Nukleare Kettenreaktion. Bedingungen der nuklearen Kettenreaktion

Die Relativitätstheorie besagt, dass Masse – eine besondere Form der Energie ist. Daraus folgt, dass es möglich ist Masse in Energie und Energie in Masse zu konvertieren. Auf Ebene intraatomaren, nehmen solche Reaktionen. Insbesondere wenden kann auch ein Teil der Masse des Atomkernes in Energie um. Dies geschieht auf verschiedene Weise. Zunächst wird in eine Anzahl von kleineren Kerne der Kern brechen kann, wird diese Reaktion „der Zusammenbruch“ bezeichnet. Zweitens können kleinere Kerne leicht anschließen, um größere zu bekommen – diese Synthesereaktion. Im Universum sind solche Reaktionen nicht ungewöhnlich. Es genügt zu sagen, dass die Fusionsreaktion – eine Energiequelle für die Sterne. Aber die Reaktion des Verfalls der Menschheit verwendet Kernreaktoren, wie die Menschen gelernt haben , diese komplexen Prozesse zu steuern. Aber was ist eine nukleare Kettenreaktion? Wie es zu verwalten?

Was passiert im Kern eines Atoms

Kernkettenreaktion – ein Prozess, bei Kollisionen von Elementarteilchen oder Kern mit anderen Kernen ausgeführt wird. Warum ist eine „Kette“? Diese Reihe aufeinander folgender Einzelkernreaktionen. Als Ergebnis dieses Prozesses eine Änderung des Quantenzustand Nukleon und Zusammensetzung im Kernel ist, erscheint auch neue Teilchen – Produkte der Reaktion. Nukleare Kettenreaktion, die Physik von denen man die Mechanismen der Wechselwirkung des Kerns mit den Kernen und Teilchen erkunden – die primäre Methode zur Herstellung von neuen Elementen und Isotopen. Um die Kettenreaktion zu verstehen, müssen wir zuerst mit dem einzigen befassen.

Was ist für die Reaktion benötigt

Um einen solchen Prozess, wie die nukleare Kettenreaktion zu implementieren, ist es notwendig, die Partikel (Kern und zwei Kerne Nukleon) im Abstand des Radius von starken Wechselwirkung (etwa ein Fermi) zusammen zu bringen. Wenn die Entfernungen groß sind, ist die Wechselwirkung von geladenen Teilchen rein Coulomb. In der Kernreaktion im Einklang mit allen Gesetzen: Erhaltung der Energie, der Moment der Dynamik, baryon Ladung. Nukleare Kettenreaktion wird durch die Symbole a, b, a, d bezeichnet. Symbol a bezeichnet einen Ausgang Kern, b – die einfallenden Teilchen, mit – ein neues emittierten Teilchen und d bezeichnet den resultierenden Kern.

Energie der Reaktion

Die Kette Kernreaktion kann sowohl mit der Absorption und der Freisetzung von Energie, die an die Massendifferenz der Partikel nach der Reaktion und bevor es gleich ist. Die absorbierte Energie bestimmt die minimale kinetische Energie einer Kollision, eine sogenannte Schwellenkernreaktion in dem sie frei fließen können. Diese Schwelle hängt von den Teilchen, die an der Interaktion teilnehmen, und auf den Eigenschaften. In der Anfangsphase werden alle Partikel in einem vorbestimmten Quantenzustand.

Umsetzen

Die wichtigste Quelle der geladenen Teilchen, die den Kern bombardieren ist der Teilchenbeschleuniger, die Protonenstrahlen, schweren Ionen und leichte Kerne ermöglicht. Langsame Neutronen durch den Einsatz von Kernreaktoren erzeugt. Zur Befestigung der einfallenden geladenen Teilchen können verschiedene Arten von Kernreaktionen eingesetzt werden – sowohl die Synthese und Verfall. Die Wahrscheinlichkeit, daß sie abhängig von den Parametern der Teilchen, die kollidieren. Daraus Wahrscheinlichkeit, eine solche Charakteristik verknüpft ist, wobei der Querschnitt der Reaktions – der Wert der effektiven Fläche, die den Kern als ein Ziel für die auftreffenden Teilchen und der ein Maß für die Wahrscheinlichkeit der Partikel in den Zellkern eintritt und die Interaktion charakterisiert. Wenn die Reaktionspartikel mit einem Nicht-Null-Spin-Wert begleitet wird, ist der Abschnitt direkt auf ihre Ausrichtung abhängig. Da die Rückseite der ankommenden Teilchen nicht völlig zufällig ausgerichtet sind, und mehr oder weniger geordneten Art und Weise, die alle die Körperchen sind polarisiert. Quantitative Charakterisierung der spinnorientierten beschreibt den Polarisationsvektor.

