70. Ядерные реакции и условия их протекания. Энергетический выход ядерных реакций. Механизм ядерных реакций. Ядерная реакция на нейтронах.

Ядерной реакцией называется превращение исходного атомного ядра при взаимодействии с какой-либо частицей в другое ядро, отличное от исходного. условно ядерная реакция записывается в виде: А+В=С+Д, где А исходное ядро, В бомбардирующая частица, С - испускаемая частица, Д ядро-продукт. Общим признаком ядерной реакции и радиоактивного распада является превращение одного атомного ядра в другое. Но радиоактивный распад происходит самопроизвольно, без внешнего воздействия, а ядерная реакция вызывается воздействием бомбардирующей частицы. Выход ядерной реакции. Ядерные реакции бывают двух типов. При одних реакциях происходит выделение энергии, на другие требуется затратить энергию. Используя закон взаимосвязи массы и энергии, можно по разности масс частиц, вступающих в реакцию, и масс частиц, являющихся продуктами ядерной реакции, найти изменение энергии системы частиц:

Если сумма масс исходного ядра и частиц, вступающих в ядерную реакцию, больше суммы масс ядра-продукта и испускаемых частиц, т.е. разность масс положительна, то энергия выделяется (экзотермическая). Отрицательный знак разности масс свидетельствует о поглощении энергии (эндотермическая реакция). Энергия, освобождающаяся при ядерной реакции, называется выходом ядерной реакции, в миллионы раз превосходящую выход энергии при химических реакциях.

Механизм ядерных реакций. Согласно представлениям, развитым впервые Н. Бором, ядерные реакции при не очень высоких энергиях бомбардирующих частиц протекают в два этапа. Сначала происходит поглощение частицы ядром и образование возбужденного ядра. Энергия распределяется между всеми нуклонами ядра, на долю каждого из них при этом приходится энергия, меньшая удельной энергии связи, и они не могут покинуть ядро. Нуклоны обмениваются между собой энергией, и на одном из них или на группе нуклонов может сконцентрироваться энергия, достаточная для преодоления сил ядерной связи и освобождения из ядра. Таким образом, испускание частицы ядром происходит подобно испарению молекулы с поверхности капли жидкости. Промежуток времени от момента поглощения ядром первичной частицы до момента испускании вторичной частицы составляет примерно с. При любых ядерных реакциях соблюдаются законы хранения энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда.

Деление тяжелых атомных ядер. В 1934 г. Ф. Жолио - Кюри высказал предположение о возможности использования энергии ядерных реакций в практических целях, если удастся осуществить ядерные реакции. Эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение. Частицами, способными к осуществлению цепных реакций, оказались нейтроны. Т.к. они не обладали зарядом, следовательно имели возможность войти внутрь ядра, не испытывая кулоновского отталкивания. Нейтрон, оказавшись внутри ядра, занимал там определенное место, из-за чего ядро увеличивалось в размере и ядерные силы, не рассчитанные на новый размер ядра, не выдерживали возросшее давление, и ядро начинало делиться. Для деления удобно использовать медленные нейтроны, т.к.. быстрые нейтроны могли просто проскочить сквозь ядро, не дав возможность ядру разделиться т.к. время действия нейтрона было слишком мало для процесса деления.