг. При этом его
    радиус составляет всего 9см, поскольку уран имеет
    очень большую плотность.
    Применяя замедлитель и отражающую
    оболочку, и уменьшая количество примесей,
    удается снизить критическую массу урана до 0,8 кг.

    IV. Подведение итогов (4’).


    Давайте подведем итоги.

    V. Домашнее задание (1’).


    § 66,67, вопросы в конце параграфов.
    Приложение 1
    Приложение 2

  2. Malarr Ответить

    «Физика – 11 класс»
    Делиться на части могут только ядра некоторых тяжелых элементов.
    При делении ядер испускаются два-три нейтрона и ?-лучи.
    Одновременно выделяется большая энергия.
    Открытие деления урана
    Деление ядер урана было открыто в 1938 г. немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом.
    Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы: барий, криптон и др.
    Однако правильное истолкование этого факта именно как деления ядра урана, захватившего нейтрон, было дано в начале 1939 г. английским физиком О. Фришем совместно с австрийским физиком Л. Мейтнер.
    Захват нейтрона нарушает стабильность ядра.
    Ядро возбуждается и становится неустойчивым, что приводит к его делению на осколки.
    Деление ядра возможно потому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении.
    Поэтому происходит выделение энергии, эквивалентной уменьшению массы покоя, сопровождающему деление.
    Но полная масса сохраняется, так как масса движущихся с большой скоростью осколков превышает их массу покоя.
    Возможность деления тяжелых ядер можно также объяснить с помощью графика зависимости удельной энергии связи от массового числа A.
    Удельная энергия связи ядер атомов элементов, занимающих в периодической системе последние места (А ? 200), примерно на 1 МэВ меньше удельной энергии связи в ядрах элементов, находящихся в середине периодической системы (А ? 100).
    Поэтому процесс деления тяжелых ядер на ядра элементов средней части периодической системы является энергетически выгодным.
    Система после деления переходит в состояние с минимальной внутренней энергией.
    Ведь, чем больше энергия связи ядра, тем большая энергия должна выделяться при возникновении ядра и, следовательно, тем меньше внутренняя энергия образовавшейся вновь системы.

    При делении ядра энергия связи, приходящаяся на каждый нуклон, увеличивается на 1 МэВ и общая выделяющаяся энергия должна быть огромной — порядка 200 МэВ.
    Ни при какой другой ядерной реакции (не связанной с делением) столь больших энергий не выделяется.
    Непосредственные измерения энергии, выделяющейся при делении ядра урана подтвердили приведенные соображения и дали значение ?200 МэВ.
    Причем большая часть этой энергии (168 МэВ) приходится на кинетическую энергию осколков.
    На рисунке представлены треки осколков делящегося урана в камере Вильсона.
    Выделяющаяся при делении ядра энергия имеет электростатическое, а не ядерное происхождение.
    Большая кинетическая энергия, которую имеют осколки, возникает вследствие их кулоновского отталкивания.

  3. его любимая Ответить

    Если что-то поймете, я вот почти ничего не поняла.. .
    В 1939г. – было открыто деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами
    учеными Отто Ганом и Фрицем Шрассманом.
    Атом урана, поглотив нейтрон, возбуждается, деформируется ( ядро вытягивается, ядерные силы ослабевают при увеличениии расстояний между нуклонами) и разрывается на две части с излучением при этом 2-3 нейтронов.
    Поглощая нейтрон, ядро урана получает необходимую энергию для преодоления ядерных сил притяжения между нуклонами, приэтом внутренняя энергия ядра увеличивается.
    При распаде ядра часть внутренней энергии переходит в кинетическую энергию осколков, а затем за счет торможения их во внутреннюю энергию окружающей среды.
    Реакция деления ядер урана идет с преобладающим выделением энергии. в окружающую среду.
    Ядерные реакции могут проходить с поглощением или выделением энергии. Как определить, выделяется или поглощается энергия при ядерной реакции, если дано уравнение ядерной реакции?
    Чтобы выяснить этот вопрос, необходимо определить знак дефекта масс.
    Расчетная формула:
    Если в результате расчета получим положительное значение дефекта масс, энергия выделяется.
    Если в результате расчета получим отрицательное значение дефекта масс, энергия поглощается.

  4. Miraron Ответить




    § 58. Деление ядер урана. Цепная реакция
    Деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами было открыто в 1939 г. немецкими учёными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом.

