Phản ứng dây chuyền hạt nhân. Điều kiện của phản ứng dây chuyền hạt nhân

Lý thuyết tương đối nói rằng khối lượng - là một hình thức đặc biệt của năng lượng. Từ này nó sau đó nó có thể chuyển đổi hàng loạt thành năng lượng và năng lượng vào hàng loạt. Trên mức intraatomic, phản ứng như vậy xảy ra. Đặc biệt, một số khối lượng của hạt nhân nguyên tử cũng có thể biến thành năng lượng. Điều này xảy ra theo nhiều cách. Thứ nhất, lõi có thể phá vỡ thành nhiều hạt nhân nhỏ hơn, phản ứng này được gọi là "sự sụp đổ". Thứ hai, hạt nhỏ có thể dễ dàng kết nối để có được lớn hơn - phản ứng tổng hợp này. Trong vũ trụ, phản ứng như vậy không phải là hiếm. Nó đủ để nói rằng phản ứng nhiệt hạch - một nguồn năng lượng cho các ngôi sao. Nhưng phản ứng của sâu được sử dụng bởi nhân loại lò phản ứng hạt nhân, như mọi người đã học được cách kiểm soát các quá trình phức tạp. Tuy nhiên, một phản ứng dây chuyền hạt nhân là gì? Làm thế nào để quản lý nó?

Chuyện gì xảy ra trong hạt nhân của một nguyên tử

phản ứng dây chuyền hạt nhân - một quá trình đang chạy trong va chạm của các hạt cơ bản hoặc hạt nhân với hạt nhân khác. Tại sao là một "chuỗi"? Tập hợp các phản ứng hạt nhân đơn tuần tự. Như một kết quả của quá trình này có sự thay đổi của nucleon trạng thái lượng tử và thành phần trong hạt nhân, xuất hiện các hạt thậm chí mới - sản phẩm của phản ứng. phản ứng dây chuyền hạt nhân, vật lý trong đó cho phép bạn khám phá những cơ chế của sự tương tác của các hạt nhân với các hạt nhân và các hạt - phương pháp chính để sản xuất các yếu tố mới và đồng vị. Để hiểu được những phản ứng dây chuyền, trước hết chúng ta phải đối phó với duy nhất.

Điều cần thiết cho phản ứng

Để thực hiện quá trình như vậy, như là phản ứng dây chuyền hạt nhân, nó là cần thiết để quy tụ các hạt (lõi và nucleon hai lõi) ở khoảng cách bán kính tương tác mạnh (khoảng một Fermi). Nếu khoảng cách lớn, sự tương tác của các hạt mang điện là hoàn toàn Coulomb. Trong phản ứng hạt nhân, phù hợp với tất cả các luật: bảo tồn năng lượng, thời điểm của đà, phí baryon. phản ứng dây chuyền hạt nhân được ký hiệu bởi những biểu tượng a, b, a, d. Symbol một biểu thị một lõi bắt đầu, b - hạt cố, với - một hạt phát ra mới, và d biểu thị lõi kết quả.

năng lượng của phản ứng

Phản ứng hạt nhân dây chuyền có thể xảy ra với cả hai sự hấp thụ và giải phóng năng lượng, tương đương với sự chênh lệch khối lượng của các hạt sau phản ứng và trước khi nó. Năng lượng hấp thụ xác định động năng tối thiểu của một vụ va chạm, một ngưỡng phản ứng hạt nhân cái gọi là trong đó nó có thể chảy tự do. Ngưỡng này phụ thuộc vào các hạt tham gia vào sự tương tác, và trên đặc điểm của họ. Ở giai đoạn ban đầu, tất cả các hạt đang ở trong một trạng thái lượng tử xác định trước.

phản ứng

Các nguồn chính của hạt tích điện bắn phá hạt nhân là máy gia tốc hạt, cho phép chùm proton, các ion nặng và hạt nhân nhẹ. neutron chậm sản xuất thông qua việc sử dụng các lò phản ứng hạt nhân. Đối với sửa chữa của các hạt cố tính có thể sử dụng nhiều loại hình phản ứng hạt nhân - cả quá trình tổng hợp và phân rã. Xác suất của họ phụ thuộc vào các thông số của các hạt đó va chạm. Từ khả năng này có liên quan đến một đặc điểm như vậy, mặt cắt ngang của phản ứng - giá trị của khu vực hiệu quả mà đặc trưng cốt lõi như một mục tiêu cho các hạt cố và đó là thước đo khả năng của các hạt vào hạt nhân và tương tác. Nếu phản ứng được tham dự các hạt với một giá trị quay khác không, phần phụ thuộc trực tiếp vào hướng của chúng. Kể từ khi trở lại của các hạt đến không định hướng hoàn toàn ngẫu nhiên, và cách thức nhiều hay ít có trật tự, tất cả các corpuscles là phân cực. đặc tính định lượng của spin-định hướng mô tả vector phân cực.

