Nucleaire kettingreactie. Voorwaarden van de nucleaire kettingreactie

De relativiteitstheorie zegt dat de massa - is een speciale vorm van energie. Hieruit volgt dat het mogelijk is om de massa te zetten in energie en energie in massa. Op intraatomic niveau, zoals reacties plaatsvinden. In het bijzonder kunnen sommige van de massa van de atoomkernen en in energie. Dit gebeurt op verschillende manieren. Ten eerste, de kern kan breken in een aantal kleinere kernen, deze reactie wordt "de val". Ten tweede kan kleinere kernels eenvoudig verbinding maken met groter worden - deze synthese reactie. In het universum, zulke reacties zijn niet ongewoon. Het volstaat te zeggen dat de fusie reactie - een bron van energie voor de sterren. Maar de reactie van verval gebruikt door de mensheid om kernreactoren, als mensen hebben geleerd om deze complexe processen te controleren. Maar wat is een nucleaire kettingreactie? Hoe om het te beheren?

Wat gebeurt er in de kern van een atoom

Nucleaire kettingreactie - een proces dat draait op botsingen van elementaire deeltjes of kernen met andere kernen. Waarom is een "chain"? Deze reeks opeenvolgende enkele kernreacties. Als gevolg van dit proces is er een verandering van de kwantumtoestand nucleon en samenstelling in de kernel, lijken zelfs nieuwe deeltjes - producten van de reactie. Nucleaire kettingreactie, de fysica van waarmee je de mechanismen van de interactie van de kernen met de kernen en deeltjes verkennen - de eerste methode voor de productie van nieuwe elementen en isotopen. Om de kettingreactie te begrijpen, moeten we eerst omgaan met de single.

Wat is er nodig voor de reactie

Om dergelijke werkwijze te implementeren, de nucleaire kettingreactie, is het noodzakelijk om de deeltjes (kern en nucleon twee kernen) op een afstand van straal van sterke wisselwerking (ongeveer een Fermi) samen te brengen. Als de afstanden groot zijn, de interactie van geladen deeltjes zuiver Coulomb. In de nucleaire reactie, met inachtneming van alle wetten: behoud van energie, het moment van momentum, baryon kosten. Nucleaire kettingreactie wordt aangeduid met de symbolen a, b, a, d. Symbool a geeft een uitgangsmateriaal kern, b - het invallende deeltje, met - een nieuw geëmitteerde deeltjes en d geeft de resulterende kern.

energie van de reactie

De ketting kernreactie kan met zowel de opname en afgifte van energie is gelijk aan het massaverschil van deeltjes na de reactie en voordat. De geabsorbeerde energie bepaalt de minimale kinetische energie van een botsing, een zogenaamde drempel nucleaire reactie, waarbij deze vrij kan stromen. Deze drempel is afhankelijk van de deeltjes die deelnemen aan de interactie, en op hun eigenschappen. In het beginstadium, alle deeltjes in een voorafbepaalde kwantumstaat.

reageren

De belangrijkste bron van geladen deeltjes die de kern bombarderen de deeltjesversneller, welke bundels protonen, ionen van zware en lichte kernen mogelijk maakt. Langzame neutronen vervaardigd door middel van kernreactoren. Ter bevestiging van de invallende geladen deeltjes kunnen worden gebruikt verschillende soorten kernreacties - zowel de synthese en verval. De waarschijnlijkheid van hen is afhankelijk van de parameters van de deeltjes die met elkaar botsen. Hieruit kans is zo'n behorende, de dwarsdoorsnede van de reactie - de waarde van het effectieve gebied waarop de kern als doelwit karakteriseert de invallende deeltjes en welke een maat voor de waarschijnlijkheid van deeltjes in de kern en interactie. Wanneer de reactie gepaard deeltjes met een fout rotatie waarde, het gedeelte direct afhankelijk van hun oriëntatie. Aangezien de achterkant van de binnenkomende deeltjes niet volledig willekeurig zijn georiënteerd, en min of meer geordende wijze alle bloedlichaampjes gepolariseerd. Kwantitatieve karakterisering van de spin georiënteerde beschrijft polarisatievector.

