Nisbiylik nazariyasi massa energiyaning maxsus shakli ekanligini aytadi. Bundan kelib chiqadiki, massani energiyaga va energiyani massaga aylantirish mumkin. Intraatomik darajada bunday reaktsiyalar sodir bo'ladi. Xususan, atom yadrosi massasining bir qismi energiyaga aylanishi mumkin. Bu bir necha usulda sodir bo'ladi. Birinchidan, yadro bir qancha kichikroq yadrolarga parchalanishi mumkin, bu reaktsiya "emirilish" deb ataladi. Ikkinchidan, kichikroq yadrolar osongina birlashib, kattaroq yadro hosil qiladi - bu termoyadroviy reaktsiya. Koinotda bunday reaktsiyalar juda keng tarqalgan. Birlashish reaksiyasi yulduzlar uchun energiya manbai ekanligini aytish kifoya. Ammo parchalanish reaktsiyasi insoniyat tomonidan yadro reaktorlarida qo'llaniladi, chunki odamlar bu murakkab jarayonlarni boshqarishni o'rgandilar. Ammo yadro zanjiri reaktsiyasi nima? Uni qanday boshqarish kerak?
Atom yadrosida nima sodir boʻladi
Yadro zanjiri reaksiyasi - elementar zarralar yoki yadrolar boshqa yadrolar bilan toʻqnashganda sodir boʻladigan jarayon. Nima uchun "zanjir"? Bu ketma-ket yagona yadroviy reaktsiyalar to'plamidir. Ushbu jarayon natijasida dastlabki yadroning kvant holati va nuklon tarkibi o'zgaradi, hatto yangi zarralar paydo bo'ladi - reaksiya mahsulotlari. Fizikasi yadrolarning yadrolar va zarralar bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmlarini o'rganish imkonini beradigan yadro zanjiri reaktsiyasi yangi elementlar va izotoplarni olishning asosiy usuli hisoblanadi. Zanjirli reaktsiyaning borishini tushunish uchun avvalo bitta reaktsiya bilan shug'ullanish kerak.
Reaksiya uchun nima kerak
Yadro zanjiri reaktsiyasi kabi jarayonni amalga oshirish uchun zarrachalarni (yadro va nuklon, ikkita yadro) kuchli o'zaro ta'sir radiusi (taxminan bir fermi) masofasida bir-biriga yaqinlashtirish kerak.. Agar masofalar katta bo'lsa, u holda zaryadlangan zarrachalarning o'zaro ta'siri faqat Kulon bo'ladi. Yadro reaktsiyasida barcha qonunlar kuzatiladi: energiya, impuls, impuls, barion zaryadining saqlanishi. Yadro zanjiri reaksiyasi a, b, c, d belgilar to‘plami bilan belgilanadi. a belgisi asl yadroni, b kiruvchi zarrachani, c yangi chiquvchi zarrachani va d hosil bo'lgan yadroni bildiradi.
Reaktsiya energiyasi
Yadro zanjiri reaktsiyasi yutilish bilan ham, energiya chiqishi bilan ham sodir bo'lishi mumkin, bu reaktsiyadan keyin va undan oldingi zarrachalar massalarining farqiga teng. Yutilgan energiya to'qnashuvning minimal kinetik energiyasini aniqlaydi,yadro reaksiyasining ostonasi deb atalmish, u erkin davom etishi mumkin. Bu chegara o'zaro ta'sirda ishtirok etadigan zarrachalarga va ularning xususiyatlariga bog'liq. Dastlabki bosqichda barcha zarralar oldindan belgilangan kvant holatidadir.
Reaktsiyani amalga oshirish
Yadroni bombardimon qiluvchi zaryadlangan zarralarning asosiy manbai protonlar, og'ir ionlar va engil yadrolar nurlarini hosil qiluvchi zarracha tezlatgichidir. Sekin neytronlar yadro reaktorlari yordamida olinadi. Zaryadlangan zarrachalarni tuzatish uchun turli xil yadroviy reaktsiyalardan, ham sintez, ham parchalanishdan foydalanish mumkin. Ularning ehtimoli to'qnashuvchi zarrachalarning parametrlariga bog'liq. Bu ehtimollik reaksiya kesimi kabi xususiyat bilan bog'liq - yadroni tushayotgan zarralar uchun nishon sifatida tavsiflovchi va zarracha va yadroning o'zaro ta'sirga kirishi ehtimoli o'lchovi bo'lgan samarali maydonning qiymati. Reaksiyada spini nolga teng bo'lmagan zarralar ishtirok etsa, kesma bevosita ularning yo'nalishiga bog'liq. Voqea sodir bo'lgan zarrachalarning spinlari butunlay tasodifiy yo'n altirilgan emas, balki ko'proq yoki kamroq tartibli bo'lganligi sababli, barcha korpuskulalar qutblangan bo'ladi. Yo'n altirilgan nur spinlarining miqdoriy xarakteristikasi polarizatsiya vektori bilan tavsiflanadi.