Der Reaktionsmechanismus

Was ist eine nukleare Kettenreaktion? Wie bereits erwähnt, ist es eine Folge von einfacher Reaktionen. Details des einfallenden Teilchens und seine Wechselwirkung mit dem Kern sind abhängig von der Masse, Ladung, eine kinetischen Energie. Interaktion durch den Freiheitsgrad des Kerns bestimmt, die, wenn eine Kollision angeregt werden. Die Kontrolle über all diese Mechanismen ermöglicht ein Verfahren, wie kontrollierte nukleare Kettenreaktion.

direkte Reaktionen

Wenn ein geladenes Teilchen, die das Ziel Kern trifft, nur berührt, ist die Dauer der Kollision noch notwendig, den Kernradius Abstand zu überwinden. Diese Kernreaktion wird direkt aufgerufen. Eine gemeinsame Eigenschaft für alle Reaktionen dieses Typs ist die Einleitung einer kleinen Anzahl von Freiheitsgraden. Bei diesem Verfahren wird nach dem ersten Zusammenstoß Teilchen noch genug Energie hat die Kernanziehungskraft zu überwinden. Zum Beispiel können solche Wechselwirkungen, wie die inelastische Neutronenstreuung, Ladungsaustausch und sind gerade. Der Beitrag solcher Prozesse in den charakteristischen „Gesamtquerschnitt“ ganz elend genannt. das Produkt Verteilleitung Kernreaktion jedoch verläuft die Wahrscheinlichkeit der Emission des Winkels der Strahlrichtung, um zu bestimmen , Quantenzahlen Selektivität bevölkerten Zustände und ihre Struktur zu bestimmen.

pre-Gleichgewichtsemission

Wenn die Partikel nicht auf das Gebiet der nuklearen Zusammenarbeit nach dem ersten Zusammenstoß nicht verlassen, wird es in einer Kaskade von aufeinanderfolgenden Kollisionen beteiligt sein. Das ist eigentlich genau das, was die nukleare Kettenreaktion genannt wird. Als Ergebnis einer solchen Situation wird die kinetische Energie der Teilchen wird unter den Komponententeilen des Kerns verteilt sind. Der gleiche Zustand des Kerns wird allmählich viel komplizierter geworden. Während dieses Prozesses zu einem bestimmten Nukleon oder ganze Cluster (Gruppe Nukleonenzahl) Energie fokussiert werden kann, ist es ausreichend, für die Emission eines Nukleon aus dem Zellkern. Weitere Entspannung wird in einem statistischen Gleichgewicht und die Bildung einer Verbindung Nucleus führen.

Kettenreaktionen

Was ist eine nukleare Kettenreaktion? Diese Reihenfolge seiner Bestandteile. Dh mehrere aufeinanderfolgende Einzelkernreaktionen durch geladene Teilchen verursacht werden als Reaktionsprodukte in den vorherigen Schritten. Was ist eine nukleare Kettenreaktion genannt? Zum Beispiel Spaltung schwerer Kerne, wenn mehrere Spaltereignisse durch vorherige erhalten initiated abklingt Neutronen.

Merkmale einer nuklearen Kettenreaktion

Unter allen chemischen Reaktionen erhielt sie breite Vertriebskette. Partikel mit nicht verwendeten Verbindungen erfüllen die Rolle des freien Radikale oder Atom. In diesem Verfahren, da die nukleare Kettenreaktion, liefert der Mechanismus seines Laufes Neutronen, die die Coulomb-Barriere aufweisen und den Kern bei Absorption erregen. Wenn das Medium erforderlichen Partikel erscheint, verursacht es eine Kette von nachfolgenden Transformationen, die durch den Verlust der Trägerpartikel auf Kettenspaltung fortgesetzt werden.

Warum verlorener Träger

Es gibt nur zwei Gründe für den Verlust von Trägerpartikeln kontinuierliche Kettenreaktionen. Die erste ist die Absorption der Teilchen ohne sekundäre Emissionsprozess. Die zweite – die Teilchen innerhalb des Bereichs des Stoffes zu verlassen, die die Kette Prozess unterstützt.