    Oттo Ган (1879-1968)
    Немецкий физик, учёный-новатор в области радиохимии. Открыл расщепление урана, ряд радиоактивных элементов

    Фриц Штрассман (1902—1980)
    Немецкий физик и химик. Работы относятся к ядерной химии, ядерному делению. Дал химическое доказательство процессу деления
    Рассмотрим механизм этого явления. На рисунке 162, а условно изображено ядро атома урана . Поглотив лишний нейтрон, ядро возбуждается и деформируется, приобретая вытянутую форму (рис. 162, б).

    Рис. 162. Процесс деления ядра урана под воздействием попавшего в него нейтрона
    Вы уже знаете, что в ядре действует два вида сил: электростатические силы отталкивания между протонами, стремящиеся разорвать ядро, и ядерные силы притяжения между всеми нуклонами, благодаря которым ядро не распадается. Но ядерные силы — короткодействующие, поэтому в вытянутом ядре они уже не могут удержать сильно удалённые друг от друга части ядра. Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части (рис. 162, в), которые разлетаются в разные стороны с огромной скоростью и излучают при этом 2—3 нейтрона.
    Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки быстро тормозятся в окружающей среде, в результате чего их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию среды (т. е. в энергию взаимодействия и теплового движения составляющих её частиц).
    При одновременном делении большого количества ядер урана внутренняя энергия окружающей уран среды и соответственно её температура заметно возрастают (т. е. среда нагревается).
    Таким образом, реакция деления ядер урана идёт с выделением энергии в окружающую среду.
    Энергия, заключённая в ядрах атомов, колоссальна. Например, при полном делении всех ядер, имеющихся в 1 г урана, выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сгорании 2,5 т нефти. Для преобразования внутренней энергии атомных ядер в электрическую на атомных электростанциях используют так называемые цепные реакции деления ядер.
    Рассмотрим механизм протекания цепной реакции деления ядра изотопа урана . Ядро атома урана (рис. 163) в результате захвата нейтрона разделилось на две части, излучив при этом три нейтрона. Два из этих нейтронов вызвали реакцию деления ещё двух ядер, при этом образовалось уже четыре нейтрона. Эти, в свою очередь, вызвали деление четырёх ядер, после чего образовалось девять нейтронов и т. д.
    Цепная реакция возможна благодаря тому, что при делении каждого ядра образуется 2—3 нейтрона, которые могут принять участие в делении других ядер.
    На рисунке 163 показана схема цепной реакции, при которой общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем. Соответственно резко возрастает число делений ядер и энергия, выделяющаяся в единицу времени. Поэтому такая реакция носит взрывной характер (она протекает в атомной бомбе).

    Рис. 163. Цепная реакция деления ядер урана
    Возможен другой вариант, при котором число свободных нейтронов уменьшается со временем. В этом случае цепная реакция прекращается. Следовательно, такую реакцию тоже нельзя использовать для производства электроэнергии.
    В мирных целях возможно использовать энергию только такой цепной реакции, в которой число нейтронов не меняется с течением времени.
    Как же добиться того, чтобы число нейтронов всё время оставалось постоянным? Для решения этой проблемы нужно знать, какие факторы влияют на увеличение и на уменьшение общего числа свободных нейтронов в куске урана, в котором протекает цепная реакция.
    Одним из таких факторов является масса урана. Дело в том, что не каждый нейтрон, излучённый при делении ядра, вызывает деление других ядер (см. рис. 163). Если масса (и соответственно размеры) куска урана слишком мала, то многие нейтроны вылетят за его пределы, не успев встретить на своём пути ядро, вызвать его деление и породить таким образом новое поколение нейтронов, необходимых для продолжения реакции. В этом случае цепная реакция прекратится. Чтобы реакция не прекращалась, нужно увеличить массу урана до определённого значения, называемого критическим.
    Почему при увеличении массы цепная реакция становится возможной? Чем больше масса куска, тем больше его размеры и тем длиннее путь, который проходят в нём нейтроны. При этом вероятность встречи нейтронов с ядрами возрастает. Соответственно увеличивается число делений ядер и число излучаемых нейтронов.
    При критической массе урана число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным числу потерянных нейтронов (т. е. захваченных ядрами без деления и вылетевших за пределы куска).
    Поэтому их общее число остаётся неизменным. При этом цепная реакция может идти длительное время, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.
    Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой
    Если масса урана больше критической, то в результате резкого увеличения числа свободных нейтронов цепная реакция приводит к взрыву, а если меньше критической, то реакция не протекает из-за недостатка свободных нейтронов.
    Уменьшить потерю нейтронов (которые вылетают из урана, не прореагировав с ядрами) можно не только за счет увеличения массы урана, но и с помощью специальной отражающей оболочки. Для этого кусок урана помещают в оболочку, сделанную из вещества, хорошо отражающего нейтроны (например, из бериллия). Отражаясь от этой оболочки, нейтроны возвращаются в уран и могут принять участие в делении ядер.
    Существует ещё несколько факторов, от которых зависит возможность протекания цепной реакции. Например, если кусок урана содержит слишком много примесей других химических элементов, то они поглощают большую часть нейтронов и реакция прекращается.
    Наличие в уране так называемого замедлителя нейтронов также влияет на ход реакции. Дело в том, что ядра урана-235 с наибольшей вероятностью делятся под действием медленных нейтронов. А при делении ядер образуются быстрые нейтроны. Если быстрые нейтроны замедлить, то большая их часть захватится ядрами урана-235 с последующим делением этих ядер. В качестве замедлителей используются такие вещества, как графит, вода, тяжёлая вода (в состав которой входит дейтерий — изотоп водорода с массовым числом 2), и некоторые другие. Эти вещества только замедляют нейтроны, почти не поглощая их.
    Таким образом, возможность протекания цепной реакции определяется массой урана, количеством примесей в нём, наличием оболочки и замедлителя и некоторыми другими факторами.
    Критическая масса шарообразного куска урана-235 приблизительно равна 50 кг. При этом его радиус составляет всего 9 см, поскольку уран имеет очень большую плотность.
    Применяя замедлитель и отражающую оболочку и уменьшая количество примесей, удаётся снизить критическую массу урана до 0,8 кг.