Cơ chế phản ứng

một phản ứng dây chuyền hạt nhân là gì? Như đã đề cập, nó là một chuỗi các phản ứng đơn giản hơn. Chi tiết về các hạt cố và tương tác của nó với cốt lõi là phụ thuộc vào khối lượng, phí, một động năng. Tương tác xác định bởi mức độ tự do của các hạt nhân, mà tôi rất vui mừng khi một vụ va chạm. Giành quyền kiểm soát trên tất cả các cơ chế này cho phép một quá trình như phản ứng dây chuyền hạt nhân có kiểm soát.

phản ứng trực tiếp

Nếu một hạt tích điện mà lượt truy cập hạt nhân mục tiêu, chỉ cần chạm vào nó, trong suốt thời gian của vụ va chạm là vẫn cần thiết để vượt qua những khoảng cách bán kính hạt nhân. phản ứng hạt nhân này được gọi là trực tiếp. Một đặc điểm chung cho tất cả các phản ứng của loại hình này là sự khởi đầu của một số ít các bậc tự do. Trong quá trình này, sau khi hạt va chạm đầu tiên có vẫn đủ năng lượng để vượt qua sự hấp dẫn hạt nhân. Ví dụ, tương tác như vậy, như sự tán xạ neutron không đàn hồi, tính trao đổi, và là thẳng. Sự đóng góp của các quá trình như vậy trong đặc trưng gọi là "tổng mặt cắt ngang" khá đau khổ. Tuy nhiên, dòng phân phối sản phẩm thông qua phản ứng hạt nhân để xác định xác suất của khí thải của các góc của hướng chùm tia, số lượng tử chọn lọc dân tiểu bang và để xác định cấu trúc của chúng.

khí thải trước khi cân bằng

Nếu hạt không rời khỏi lĩnh vực hợp tác hạt nhân sau khi vụ va chạm đầu tiên, nó sẽ tham gia vào một chuỗi các vụ va chạm liên tiếp. Đây thực sự là chính xác những gì được gọi là phản ứng dây chuyền hạt nhân. Kết quả là, một tình huống như vậy động năng của các hạt được phân phối giữa các bộ phận cấu thành của hạt nhân. Tình trạng rất giống nhau của hạt nhân sẽ dần dần trở nên phức tạp hơn nhiều. Trong quá trình này tại một số nucleon hoặc toàn bộ cụm (nhóm các nucleon) năng lượng có thể được tập trung, đó là đủ cho sự phát xạ của một nucleon từ hạt nhân. Hơn nữa thư giãn sẽ dẫn đến một trạng thái cân bằng thống kê và sự hình thành của một hạt nhân hợp chất.

phản ứng dây chuyền

một phản ứng dây chuyền hạt nhân là gì? Đây chuỗi các bộ phận cấu thành của nó. Tức là nhiều phản ứng hạt nhân đơn lẻ liên tiếp gây ra bởi các hạt mang điện xuất hiện như là sản phẩm phản ứng trong các bước trước. Có gì được gọi là một phản ứng dây chuyền hạt nhân? Ví dụ, phân hạch hạt nhân nặng, khi nhiều sự kiện phân hạch bắt đầu thu được bằng cách trước phân rã neutron.

Đặc điểm của một phản ứng dây chuyền hạt nhân

Trong số tất cả các phản ứng hóa học nó nhận được chuỗi phân phối rộng. Hạt với các kết nối không sử dụng thực hiện đầy đủ vai trò của các gốc tự do hoặc các nguyên tử. Trong quá trình này, như phản ứng dây chuyền hạt nhân, cơ chế tất nhiên nó cung cấp neutron có hàng rào Coulomb và kích thích các hạt nhân khi hấp thụ. Nếu vừa xuất hiện hạt cần thiết, nó gây ra một chuỗi các biến đổi sau này, mà sẽ tiếp tục sự cắt chuỗi do sự mất mát của các hạt mang.

Hãng Tại sao bị mất

Chỉ có hai lý do cho sự mất mát của các hạt mang chuỗi phản ứng liên tục. Đầu tiên là sự hấp thu của các hạt mà không cần quá trình phát xạ thứ cấp. Thứ hai - để lại các hạt trong phạm vi chất hỗ trợ quá trình chuỗi.

