1.3.1 Деление ядер и управляемая цепная ядерная реакция

Для ядерной энергетики наибольший интерес представляет реакция деления ядер нейтронами, так как в этом случае удается осуществить не­прерывную или, как ее обычно называют, цепную управляемую реак­цию деления.

Дело в том, что при каждом акте деления ядра испускаются два или три нейтрона (в среднем для ²³⁵U 2,5 ± 0,1), которые, в свою очередь, могут вызывать деление других ядер. Каждый из испускаемых при делении ядер нейтронов обладает значительной энергией (в среднем около 2 МэВ), достаточной для деления всех изотопов урана (²³³U, ²³⁵U, ²³⁸U), а также ²³²Th и ²³⁹Рu. Вместе с тем было установлено, что если эти нейтроны замедлить до тепловой энергии (0,025 - 0,30 эВ), то они с еще большей вероятностью будут делить ядра ²³³U, ²³⁵U и ²³⁹Рu.

Ядро в процессе деления распадается на два осколка, атомные числа которых находятся в пределах от 70 до 165. Наиболее вероятные атомные числа продуктов деления близки к 95 и 140. Типичный пример образова­ния и радиоактивного распада нуклидов, возникающих при делении ядра ²³⁵U, показан на рис. 1.1. Средняя энергия, выделяющаяся при делении одного ядра ²³⁵U, 193 МэВ. Прямые калориметрические измерения дают значения около 175 МэВ =0,775 • 10^-17 кВт • ч. Если учесть, что в 1 грамм - атоме содержится 6,022 - 10²³ атомов (число Авогадро), то энергия, вы­деляющаяся при делении 1 г ²³⁵ U, составит: ~ 1 МВт • сут.

Энергия деления в основном проявляется в виде кинетической энергии осколков. Последние с огромной скоростью разлетаются в разные сто­роны и разогревают среду, в которой они образуются. Использование этого тепла и представляет собой основную цель ядерной энергетики. Ниже приведено примерное распределение энергии, выделяющейся при делении одного ядра ^{2 3 5} U, МэВ:

Термины и определения 5

1. Основы ядерной физики 7

1.1. Строение атома и атомного ядра 7

1.2. Радиоактивный распад элементов 8

1.2.1 Радиоактивность 8

1.2.2 Превращения атомных ядер 9

1.3. Ядерные реакции 9

1.3.1 Деление ядер и управляемая цепная ядерная реакция 11

1.3.2 Термоядерные реакции 16

2. Основы дозиметрии 17

2.1. Виды ионизирующих излучений 17

2.2. Основные понятия радиоактивности 18

2.2.1 Закон радиоактивного распада 18

2.2.2 Активность 19

2.3. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом 20

2.3.1 Взаимодействие гамма-излучения с веществом 21

2.3.2 Взаимодействие нейтронов с веществом 22

2.3.3 Взаимодействие альфа-частиц с веществом 24

2.3.4 Взаимодействие бета-частиц с веществом 24

2.4. Выбор защитных материалов 25

2.5. Понятия о дозах внешнего и внутреннего облучения 27

2.6. Биологическое действие ионизирующих излучений 28

2.6.1 Радиационная опасность излучений и их источников 30

2.6.2 Острые поражения и отдаленные последствия облучения ионизирующим излучением 31

3. Методы регистрации ионизирующего излучения 33

3.1. Ионизационный метод 33

2.2.1 Ионизационные камеры 34

2.2.2 Газоразрадные счетчики 34

2.2.3 Полупроводниковые детекторы 36

3.2. Сцинтилляционный метод 37

3.3. Люминесцентный метод 38