    Вопросы

    Почему деление ядра может начаться только тогда, когда оно деформируется под действием поглощённого им нейтрона?
    Что образуется в результате деления ядра?
    В какую энергию переходит часть внутренней энергии ядра при его делении; кинетическая энергия осколков ядра урана при их торможении в окружающей среде?
    Как идёт реакция деления ядер урана — с выделением энергии в окружающую среду или, наоборот, с поглощением энергии?
    Расскажите о механизме протекания цепной реакции, используя рисунок 163.
    Что называется критической массой урана?
    Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической; больше критической? Почему?

  5. Kekus Ответить

    Деление ядер урана при бомбардировке их нейтронами было открыто в 1939 г. немецкими учёными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом.
    Рассмотрим механизм этого явления. На рисунке 162, а условно изображено ядро атома урана . Поглотив лишний нейтрон, ядро возбуждается и деформируется, приобретая вытянутую форму (рис. 162, б).
    Вы уже знаете, что в ядре действует два вида сил: электростатические силы отталкивания между протонами, стремящиеся разорвать ядро, и ядерные силы притяжения между всеми нуклонами, благодаря которым ядро не распадается. Но ядерные силы — короткодействующие, поэтому в вытянутом ядре они уже не могут удержать сильно удалённые друг от друга части ядра. Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части (рис. 162, в), которые разлетаются в разные стороны с огромной скоростью и излучают при этом 2 — 3 нейтрона.
    Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки быстро тормозятся в окружающей среде, в результате чего их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию среды (т. е. в энергию взаимодействия и теплового движения составляющих её частиц).
    При одновременном делении большого количества ядер урана внутренняя энергия окружающей уран среды и соответственно её температура заметно возрастают (т. е. среда нагревается).
    Таким образом, реакция деления ядер урана идёт с выделением энергии в окружающую среду.
    Энергия, заключённая в ядрах атомов, колоссальна. Например, при полном делении всех ядер, имеющихся в 1 г урана, выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сгорании 2,5 т нефти.
    Для преобразования внутренней энергии атомных ядер в электрическую на атомных электростанциях используют так называемые цепные реакции деления ядер.
    Рассмотрим механизм протекания цепной реакции деления ядра изотопа урана . Ядро атома урана (рис. 163) в результате захвата нейтрона разделилось на две части, излучив при этом три нейтрона. Два из этих нейтронов вызвали реакцию деления ещё двух ядер, при этом образовалось уже четыре нейтрона. Эти, в свою очередь, вызвали деление четырёх ядер, после чего образовалось девять нейтронов и т. д.
    Цепная реакция возможна благодаря тому, что при делении каждого ядра образуется 2 — 3 нейтрона, которые могут принять участие в делении других ядер.
    На рисунке 163 показана схема цепной реакции, при которой общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем. Соответственно резко возрастает число делений ядер и энергия, выделяющаяся в единицу времени. Поэтому такая реакция носит взрывной характер (она протекает в атомной бомбе).
    Возможен другой вариант, при котором число свободных нейтронов уменьшается со временем. В этом случае цепная реакция прекращается. Следовательно, такую реакцию тоже нельзя использовать для производства электроэнергии.
    В мирных целях возможно использовать энергию только такой цепной реакции, в которой число нейтронов не меняется с течением времени.
    Как же добиться того, чтобы число нейтронов всё время оставалось постоянным? Для решения этой проблемы нужно знать, какие факторы влияют на увеличение и на уменьшение общего числа свободных нейтронов в куске урана, в котором протекает цепная реакция.
