44 Цепная реакция деления.ppt

тяжелых ядер под действием нейтронов.

г.
Эта реакция состоит в том, что тяжелое ядро, по-глотив нейтрон,

делится на 2 (редко на 3 или 4) обычно неравных по массе осколка. При этом выделяется ок. 200 Мэв энергии и испускаются 2-3 нейтрона (в среднем 2,7 нейтрона).
Интенсивность реакции деления сильно зависит от энергии нейтронов и от свойств облучаемых ядер. Нейтронами с энергией больше 100 Мэв можно разделить любое ядро. Нейтронами с энергией несколько Мэв можно разделить лю-бое тяжелое ядро (с A>210).

Это изотопы:
235U92, 233U92, 239Pu94,
а также некоторые изотопы более тяжелых транс-урановых

элементов. Именно эти изотопы, бла-годаря закону 1/v, и имеют наибольшее практи-ческое значение.
Важнейшим свойством реакции деления является возникновение 2-3 нейтронов при делении каж-дого ядра. При определенных условиях эти ней-троны могут вызвать деление новых ядер, при этом образуются новые нейтроны и т.д. Возни-кает самоподдерживающаяся цепная реакция деления.

реакция деления, называется активной зоной. Важнейшей характеристикой активной зоны является

коэффициент размножения ней-тронов: отношение количества нейтронов в не-котором "поколении" к их количеству в преды-дущем "поколении":
k = Ni/Ni-1 (44.1)
Под "сменой поколения" понимается поглощение всех "старых" нейтронов и рождение новых нейтронов в результате деления ядер.

в n-ом поколении их будет
Nkn. При k < 1 реакция

гаснет, а при k > 1 нарас-
тает. Время жизни одного поколения нейтронов
(без учета запаздывающих нейтронов) состав-
ляет от 10-5 до 10-7 секунды. Поэтому, например,
при k = 1.01 число нейтронов и интенсивность
реакции уже через 1 миллисекунду возрастет в
1000 раз, т.е. почти мгновенно произойдет взрыв.
Для стационарной реакции необходимо поддер-
живать k = 1 с очень высокой точностью, такой
режим наз. критическим. (При k > 1 режим наз.
надкритическим, при k < 1 - подкритическим).

k0·P,

(44.2)
где k0 - коэффициент размножения бесконечной среды (т.е. если бы активная зона имела беско-нечно большие размеры), P - вероятность того, что нейтрон не вылетит за пределы активной зоны, не произведя реакции деления, т.е. P всегда меньше 1. Поэтому цепная реакция де-ления может идти только при k0 > 1. Например, для смеси естественного урана и графита, ко-торая применялась в первых ядерных реакто-рах, k0 = 1.08.

при котором ко-эффициент размножения равен 1, наз. крити-ческим размером, а

масса активной зоны крити-ческих размеров наз. критической массой.
Критическая масса меняется в очень широких пределах в зависимости от формы и конструк-ции активной зоны. Например, для 235U92 она может иметь значения от 240г до 47 кг (шар диаметром от 3 до 17 см).

для быстро-го сближения частей ядерного заряда),
3 - оболочка,
4 - части

ядерного заря-да, образующие при соединении критичес-кую массу,
5 - отражатель нейтро-нов.