Het reactiemechanisme

Wat is een nucleaire kettingreactie? Zoals gezegd, is een reeks eenvoudige reacties. Details van het invallende deeltje en zijn interactie met de kern afhankelijk van de massa, lading, een kinetische energie. Interactie bepaald door de vrijheidsgraad van de kernen, die geëxciteerd bij een botsing. Het verkrijgen van controle over al deze mechanismen maakt een werkwijze zoals gecontroleerde nucleaire kettingreactie.

directe reacties

Als een geladen deeltje dat het doel kern raakt, net raakt het, de duur van de botsing is nog steeds noodzakelijk om de nucleaire straal afstand te overwinnen. Dit kernreactie wordt direct gebeld. Een gemeenschappelijk kenmerk voor reacties van dit type is de opening van een klein aantal vrijheidsgraden. In dit proces, na de eerste botsing deeltje heeft nog genoeg energie om de nucleaire aantrekkingskracht te overwinnen. Bijvoorbeeld omvatten dergelijke wisselwerkingen, de inelastische neutronenverstrooiing, ladinguitwisseling en recht zijn. De bijdrage van dergelijke werkwijzen in het karakteristieke genaamd "totale dwarsdoorsnede" vrij ongelukkig. De productverdeling lijn die nucleaire reactie op de waarschijnlijkheid van emissie van de hoek van de bundelrichting bepalen kwantumgetallen selectiviteit bevolkte toestanden en hun structuur te bepalen.

pre-evenwicht emissie

Als het deeltje niet op het gebied van nucleaire samenwerking na de eerste botsing niet verlaat, zal het worden betrokken bij een cascade van opeenvolgende botsingen. Dit is eigenlijk precies wat de nucleaire kettingreactie genoemd. Hierdoor dergelijke situatie de kinetische energie van de deeltjes wordt verdeeld over de samenstellende delen van de korrel. De zeer dezelfde staat van de kern zal geleidelijk veel ingewikkelder geworden. Tijdens dit proces op een kerndeeltje of gehele cluster (groep kerndeeltjes) energie kan worden geconcentreerd, volstaat voor de emissie van een kerndeeltje van de kern. Verdere ontspanning zal resulteren in een statistisch evenwicht en de vorming van een verbinding met de kern.

kettingreacties

Wat is een nucleaire kettingreactie? Deze volgorde van de samenstellende delen. Ie meerdere opeenvolgende enkele nucleaire reacties veroorzaakt door geladen deeltjes verschijnen als reactieproducten in de vorige stappen. Wat is een nucleaire kettingreactie genoemd? Bijvoorbeeld, splitsing van zware kernen, wanneer meerdere splitsing gebeurtenissen geïnitieerd verkregen door eerdere vervalt neutronen.

Kenmerken van een nucleaire kettingreactie

Van alle chemische reacties die hij kreeg ruime distributieketen. Deeltjes met ongebruikte verbindingen vervullen de rol van vrije radicalen of atomen. Bij deze werkwijze, aangezien de nucleaire kettingreactie, het mechanisme van zijn traject verschaffen neutronen die de Coulomb barrière hebben en prikkelen de kern bij absorptie. Wanneer het medium nodig blijkt deeltje veroorzaakt een keten van opeenvolgende transformaties, die zal blijven ketensplitsing door het verlies van de dragerdeeltjes.

Waarom verloor carrier

Er zijn twee redenen voor het verlies van dragerdeeltjes continue kettingreacties. De eerste is de absorptie van de deeltjes zonder secundaire emissie proces. De tweede - waardoor de deeltjes binnen het bereik van de stof die de ketting proces ondersteunt.

