Reaksi berantai nuklir. Kondisi reaksi berantai nuklir

Teori relativitas mengatakan bahwa massa - adalah bentuk khusus dari energi. Dari sini berarti bahwa adalah mungkin untuk mengubah massa menjadi energi dan energi menjadi massa. Pada tingkat intraatomic, reaksi tersebut terjadi. Secara khusus, beberapa massa inti atom mungkin berubah menjadi energi. Hal ini terjadi dalam beberapa cara. Pertama, inti akan pecah menjadi beberapa inti yang lebih kecil, reaksi ini disebut "runtuhnya". Kedua, kernel yang lebih kecil dapat dengan mudah terhubung untuk mendapatkan yang lebih besar - reaksi sintesis ini. Di alam semesta, reaksi tersebut tidak jarang. Cukuplah untuk mengatakan bahwa reaksi fusi - sumber energi untuk bintang-bintang. Tapi reaksi pembusukan yang digunakan oleh manusia untuk reaktor nuklir, sebagai orang-orang telah belajar untuk mengendalikan proses-proses yang kompleks. Tapi apa reaksi berantai nuklir? Bagaimana mengelola itu?

Apa yang terjadi di dalam inti atom

reaksi berantai nuklir - proses yang berjalan di tabrakan partikel dasar atau inti dengan inti lainnya. Mengapa "rantai"? Ini set reaksi nuklir tunggal berurutan. Sebagai hasil dari proses ini ada perubahan dari nukleon keadaan kuantum dan komposisi di kernel, muncul partikel bahkan baru - produk reaksi. reaksi berantai nuklir, fisika yang memungkinkan Anda untuk menjelajahi mekanisme interaksi inti dengan inti dan partikel - metode utama untuk produksi elemen baru dan isotop. Untuk memahami reaksi berantai, pertama kita harus berurusan dengan single.

Apa yang dibutuhkan untuk reaksi

Dalam rangka melaksanakan proses tersebut, sebagai reaksi berantai nuklir, perlu untuk membawa bersama-sama partikel (inti dan nukleon dua core) pada jarak radius interaksi kuat (sekitar satu Fermi). Jika jarak yang besar, interaksi partikel bermuatan adalah murni Coulomb. Dalam reaksi nuklir, sesuai dengan semua hukum: konservasi energi, saat momentum, biaya baryon. reaksi berantai nuklir dilambangkan dengan simbol a, b, a, d. Simbol menunjukkan inti mulai, b - partikel insiden, dengan - sebuah partikel yang dipancarkan baru, dan d menunjukkan inti yang dihasilkan.

energi reaksi

Rantai reaksi nuklir dapat berlangsung dengan baik penyerapan dan pelepasan energi, yang sama dengan perbedaan massa partikel setelah reaksi dan sebelum. Energi yang diserap menentukan energi kinetik minimum tabrakan, yang disebut threshold reaksi nuklir di mana ia dapat mengalir dengan bebas. batas ini tergantung pada partikel yang berpartisipasi dalam interaksi, dan karakteristik mereka. Pada tahap awal, semua partikel berada dalam keadaan kuantum yang telah ditentukan.

bereaksi

Sumber utama dari partikel bermuatan yang membombardir inti adalah akselerator partikel, yang memungkinkan sinar proton, ion berat dan inti ringan. neutron lambat diproduksi melalui penggunaan reaktor nuklir. Untuk memperbaiki partikel insiden bermuatan dapat digunakan berbagai jenis reaksi nuklir - baik sintesis dan pembusukan. Probabilitas dari mereka tergantung pada parameter dari partikel yang bertabrakan. Dari probabilitas ini dikaitkan karakteristik seperti itu, penampang reaksi - nilai luas efektif yang menjadi ciri inti sebagai target untuk partikel insiden dan yang ukuran probabilitas partikel memasuki inti dan berinteraksi. Jika reaksi dihadiri partikel dengan nilai berputar nol, bagian secara langsung tergantung pada orientasi mereka. Sejak kembali dari partikel-partikel yang masuk tidak berorientasi sepenuhnya secara acak, dan cara yang lebih atau kurang teratur, semua sel-sel yang terpolarisasi. karakterisasi kuantitatif spin-berorientasi menggambarkan vektor polarisasi.