    Одним из таких факторов является масса урана. Дело в том, что не каждый нейтрон, излучённый при делении ядра, вызывает деление других ядер (см. рис. 163). Если масса (и соответственно размеры) куска урана слишком мала, то многие нейтроны вылетят за его пределы, не успев встретить на своём пути ядро, вызвать его деление и породить таким образом новое поколение нейтронов, необходимых для продолжения реакции. В этом случае цепная реакция прекратится. Чтобы реакция не прекращалась, нужно увеличить массу урана до определённого значения, называемого критическим.
    Почему при увеличении массы цепная реакция становится возможной? Чем больше масса куска, тем больше его размеры и тем длиннее путь, который проходят в нём нейтроны. При этом вероятность встречи нейтронов с ядрами возрастает. Соответственно увеличивается число делений ядер и число излучаемых нейтронов.
    При критической массе урана число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным числу потерянных нейтронов (т. е. захваченных ядрами без деления и вылетевших за пределы куска).
    Поэтому их общее число остаётся неизменным. При этом цепная реакция может идти длительное время, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.
    Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой.
    Если масса урана больше критической, то в результате резкого увеличения числа свободных нейтронов цепная реакция приводит к взрыву, а если меньше критической, то реакция не протекает из-за недостатка свободных нейтронов.
    Уменьшить потерю нейтронов (которые вылетают из урана, не прореагировав с ядрами) можно не только за счёт увеличения массы урана, но и с помощью специальной отражающей оболочки. Для этого кусок урана помещают в оболочку, сделанную из вещества, хорошо отражающего нейтроны (например, из бериллия). Отражаясь от этой оболочки, нейтроны возвращаются в уран и могут принять участие в делении ядер.
    Существует ещё несколько факторов, от которых зависит возможность протекания цепной реакции. Например, если кусок урана содержит слишком много примесей других химических элементов, то они поглощают большую часть нейтронов и реакция прекращается.
    Наличие в уране так называемого замедлителя нейтронов также влияет на ход реакции. Дело в том, что ядра урана-235 с наибольшей вероятностью делятся под действием медленных нейтронов. А при делении ядер образуются быстрые нейтроны. Если быстрые нейтроны замедлить, то большая их часть захватится ядрами урана-235 с последующим делением этих ядер. В качестве замедлителей используются такие вещества, как графит, вода, тяжёлая вода (в состав которой входит дейтерий — изотоп водорода с массовым числом 2), и некоторые другие. Эти вещества только замедляют нейтроны, почти не поглощая их.
    Таким образом, возможность протекания цепной реакции определяется массой урана, количеством примесей в нём, наличием оболочки и замедлителя и некоторыми другими факторами.
    Критическая масса шарообразного куска урана-235 приблизительно равна 50 кг. При этом его радиус составляет всего 9 см, поскольку уран имеет очень большую плотность.
    Применяя замедлитель и отражающую оболочку и уменьшая количество примесей, удаётся снизить критическую массу урана до 0,8 кг.
     Домашнее задание:
    I. Учить § 58.
    II. Ответить на вопросы:
    1. Почему деление ядра может начаться только тогда, когда оно деформируется под действием поглощённого им нейтрона?
    2. Что образуется в результате деления ядра?
    3. В какую энергию переходит часть внутренней энергии ядра при его делении; кинетическая энергия осколков ядра урана при их торможении в окружающей среде?
    4. Как идёт реакция деления ядер урана — с выделением энергии в окружающую среду или, наоборот, с поглощением энергии?
    5. Расскажите о механизме протекания цепной реакции, используя рисунок 163.
    6. Что называется критической массой урана?
    7. Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической; больше критической? Почему?

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *