Рентгеновское излучение от реакции деления первой ступени термоядерного заряда частично отражается от урана-238, частично превращает уран в плазму и частично проходит сквозь уран. Продукты деления ядра урана нестабильны, так как в них содержится значительное избыточное число нейтронов.
Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана
Слайд 5Деление ядер урана Первым открытым процессом деления ядра урана было вынужденное деление. Реакции деления начались из-за попавшей на нижние уровни воды. Исследователи уверены, что высыхание радиоактивной воды каким-то образом делает нейтроны более, а не менее эффективными при расщеплении ядер урана. Для деления ядра урана-235 энергия примерно равна 200МэВ. При делении ядра урана-235, выделяется 200 МэВ энергии, большая часть которой (168 МэВ) приходится на кинетическую энергию осколков. Изучение деления ядра атома урана показало, что при этом выделяется 3–4 нейтрона: 238U → 145La + 90Br + 3n.
§ 227. Деление урана
В этом случае излучение нейтронов может происходить непосредственно с образованием криптона-89. Деление ядер урана: цепная реакция Нейтроны, испускаемые в реакции расщепления, могут быть поглощены другим ядром-родителем, которое затем само подвергается индуцированному делению. В случае урана-238 три нейтрона, которые возникают, выходят с энергией менее 1 МэВ энергия, выделяющаяся при делении ядра урана — 158 МэВ — в основном переходит в кинетическую энергию осколков расщепления , поэтому они не могут вызвать дальнейшее деление этого нуклида. Тем не менее при значительной концентрации редкого изотопа 235U эти свободные нейтроны могут быть захвачены ядрами 235U, что действительно может вызвать расщепление, так как в этом случае отсутствует энергетический порог, ниже которого деление не индуцируется. Таков принцип цепной реакции. Типы ядерных реакций Пусть k — число нейтронов, произведенное в образце делящегося материала на стадии n этой цепи, поделенное на число нейтронов, образованных на стадии n - 1. Это число будет зависеть от того, сколько нейтронов, полученных на стадии n - 1, поглощаются ядром, которое может подвергнуться вынужденному делению.
Именно это и происходит в природной урановой руде, в которой концентрация 235U настолько мала, что вероятность поглощения одного из нейтронов этим изотопом крайне ничтожна. Это достигается путем обогащения природной руды до получения достаточно большой концентрации урана-235. Для сферического образца величина k увеличивается с ростом вероятности поглощения нейтронов, которая зависит от радиуса сферы. Поэтому масса U должна превышать некоторую критическую массу, чтобы деление ядер урана цепная реакция могло происходить. Это используется в ядерных реакторах. Процесс контролируется распределением среди урана стержней из кадмия или бора, которые поглощают большую часть нейтронов эти элементы обладают способностью захватывать нейтроны.
Ситуация изменилась в 1972 году, когда были исследованы образцы с месторождения Окло в Габоне. Несмотря на обретение независимости от Франции в 1960 году, это центральноафриканское государство находилось под сильным влиянием Парижа. Это неудивительно, учитывая огромные природные ресурсы и получаемое ими богатство. Удивительные результаты Испытанные образцы урана традиционно содержат три разных изотопа: уран-238, уран-234 и уран-235. Поскольку уран-234 не может делиться, в данном случае он не используется.
Результат для урана-235 привлек внимание исследователя и его коллег. Эта величина постоянна для всех отложений на Земле и на Луне и даже для метеоритов. Кроме того, он слишком низкий, чтобы вызвать реакцию деления. По этой причине уран искусственно обогащается в очень сложном процессе с использованием газовой диффузии и центрифуг. На первый взгляд это незначительное различие, но его наличие вызвало огромный резонанс в мире науки.
Соотношение урана-235 и урана-238 не изменилось с момента образования Земли, что является прямым результатом их радиоактивности и распада на другие элементы. Период полураспада первого составляет 700 миллионов лет, а второго - 4,5 миллиарда лет, что говорит нам о том, что в прошлом уран-235 был доступен в гораздо более высоких концентрациях, чем сегодня. Возвращаясь к исследованным образцам, они выявили следовые количества других элементов, которые были внедрены в руду. Их процентное содержание было почти таким же, как в отработанном ядерном топливе, используемом на электростанциях. Физики заметили эту связь, тем самым подтвердив, что на руднике Окло, из которого был получен уран, в какой-то момент в далеком прошлом произошло спонтанное деление ядра.