Zwei Arten von Prozess

Wenn das Gerät ausschließlich Partikelträger in jeder Periode Kettenreaktion geboren wird, dann kann dieser Vorgang unverzweigten aufgerufen werden. Es kann nicht auf die Freisetzung von Energie in großem Maßstab führen. Wenn es viele Trägerpartikel sind, wird eine verzweigte Reaktion genannt. Was ist eine nukleare Kettenreaktion mit Verzweigung? Eine im vorigen Akt der sekundären Teilchen erhalten weiterhin vor der Kette begonnen, aber die anderen werden neue Reaktionen erzeugen, die auch aus verzweigen wird. Mit diesem Prozess im Wettbewerb wird Prozesse führen zu einem Bruch. Die sich ergebende Situation geben Anlass zu bestimmten kritischen und Randphänomen. wenn die Kontinuität von mehr als rein neuen Ketten, die Reaktion Selbsthilfe ist zum Beispiel unmöglich. Auch wenn erregt sie die Einführung künstlich in die Medium gewünschte Anzahl von Teilchen, wird der Prozess verblasst noch im Laufe der Zeit (in der Regel recht schnell). Wenn die Anzahl der neuen Ketten wird die Anzahl der Pausen nicht überschreiten, wird die Kettenreaktion beginnt im gesamten Material zu verbreiten.

kritische Zustand

Ein kritischer Bereich ist Bedingung Materiezustände erweiterte sich selbst erhaltende Kettenreaktion abgetrennt und der Bereich, in dem diese Reaktion überhaupt nicht möglich ist. Dieser Parameter wird durch die Gleichheit zwischen der Anzahl der neuen Schaltungen und der Anzahl der möglichen Pausen aus. Da die Anwesenheit des partikelfreien Träger kritischen Zustandes ist der Hauptpunkt in der Liste, wie beispielsweise „die Bedingungen der nuklearen Kettenreaktion.“ Das Erreichen dieser Bedingung kann durch eine Reihe von Faktoren bestimmt werden. Dividieren schweres Element Kern wird durch nur ein Neutron angeregt. Als Ergebnis dieses Prozesses, als eine Kettenreaktion der Kernspaltung, gibt es mehr Neutronen. Folglich kann dieses Verfahren Reaktionen hervorrufen verzweigt, wo Träger und Neutronen wirken. In dem Fall, in dem die Geschwindigkeit der Neutronen ohne Teilung oder Abweichungen (Verlustrate) erfasst werden Geschwindigkeitswiedergabe Trägerteilchen kompensiert werden, wird die Kettenreaktion in einem stationären Modus fortzufahren. Diese Gleichung beschreibt den Multiplikationsfaktor. Falls es gleich eins oben. In Kernkraft aufgrund der Einführung der negativen Rückkopplung zwischen der Geschwindigkeit der Energiefreisetzung und dem Multiplikationsfaktor kann die Steuerung von Kernreaktionen realisiert werden. Wenn dieses Verhältnis größer als eins ist, dann wird die Reaktion exponentiell entwickeln. Unkontrollierte Kettenreaktion in Atomwaffen verwendet.

Nukleare Kettenreaktion im Energiesektor

Die Reaktivität des Reaktors wird durch eine große Anzahl von Verfahren bestimmt, die in ihrer aktiven Zone stattfinden. All diese Einflüsse werden durch die sogenannten Koeffizienten der Reaktivität bestimmt. Einfluss von Temperaturänderungen von Graphitstäben, Kühlmittel oder Uran Reaktivität des Reaktors und der Intensität des Perkolationsverfahren wie eine Kettenreaktion, die durch den Temperaturkoeffizient charakterisiert (für das Kühlmittel, Uran, auf Graphit). Es gibt auch eine Abhängigkeit von den Eigenschaften des Stromes nach barometrischen Indikatoren der Dampfparameter. die Kernreaktion im Reaktor notwendige Umwandlung ein Element in ein anderes zu erhalten. Dazu ist es notwendig, die Strömungsverhältnisse der nuklearen Kettenreaktion zu berücksichtigen, – die Anwesenheit einer Substanz, die zu unterteilen der Lage ist, und ordnen sich aus dem Zerfall von einer Anzahl von Elementarteilchen, die, als eine Folge, wird der Rest der Teilkerne bewirken. Da ein solcher Stoff wird oft Uran-238, Uran-235, Plutonium-239 verwendet. Während der Passage der nuklearen Kettenreaktion Isotope dieser Elemente zerfallen und zwei oder mehr andere chemische Substanzen bilden. In diesem Verfahren wird es emittiert sogenannte „gamma“ -Strahlen, eine intensive Energiefreisetzung, zwei oder drei Neutronen fähig wirkt gebildet, um die Reaktion fortzusetzen. Unterscheiden Sie zwischen langsamen und schnellen Neutronen, denn um zu Atomkern zerfällt, sollten diese Partikel mit einer bestimmten Geschwindigkeit fliegen.