Mekanisme reaksi

Apa reaksi berantai nuklir? Seperti telah disebutkan, itu adalah urutan reaksi sederhana. Rincian dari partikel insiden dan interaksi dengan inti tergantung pada massa, muatan, energi kinetik. Interaksi ditentukan oleh derajat kebebasan inti, yang sangat antusias ketika tabrakan. Mendapatkan kontrol atas semua mekanisme ini memungkinkan untuk proses seperti dikendalikan reaksi berantai nuklir.

reaksi langsung

Jika partikel bermuatan yang hits inti sasaran, hanya menyentuh itu, durasi tumbukan masih diperlukan untuk mengatasi jarak radius nuklir. Reaksi nuklir ini disebut langsung. Karakteristik umum untuk semua reaksi jenis ini adalah inisiasi dari sejumlah kecil derajat kebebasan. Dalam proses ini, setelah tabrakan partikel pertama memiliki energi masih cukup untuk mengatasi daya tarik nuklir. Misalnya, interaksi tersebut, sebagai hamburan neutron inelastis, biaya pertukaran, dan lurus. Kontribusi proses seperti dalam karakteristik yang disebut "total cross section" cukup menyedihkan. Namun, jalur distribusi produk lewat reaksi nuklir untuk menentukan probabilitas emisi sudut dari arah balok, bilangan kuantum selektivitas dihuni negara dan untuk menentukan struktur mereka.

emisi pre-equilibrium

Jika partikel tidak meninggalkan bidang kerjasama nuklir setelah tabrakan pertama, itu akan terlibat dalam riam tabrakan beruntun. Ini sebenarnya apa yang disebut reaksi berantai nuklir. Akibatnya, situasi seperti energi kinetik dari partikel didistribusikan di antara bagian-bagian komponen dari kernel. Keadaan yang sama dari inti secara bertahap akan menjadi jauh lebih rumit. Selama proses ini di beberapa nukleon atau seluruh klaster (kelompok nukleon) energi dapat difokuskan, itu sudah cukup untuk emisi dari nukleon dari inti. relaksasi lebih lanjut akan menghasilkan keseimbangan statistik dan pembentukan inti majemuk.

reaksi berantai

Apa reaksi berantai nuklir? Ini urutan bagian-bagian penyusunnya. Yaitu beberapa reaksi nuklir tunggal berturut-turut disebabkan oleh partikel bermuatan muncul sebagai produk reaksi pada langkah sebelumnya. Apa yang disebut reaksi berantai nuklir? Misalnya, fisi inti berat, ketika beberapa peristiwa fisi diprakarsai diperoleh sebelumnya meluruh neutron.

Fitur reaksi berantai nuklir

Di antara semua reaksi kimia yang diterima rantai distribusi yang luas. Partikel dengan koneksi yang tidak terpakai memenuhi peran radikal bebas atau atom. Dalam proses ini, sebagai reaksi berantai nuklir, mekanisme nya saja memberikan neutron yang memiliki penghalang Coulomb dan membangkitkan inti pada penyerapan. Jika media muncul partikel yang diperlukan, menyebabkan rantai transformasi berikutnya, yang akan terus pemotongan rantai karena hilangnya partikel pembawa.

operator mengapa hilang

Hanya ada dua alasan untuk kehilangan partikel pembawa reaksi berantai yang berkelanjutan. Yang pertama adalah penyerapan partikel tanpa proses emisi sekunder. Kedua - meninggalkan partikel dalam lingkup substansi yang mendukung proses rantai.