В ходе этого процесса уран-235 был истощен, что отразилось на изменении процентного содержания руды. О так называемом Феномен Окло стал очень громким, а сам рудник стал активно исследоваться, что привело к дальнейшим открытиям.
Да и другая цитата тоже вполне показательна. Это удалось с помощью необычайно хорошей, просто фантастически хорошей, химической работы Гана и Штрассмана, на которую в те времена больше никто не был способен. Позже американцы научились. Но тогда Ган и Штрассман были действительно единственными, потому что они были столь хорошими химиками. Они действительно с помощью химии открыли и доказали физический процесс. Лиза Мейтнер Выдающийся австрийский физик и радиохимик Отто Гана номинировали на «Нобелевку» 39 раз: 16 раз по физике в том числе и после присуждения премии — его номинировал в 1947 году сам Луи де Бройль и 23 раза по химии. Лизу Мейтнер — 48 раз 19 раз по химии.
Большая часть номинаций была совместной, но, к сожалению, Нобелевский комитет предпочел дать премию одному Гану. Кстати, история до сих пор знает всего двух женщин — лауреатов Нобелевки по физике и четырех — по химии. Сам Ган так и не смог получить премию сразу: в 1945 году его арестовали союзные спецподразделения, искавшие немецких физиков-ядерщиков вспомним Роберта Барани , который узнал о своей «нобелевке» по медицине, находясь в российском Узбекистане, попав в плен на фронтах Первой мировой. После смерти Гана и Мейтнер история «вернула должок». И в честь Отто Гана, и в честь Лизы Мейтнер предлагали назвать химические элементы. Элемент 105, однако, так и не стал ганием теперь и навсегда он носит имя «дубний» , а вот синтезированный в 1982 году в Дармштадте элемент 109 с 1997 года официально называется мейтнерий.
Чем больше энергия связи ядра, тем большая энергия должна выделятся при возникновении ядра и тем меньше внутренняя энергия образовавшейся системы. Слайд 5 Описание слайда: Капельная модель ядра Согласно модели, сгусток нуклонов напоминает капельку заряженной жидкости. Ядерные силы между нуклонами короткодействующие, как и между молекулами жидкости. Наряду с силами электростатического отталкивания, действуют ядерные силы притяжения, удерживающие ядро от распада.
Слайд 8 Описание слайда: Вывод Делиться на части могут только ядра некоторых тяжелых элементов.
Ядерные реакции
Передача тепловой энергии воде производится теплоносителем, находящимся в парогенераторе. Вода принимает состояние пара с высоким давлением, который направляется в турбину, соединенную с электрогенератором, после чего вода попадает в конденсатор. Отсутствие утечки радиации обусловлено работой теплоносителя I II по замкнутым циклам.
Первоначальное свое образование Отто получил в Клингерском реальном естественнонаучном училище во Франкфурте, а затем началась почти стандартная история. Родители хотели, чтобы Отто продолжил дело отца и поступил в Технический университет на архитектора, однако юноша понял, что это совсем не его, и решил изучать химию и минералогию в Марбургском университете. Затем провел два семестра в Мюнхене под руководством Адольфа Байера , будущего нобелевского лауреата, после чего снова вернулся в Марбург, делать докторскую диссертацию.
Вообще, под руководством нобелевских лауреатов Ган работал очень часто. И часто с ними сотрудничал. Давайте посмотрим только на его путь в первые 15 лет научной карьеры. В 1904-1905 году он занимался радиохимией в Университетском колледже Лондона под руководством Уильяма Рамзая — человека, практически полностью открывшего весь восьмой период таблицы Менделеева. Именно там начались первые открытия Гана — радиоторий, изотоп тория-228.
Кстати, Фишер был первым, кто номинировал Гана на Нобелевскую премию — за открытие «мезотория I» радий-228 , который стал дешевой альтернативой «радия Кюри» радий-226. Да, Ган, как и Габер, тоже делал химическое оружие и навсегда получил отвращение к войне после нескольких проведенных газовых атак. Главная встреча в научной жизни Гана случилась в 1907 году, когда Отто получил профессорскую позицию в Берлине. И у них началось… Нет, не то, что вы могли подумать, а дружба и совместная научная работа, которая продлилась 31 год. В 1938 году, когда случился аншлюс Австрии, еврейку Мейтнер лишили гражданства, и она с трудом, при помощи Гана, бежала в Швецию.
