Бөлшектердің заттан өту кезіндегі энергия шығындалуы

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ Пәні: Атомдық энергетика негіздері Қабылдаған: PHD, аға оқытушы Қырықбаева А. А Орындаған: Алжанбаева М. С . Исагалиева А

«МАТЕМАТИКА, ФИЗИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА ИНСТИТУТЫ

№6 практикалық жұмыс

Бөлшектердің заттан өту кезіндегі энергия шығындалуы. Бөліну реакциясының негізгі ерекшелігі

Уранды нейтронмен сәулелендіру нәтижесінде периодтық жүйенің ортасындағы элементтер, лантан және барий түзілетіндігі дәлелденді. Осы нәтиже ядролық реакцияның жаңа түрі ядролық бөліну реакциясына жатады. Ядроның бөліну реакциясы дегеніміз ауыр ядроның нейтрондар немесе басқа бөлшектердің әсерінен массалары шамалас 2 жеңіл ядроға бөлінуі.

орнықсыз ядро, ол 3 рет бета ыдырау нәтижесіде орнықты изотоп Лантанға

)

Бөліну реакциясының мынадай түрі де бар:

235U бөліну реакциясы

Тізбекті бөліну реакция

ЯБ  нейтрон шығады

жұтады

U-238

реакция жалғасады

Ядролық бөлінуді (ЯБ) жалғастыру үшін бір ядроның бөліну реакциясы кезінде пайда болған нейтрондардың кемінде біреуі келесі ядроны бөлуге жұмсалуы керек.

Тығырық  ядролық бөлінудің тізбекті реакциясы тұрақты түрде жалғасатын күйді тығырық (критика) деп атайды.

басқа атомдар жұтады

 нейтрон шығымы

нейтрон

U-235

басқа U-235

Ауыр ядроның бөліну процесі жүргенде басқа ядролардың бөлінуін тудыра алатын бірнеше нейтрон шығарылады, уран үшін әдетте 2-3 нейтрон ыдырайды. Дәл осы нейтрондар энергия бөлетін әрі басқарылатын тізбекті ядролық реакцияны жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Алынған нейтрондардың энергетикалық спектрі 1 эВ пен 10 МэВ аралығында болады. 1, 5 МэВ энергияға ие нейтрондар шапшаң нейтрондар деп аталады. Энергиясы аз нейтрондар баяу нейтрондар деп аталады, ал энергиясы жылулық қозғалыс энергиясымен салыстырғанда өте аз нейтрондар жылулық нейтрондар деп аталады

Ядролық «тамшы» нейтронды жұтып, қозған күйге ауысады, периодты түрде созылмалы пішінге ие болып, тербеле бастайды Берілген көлемде сфералық тамшы бетінің ауданы өте аз, демек, созылған тамшыда беттік энергия артады, ал ядролық байланыс энергиясы кемиді. Егер ядроның созылмалы күйінде кулондық тебу күштерінің шамасы ядролық күштерден артық болса, онда ядро жарықшақтарға бөлінеді. Элементтің реттік нөмірі өскенде электрстатикалық тебу энергиясы беттік энергияға қарағанда жылдам артады, сондықтан тек ауыр ядро ғана бөлінеді

Бөлінудің негізгі заңдылықтарын ядроның тамшылық моделіне сүйеніп түсіндіруге болады. Бұл - теория бойынша ядро зарядталған сығылмайтын сұйық тамшы тәрізді бөлшек. Оған нейтрон келіп соқтығысқанда ядро тербелмелі қозғалысқа келеді. Осының салдарыннан ядро екі бөлікке бөлінеді, яғни екі жеңіл ядроға айналады. Ядроның бөліну ықтымалдығы нейтрон энергиясымен анықталады. Меншікті байланыс энергиясы Менделеев таблицасының аяғындағы ядролар үшін оның орта шеніндегі ядроларға қарағанда 1МэВ-қа аз. Демек ауыр (А~200) ядролар бөлінген кезде ~ 200МэВ энергия бөлініп шығуы тиіс. Бұл тәжірибелердің нәтижелерімен үйлеседі. Бөліну энергиясы жарықшалар мен бөліну кезінде шығарылатын нейтрондардың кинетикалық энергиясы, шығарылатын гамма -кванттар энергиясы және жарқықшақтардың ыдырау энергиясы түрінде байқалады.

Ядролық реакцияның энергетикалық шығымы деп ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейінгі және кейінгі энергияларының айырымын айтады. Егер ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейініг жалпы кинетикалық энергиясы реакциядан кейінгі бөлшектердің кинетикалық энергияларының қосындысынан көбірек болса, онда реакция энергия бөлінуімен жүреді да экзотермиялық деп аталады. Егер ядролардың және бөлшектердің реакцияға дейініг жалпы кинетикалық энергиясы реакциядан кейінгі бөлшектердің кинетикалық энергияларының қосындысынан аз болса, онда реакция энергия жұтылады да, эндотермиялық деп аталады

Ядролардың ыдырау энергиясын жартылай эмпирикалық Вейцзеккер формуласынан табуға болады. Алдымен, бөліну кезінде ядроның заряды мен массалық саны сақталады

(1)

Бұл пайымдау, бөліну кезінде ұшып шығатын нейтрондар мен гамма-нұрдың энергияларын және жарықшалардың радиоактивтілігін елемеумен пара-пар. Егер оларды елесек, (1) -шарты орындалмас еді. Жарықшақтардың ыдырауы (b--ыдырау мен нейтрондық ыдырау) кезінде олардың заряды өседі, бөліну кезінде нейтрондардың шығарылуынан жарықшақтардың массалық саны бөлінетін ядроның массалық санынан кем болады: (2)

Егер (2) -шарты орындалса, жарықшақтардыдың кинетикалық энергиясы реакция энергиясына тең болады. Ол бөлінетін аралық ядроның массасы мен жарықшақтардың массаларының айырмасына тең.

Мысалы.

Уран-235 -ядросы үшін олардың ара қатынасы жуықтап алғанда мынадай:

Жарықшалардың кинетикалық энергиясы 160МэВ

Бөліну гамма -нұрының энергиясы 8 МэВ

Нейтрондардың кинетикалық энергиясы 6 МэВ

Жарықшақтардың ыдырау энергиясы 21 МэВ