Reaktsiya mexanizmi
Yadro zanjiri reaksiyasi nima? Yuqorida aytib o'tilganidek, bu oddiy reaktsiyalar ketma-ketligi. Tushgan zarraning xarakteristikalari va uning yadro bilan o'zaro ta'siri massa, zaryad,kinetik energiya. O'zaro ta'sir to'qnashuv paytida qo'zg'aladigan yadrolarning erkinlik darajasi bilan belgilanadi. Bu mexanizmlarning barchasini nazorat qilish boshqariladigan zanjirli yadro reaksiyasi kabi jarayonni amalga oshirish imkonini beradi.
Bevosita reaktsiyalar
Agar nishon yadroga urilgan zaryadlangan zarracha faqat unga tegsa, u holda toʻqnashuvning davomiyligi yadro radiusi masofasini bosib oʻtish uchun zarur boʻlgan masofaga teng boʻladi. Bunday yadro reaksiyasi bevosita reaksiya deyiladi. Ushbu turdagi barcha reaktsiyalar uchun umumiy xususiyat - bu oz miqdordagi erkinlik darajasining qo'zg'alishi. Bunday jarayonda, birinchi to'qnashuvdan so'ng, zarracha hali ham yadroviy tortishishni engish uchun etarli energiyaga ega. Masalan, neytronlarning noelastik tarqalishi, zaryad almashinuvi kabi o'zaro ta'sirlar va to'g'ridan-to'g'ri ishora qiladi. Bunday jarayonlarning "umumiy kesma" deb nomlangan xarakteristikaga qo'shgan hissasi juda kam. Biroq, to'g'ridan-to'g'ri yadro reaktsiyasi o'tish mahsulotlarini taqsimlash nurning yo'nalishi burchagidan qochish ehtimolini, kvant sonlarini, aholi punktlarining selektivligini aniqlash va ularning tuzilishini aniqlash imkonini beradi.
Muvozanatdan oldingi emissiya
Agar zarracha birinchi toʻqnashuvdan keyin yadroviy oʻzaro taʼsir hududini tark etmasa, u holda u ketma-ket toʻqnashuvlarning butun kaskadida ishtirok etadi. Bu aslida yadro zanjiri reaktsiyasi deb ataladigan narsa. Bu holat natijasida zarrachaning kinetik energiyasi o'rtasida taqsimlanadiyadroning tarkibiy qismlari. Yadroning o'zi holati asta-sekin ancha murakkablashadi. Ushbu jarayon davomida ma'lum bir nuklon yoki butun klaster (nuklonlar guruhi) yadrodan ushbu nuklonning chiqishi uchun etarli energiyani to'plashi mumkin. Keyinchalik bo'shashish statistik muvozanatning shakllanishiga va birikma yadro hosil bo'lishiga olib keladi.
Zanjirli reaktsiyalar
Yadro zanjiri reaksiyasi nima? Bu uning tarkibiy qismlarining ketma-ketligi. Ya'ni, zaryadlangan zarrachalar tomonidan sodir bo'lgan bir nechta ketma-ket yagona yadroviy reaktsiyalar oldingi bosqichlarda reaktsiya mahsuloti sifatida namoyon bo'ladi. Yadro zanjiri reaksiyasi nima? Misol uchun, og'ir yadrolarning bo'linishi, bir nechta bo'linish hodisalari oldingi parchalanish paytida olingan neytronlar tomonidan boshlanganda.
Yadro zanjiri reaktsiyasining xususiyatlari
Barcha kimyoviy reaksiyalar orasida zanjirli reaksiyalar keng qoʻllaniladi. Foydalanilmayotgan bog'lari bo'lgan zarralar erkin atomlar yoki radikallar rolini o'ynaydi. Yadro zanjiri reaktsiyasi kabi jarayonda uning paydo bo'lish mexanizmi kulon to'sig'iga ega bo'lmagan neytronlar tomonidan ta'minlanadi va yutilishda yadroni qo'zg'atadi. Agar kerakli zarracha muhitda paydo bo'lsa, u tashuvchi zarrachaning yo'qolishi tufayli zanjir uzilishigacha davom etadigan keyingi o'zgarishlar zanjirini keltirib chiqaradi.
Operator nima uchun yoʻqolgan
Uzluksiz reaksiyalar zanjirining tashuvchisi zarrachasini yoʻqotishning faqat ikkita sababi bor. Birinchisi, emissiya jarayonisiz zarrachaning yutilishiikkinchi darajali. Ikkinchisi, zarrachaning zanjir jarayonini qo'llab-quvvatlovchi moddaning hajmi chegarasidan tashqariga chiqishi.