Twee types van proces

Wanneer het apparaat uitsluitend fijnverdeelde drager ontstaat in elke periode kettingreactie, dan is deze werkwijze kan onvertakt genoemd. Het kan niet leiden tot het vrijkomen van energie op grote schaal. Als er veel dragerdeeltjes wordt een vertakt reactie genoemd. Wat is een nucleaire kettingreactie met vertakkingen? Eén kreeg in de vorige handeling van secundaire deeltjes blijven begonnen voordat de keten, maar de anderen zullen nieuwe reacties die ook zal vertakken creëren. Met dit proces zullen strijden processen leiden tot een breuk. Het resulterende situatie zal aanleiding geven tot specifieke kritische en marginale verschijnsel geven. Bijvoorbeeld, indien de continuïteit niet slechts een nieuwe ketens, de reactie zelf-ondersteuning is mogelijk. Zelfs als Excite haar kunstmatig inbrengen in het medium gewenste aantal deeltjes, zal het proces nog steeds vervagen na verloop van tijd (meestal vrij snel). Als het aantal nieuwe ketens het aantal pauzes zal overschrijden, zal de kettingreactie beginnen te verspreid over het materiaal.

kritieke toestand

Een kritische gebied is gescheiden toestand van materie advanced zichzelf onderhoudende kettingreactie en het gebied waar deze reactie helemaal niet mogelijk. Deze parameter wordt gekenmerkt door gelijkheid van het aantal nieuwe circuits en het aantal mogelijke pauzes. Aangezien de aanwezigheid van het deeltje dragergas kritieke toestand is het hoofditem in een lijst als "condities van de nucleaire kettingreactie." Verwezenlijking van deze voorwaarde kan worden bepaald door een aantal mogelijke factoren. Delende element zware kern wordt geëxciteerd door één neutron. Door dit proces een kettingreactie van kernsplijting er meer neutronen. Dientengevolge kan deze werkwijze produceren vertakte reactie waarbij dragers en neutronen zal optreden. In het geval waarin de snelheid van neutronenvangst zonder splitsing of afwijkingen (loss rate) worden gecompenseerd snelheidreproductie dragerdeeltjes, zal de kettingreactie plaatsvinden in een stationaire modus. Deze vergelijking beschrijft de vermenigvuldigingsfactor. Indien deze gelijk aan één te kiezen. In kernenergie door de introductie van negatieve terugkoppeling tussen de snelheid van de energieafgifte en het vermenigvuldigingsfactor kan de controle van de nucleaire reacties gerealiseerd. Wanneer deze verhouding groter is dan één, dan is de reactie exponentieel ontwikkelen. Ongecontroleerde kettingreactie gebruikt in kernwapens.

Nucleaire kettingreactie in de energiesector

De reactiviteit van de reactor wordt bepaald door een groot aantal processen die plaatsvinden in de actieve zone. Al deze invloeden worden bepaald door de zogenaamde coëfficiënt van reactiviteit. Invloed van temperatuurveranderingen grafiet staven, koelvloeistoffen of uraan reactiviteit van de reactor en de intensiteit van het kookproces zoals een nucleaire kettingreactie, gekenmerkt door de temperatuurcoëfficiënt (voor het koelmiddel, uranium, van grafiet). Er is ook afhankelijk van de kenmerken van Vermogen volgens barometrische indicatoren stoom parameters. De nucleaire reactie in de reactor nodig door een element in een andere stand te houden. Hiervoor is het noodzakelijk rekening te houden met de stromingsomstandigheden van de nucleaire kettingreactie - de aanwezigheid van een stof die in staat is te verdelen en zichzelf toewijzen vanuit het verval van een aantal elementaire deeltjes die, als gevolg, zal de rest van de deling kernen veroorzaken. Als een dergelijke stof wordt vaak gebruikt uranium-238, uranium-235, plutonium-239. Tijdens het passeren van de nucleaire kettingreactie isotopen van deze elementen zal desintegreren en vormen twee of meer andere chemische stoffen. Daarbij wordt geëmitteerd zogenaamde "gamma"-stralen, een intensieve energieafgifte worden gevormd twee of drie neutronen staat dient om de reactie voort. Maak een onderscheid tussen langzame en snelle neutronen, want om de kern atoom uiteengevallen, moeten deze deeltjes vliegen op een bepaalde snelheid.