Dua jenis proses

Jika unit lahir pembawa semata-mata partikel di setiap reaksi berantai periode, maka proses ini bisa disebut tidak bercabang. Tidak dapat menyebabkan pelepasan energi dalam skala besar. Jika ada banyak partikel pembawa, hal itu disebut reaksi bercabang. Apa reaksi berantai nuklir dengan bercabang? Salah satu yang diterima dalam tindakan sebelumnya partikel sekunder terus dimulai sebelum rantai, tapi yang lain akan menciptakan reaksi baru yang juga akan berkembang. Dengan proses ini akan bersaing proses mengarah terhadap kerusakan. Situasi yang dihasilkan akan menimbulkan fenomena kritis dan marginal tertentu. Misalnya, jika kelangsungan lebih dari rantai murni baru, reaksi self-support adalah mustahil. Bahkan jika merangsang dia artifisial memperkenalkan ke jumlah media yang diinginkan partikel, proses masih akan memudar dari waktu ke waktu (biasanya cukup cepat). Jika jumlah rantai baru akan melebihi jumlah istirahat, reaksi berantai akan mulai menyebar ke seluruh materi.

kondisi kritis

Sebuah daerah kritis dipisahkan negara kondisi materi maju mandiri reaksi berantai dan wilayah di mana reaksi ini tidak mungkin sama sekali. Parameter ini ditandai dengan kesetaraan antara jumlah sirkuit baru dan jumlah kemungkinan istirahat. Sebagai kehadiran pembawa keadaan kritis partikel bebas adalah item utama dalam daftar sebagai "kondisi reaksi berantai nuklir." Pencapaian kondisi ini dapat ditentukan oleh sejumlah faktor mungkin. Membagi elemen inti berat gembira dengan hanya satu neutron. Sebagai hasil dari proses ini, sebagai reaksi berantai fisi nuklir, ada lebih neutron. Akibatnya, proses ini dapat menghasilkan bercabang reaksi di mana operator dan neutron akan bertindak. Dalam kasus di mana tingkat neutron menangkap tanpa divisi atau keberangkatan (tingkat kerugian) akan dikompensasi partikel pembawa reproduksi kecepatan, reaksi berantai akan melanjutkan dalam modus stasioner. Persamaan ini menjelaskan faktor multiplikasi. Dalam kasus ini sama dengan kesatuan di atas. Dalam tenaga nuklir karena pengenalan dari umpan balik negatif antara tingkat pelepasan energi dan faktor multiplikasi dapat direalisasikan kontrol reaksi nuklir. Jika rasio ini lebih besar dari satu, maka reaksi akan berkembang secara eksponensial. reaksi berantai yang tidak terkontrol yang digunakan dalam senjata nuklir.

reaksi berantai nuklir di sektor energi

Reaktivitas reaktor ditentukan oleh sejumlah besar proses yang berlangsung di zona aktif. Semua pengaruh ini ditentukan oleh apa yang disebut koefisien reaktivitas. Pengaruh perubahan suhu batang grafit, pendingin atau reaktivitas uranium dari reaktor dan intensitas proses perkolasi seperti reaksi berantai nuklir, yang ditandai dengan koefisien suhu (untuk pendingin, uranium, pada grafit). Ada juga ketergantungan karakteristik kekuasaan, menurut indikator barometric parameter uap. Untuk menjaga reaksi nuklir di reaktor yang diperlukan mengkonversi salah satu unsur menjadi unsur lain. Untuk ini perlu untuk memperhitungkan kondisi aliran reaksi berantai nuklir - kehadiran zat yang mampu membagi dan mengalokasikan diri dari peluruhan dari sejumlah partikel dasar yang, sebagai akibatnya, akan menyebabkan sisa core divisi. Sebagai zat seperti sering digunakan uranium-238, uranium-235, plutonium-239. Selama bagian dari rantai nuklir isotop reaksi dari elemen-elemen ini akan hancur dan membentuk dua atau lebih zat kimia lainnya. Dalam proses ini, dipancarkan disebut "gamma" -rays, pelepasan energi yang intensif, terbentuk dua atau tiga neutron tindakan mampu untuk melanjutkan reaksi. Membedakan antara neutron lambat dan cepat, karena untuk inti atom hancur, partikel-partikel ini harus terbang pada kecepatan tertentu.