Có hai loại quy trình

Nếu đơn vị được sinh ra hãng duy nhất hạt trong mỗi giai đoạn phản ứng dây chuyền, sau đó quá trình này có thể được gọi là cành. Nó không thể dẫn đến sự giải phóng năng lượng trên quy mô lớn. Nếu có nhiều hạt vận chuyển, nó được gọi là một phản ứng phân nhánh. một phản ứng dây chuyền hạt nhân với phân nhánh là gì? Một nhận được trong hành động trước đó của các hạt thứ cấp tiếp tục bắt đầu trước khi dây chuyền, nhưng những người khác sẽ tạo ra phản ứng mới đó cũng sẽ chi nhánh ra. Với quá trình này sẽ phải cạnh tranh quá trình dẫn đến vỡ. Tình hình kết quả sẽ làm phát sinh hiện tượng quan trọng và biên cụ thể. Ví dụ, nếu tính liên tục của hơn chuỗi hoàn toàn mới, phản ứng tự hỗ trợ là không thể. Thậm chí nếu kích thích cô nhân tạo đưa vào số vừa mong muốn của các hạt, quá trình này vẫn sẽ mờ dần theo thời gian (thường là khá nhanh chóng). Nếu số lượng dây chuyền mới sẽ vượt quá số lượng phá vỡ, các phản ứng dây chuyền sẽ bắt đầu lan rộng khắp vật liệu.

tình trạng nguy kịch

Một khu vực quan trọng được tách bang điều kiện của phản ứng dây chuyền tự duy trì vấn đề tiên tiến và các khu vực mà phản ứng này là không thể cả. Thông số này được đặc trưng bởi sự bình đẳng giữa số mạch mới và số lượng vi phạm có thể. Như sự hiện diện của người vận chuyển trạng thái nguy kịch hạt miễn phí là mục chính trong một danh sách như "điều kiện của phản ứng dây chuyền hạt nhân." Thành tựu của tình trạng này có thể được xác định bởi một số yếu tố có thể. Chia hạt nhân nguyên tố nặng được kích thích bởi chỉ có một neutron. Như một kết quả của quá trình này, như một phản ứng dây chuyền của phân hạch hạt nhân, có nhiều neutron. Do đó, quá trình này có thể sản xuất phân nhánh phản ứng nơi tàu sân bay và neutron sẽ hành động. Trong trường hợp tỷ lệ neutron chụp mà không phân chia hoặc khởi hành (tỷ lệ tổn thất) sẽ được bồi thường các hạt mang tốc độ sinh sản, các phản ứng dây chuyền sẽ tiến hành trong một chế độ tĩnh. phương trình này mô tả các yếu tố nhân. Trong trường hợp đó là bằng sự đoàn kết ở trên. Trong điện hạt nhân do sự ra đời của phản hồi tiêu cực giữa tỷ lệ giải phóng năng lượng và các yếu tố nhân có thể thực hiện kiểm soát các phản ứng hạt nhân. Nếu tỷ lệ này lớn hơn một, sau đó phản ứng sẽ phát triển theo cấp số nhân. phản ứng dây chuyền không kiểm soát được sử dụng trong vũ khí hạt nhân.

phản ứng dây chuyền hạt nhân trong lĩnh vực năng lượng

Các phản ứng của lò phản ứng được xác định bởi một số lượng lớn của các quá trình đó diễn ra trong khu vực hoạt động của nó. Tất cả những ảnh hưởng được xác định bởi cái gọi là hệ số phản ứng. Ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ của thanh graphite, chất làm nguội hoặc phản ứng uranium của lò phản ứng và cường độ của quá trình thấm như một phản ứng dây chuyền hạt nhân, đặc trưng bởi hệ số nhiệt độ (đối với nước làm mát, uranium, từ graphit). Ngoài ra còn có một sự phụ thuộc của các đặc điểm của quyền lực, theo chỉ số khí áp các thông số hơi. Để duy trì các phản ứng hạt nhân trong lò phản ứng cần thiết chuyển đổi một yếu tố thành khác. Đối với điều này thì cần phải xem xét đến các điều kiện dòng chảy của phản ứng dây chuyền hạt nhân - sự hiện diện của một chất có khả năng phân chia và phân bổ tự từ sự phân rã của một số hạt cơ bản trong đó, như một hệ quả, sẽ làm cho phần còn lại của các lõi bộ phận. Là một chất như vậy thường được sử dụng urani-238, urani-235, plutoni-239. Trong đoạn của chuỗi hạt nhân đồng vị phản ứng của những yếu tố này sẽ tan rã và hình thành hai hoặc nhiều chất hóa học khác. Trong quá trình này, nó được phát ra cái gọi là "gamma" -rays, một giải phóng năng lượng tích cực, được hình thành hai hoặc ba neutron hành vi có khả năng để tiếp tục phản ứng. Phân biệt giữa neutron chậm và nhanh chóng, bởi vì để nhân nguyên tử của tan rã, các hạt này nên bay với tốc độ nhất định.