Ikki turdagi jarayon
Agar zanjir reaktsiyasining har bir davrida faqat bitta tashuvchi zarracha tug'ilsa, bu jarayonni tarmoqlanmagan deb atash mumkin. Bu energiyaning keng miqyosda chiqarilishiga olib kelishi mumkin emas. Agar tashuvchi zarrachalar ko'p bo'lsa, bu tarvaqaylab ketgan reaksiya deyiladi. Tarmoqlanishli yadro zanjiri reaksiyasi nima? Oldingi aktda olingan ikkilamchi zarralardan biri avval boshlangan zanjirni davom ettiradi, qolganlari esa shoxlangan yangi reaksiyalarni hosil qiladi. Bu jarayon tanaffusga olib keladigan jarayonlar bilan raqobatlashadi. Natijada yuzaga keladigan vaziyat o'ziga xos tanqidiy va cheklovchi hodisalarni keltirib chiqaradi. Misol uchun, agar sof yangi zanjirlardan ko'ra ko'proq tanaffuslar bo'lsa, unda reaktsiyaning o'zini o'zi ushlab turishi mumkin bo'lmaydi. Agar u ma'lum bir muhitga kerakli miqdordagi zarrachalarni kiritish orqali sun'iy ravishda qo'zg'atilgan bo'lsa ham, jarayon vaqt o'tishi bilan (odatda juda tez) parchalanadi. Agar yangi zanjirlar soni uzilishlar sonidan oshsa, u holda yadro zanjiri reaktsiyasi butun moddaga tarqala boshlaydi.
Og'ir ahvol
Kritik holat materiya holatini rivojlangan oʻz-oʻzini taʼminlaydigan zanjirli reaksiya bilan va bu reaksiya umuman mumkin boʻlmagan hududni ajratib turadi. Ushbu parametr yangi davrlar soni va mumkin bo'lgan uzilishlar soni o'rtasidagi tenglik bilan tavsiflanadi. Erkin tashuvchi zarrachaning mavjudligi kabi, kritikdavlat "yadro zanjiri reaktsiyasini amalga oshirish shartlari" kabi ro'yxatning asosiy bandidir. Ushbu holatga erishish bir qator mumkin bo'lgan omillar bilan belgilanishi mumkin. Og'ir element yadrosining bo'linishi faqat bitta neytron tomonidan qo'zg'atiladi. Yadro bo'linish zanjiri reaktsiyasi kabi jarayon natijasida ko'proq neytronlar ishlab chiqariladi. Shuning uchun bu jarayon tarvaqaylab ketgan reaktsiyani keltirib chiqarishi mumkin, bunda neytronlar tashuvchi sifatida ishlaydi. Agar neytronlarning bo'linmasdan yoki chiqmasdan ushlanish tezligi (yo'qotish darajasi) tashuvchi zarrachalarning ko'payish tezligi bilan qoplansa, zanjir reaktsiyasi statsionar rejimda davom etadi. Bu tenglik ko'paytirish omilini tavsiflaydi. Yuqoridagi holatda u birga teng. Yadro energetikasida energiyaning ajralib chiqish tezligi va ko'payish omili o'rtasida salbiy teskari aloqaning kiritilishi tufayli yadro reaktsiyasining borishini nazorat qilish mumkin. Agar bu koeffitsient birdan katta bo'lsa, reaktsiya eksponent ravishda rivojlanadi. Yadro qurollarida boshqarilmaydigan zanjir reaktsiyalari qo'llaniladi.
Energiyadagi yadroviy zanjir reaktsiyasi
Reaktorning reaktivligi uning yadrosida sodir boʻladigan koʻp sonli jarayonlar bilan belgilanadi. Bu ta'sirlarning barchasi reaktivlik koeffitsienti bilan belgilanadi. Grafit tayoqchalari, sovutish suvi yoki uran haroratining o'zgarishining reaktorning reaktivligiga ta'siri va yadro zanjiri reaktsiyasi kabi jarayonning intensivligi harorat koeffitsienti bilan tavsiflanadi (sovutish suvi, uran, grafit uchun). Quvvat jihatidan, barometrik ko'rsatkichlar bo'yicha, bug' ko'rsatkichlari bo'yicha ham bog'liq xususiyatlar mavjud. Reaktorda yadro reaktsiyasini saqlab turish uchun ba'zi elementlarni boshqalarga aylantirish kerak. Buni amalga oshirish uchun zanjirli yadroviy reaktsiyaning borishi uchun sharoitlarni hisobga olish kerak - parchalanish paytida ma'lum miqdordagi elementar zarrachalarni ajratish va chiqarishga qodir bo'lgan moddaning mavjudligi., qolgan yadrolarning bo'linishiga olib keladi. Bunday modda sifatida ko'pincha uran-238, uran-235, plutoniy-239 ishlatiladi. Yadro zanjiri reaktsiyasining o'tishi jarayonida bu elementlarning izotoplari parchalanadi va ikki yoki undan ortiq boshqa kimyoviy moddalar hosil qiladi. Bu jarayonda "gamma" deb ataladigan nurlar chiqariladi, energiyaning intensiv chiqishi sodir bo'ladi, reaktsiyani davom ettirishga qodir ikki yoki uchta neytron hosil bo'ladi. Sekin va tez neytronlar bor, chunki atom yadrosi parchalanishi uchun bu zarralar ma'lum tezlikda uchishi kerak.