Для этого части заряда соединяют с помощью обычного взрывчатого вещества. Соединение происходит либо «выстреливанием» навстречу друг другу двух блоков делящегося вещества докритической массы. Вторая схема подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки, которой для фокусировки придаётся весьма сложная форма и подрыв производится одновременно в нескольких точках. Слайд 19 Неуправляемая цепная ядерная реакция. Ядерное оружие. Боевые свойства 1.
Ударная волна. Образуется вследствие резкого и исключительно сильного повышения давления в зоне ядерной реакции. Проникающая радиация. Проникающая радиация — это потоки гамма-лучей и нейтронов, испускаемых в момент атомного взрыва. Плутониевое ядерное устройство, установленное на стальной башне, было успешно взорвано Энергия взрыва приблизительно соответствовала 20 кт тротила. При взрыве образовалось грибовидное облако, башня обратилась в пар, а характерный для пустыни грунт под ней расплавился, превратившись в сильно радиоактивное стеклообразное вещество.
Через 16 лет после взрыва уровень радиоактивности в этом месте все еще был выше нормы. В 1945 г. Мощность заряда до 20 килотонн тротилового эквивалента.
При попадании нейтрона в ядро, оно возбуждается и начинает деформироваться, в результате чего образуются одноименно заряженные полюса. Под действием электромагнитных сил отталкивания между одноименно заряженными полюсами деформация усиливается. При этом освобождаются 2-3 нейтрона, так как относительное число нейтронов у возникающих при делении осколков оказывается большим, чем это допустимо для ядер атомов, находящихся в середине таблицы Менделеева. Данная реакция сопровождается выделением большой энергии которая имеет электростатическое происхождение , так как энергия связи образовавшихся ядер оказывается большей, чем у ядер урана. При полном делении 1 г урана выделяется такое же количество теплоты, как при сгорании 3 т. Реакция, в которой частицы вызывающие ее нейтроны , образуются, как продукты данной реакции называется ядерной цепной реакцией.
Деление ядра атома урана
| В МГУ разработали новый способ извлечения урана-238 из отработавшего ядерного топлива | И лишь в 1938 году ученые наконец поняли, что при делении ядра изотопа урана выделяется внушительное количество энергии — это обстоятельство стало началом эры атомной энергетики. |
| Деление ядер урана | бригада: это специальная вещь принадлежит для хранения урана, ядро ядерной бомбы есть это вещество она очень радиоактивное и даже 1мг может убить человека если вы увидели такую вещь на полу срочно убегайте и предупреждайте полиции и ФСБ! |
Опасная работа: как добывают уран
| Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана | Деление ядра урана — это процесс расщепления ядра, в результате которого происходит освобождение энергии и эмиссии ядерных частиц. |
| Лекция 12. Деление ядер | Открытые видеолекции учебных курсов МГУ | На самом деле, физики начали фиксировать нарушение постулата Лавуазье задолго до открытия деления ядра урана. |
| Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется? | Он уже был признанным лидером Западного побережья США в теоретической физике, когда стала известна новость о делении ядра урана, полученная в результате открытия Лизы Мейтнер и ее племянника Отто Фриша. |
| Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется? - | Природный уран получает обогащение, т. е. в нем увеличивают количество изотопа U-235, который стимулирует процесс ядерного деления. |
| Дирижер атомного взрыва: тело и жизнь самой тайной части ядерного заряда | В ядрах урана возможно и спонтанное деление, без возбуждения нейтроном. |
Ядерные реакции
В этом случае неизменным будет количество энергии, которая выделяется за единицу времени при делении ядер урана. После успешного обнаружения способности деления урана, другая команда во главе с Энрико Ферми, на этот раз в рамках Манхэттенского проекта, начала работу над первым в мире ядерным реактором под названием Чикагская свая-1 (CP-1). В этом случае неизменным будет количество энергии, которая выделяется за единицу времени при делении ядер урана. При делении ядра урана 2-3 мгновенных нейтрона скидывается, получаются два осколка с отношением масс преимущественно около 1:1.4, т.е., любимые массы около 95 и 135.
Глава пятая ОТКРЫТИЕ СПОНТАННОГО ДЕЛЕНИЯ УРАНА
Деление ядра урана происходит, когда оно захватывает нейтрон, что нарушает стабильность ядра. Объяснили появление этих элементов распадом ядер урана, захватившего нейтрон, на две примерно равные части. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232.