réaction nucléaire en chaîne. Conditions de la réaction nucléaire en chaîne

La théorie de la relativité dit que la masse – est une forme particulière d'énergie. Il en résulte qu'il est possible de convertir la masse en énergie et de l'énergie en masse. Au niveau intraatomic, ces réactions ont lieu. En particulier, une partie de la masse du noyau atomique peut bien se transformer en énergie. Cela se produit de plusieurs façons. Tout d'abord, le noyau peut se décomposer en un certain nombre de noyaux plus petits, cette réaction est appelée « l'effondrement ». En second lieu, les petits noyaux peuvent facilement se connecter pour obtenir plus – cette réaction de synthèse. Dans l'univers, ces réactions ne sont pas rares. Qu'il suffise de dire que la réaction de fusion – une source d'énergie pour les étoiles. Mais la réaction de décomposition utilisé par l' homme pour les réacteurs nucléaires, que les gens ont appris à contrôler ces processus complexes. Mais ce qui est une réaction nucléaire en chaîne? Comment gérer?

Qu'est-ce qui se passe dans le noyau d'un atome

réaction nucléaire en chaîne – un processus exécuté dans des collisions de particules élémentaires ou des noyaux avec d'autres noyaux. Pourquoi une « chaîne »? Cet ensemble de réactions nucléaires simples séquentielles. En conséquence de ce processus il y a un changement d'état quantique nucléon et la composition dans le noyau, même apparaître de nouvelles particules – produits de la réaction. réaction en chaîne nucléaire, la physique dont vous permet d'explorer les mécanismes d'interaction des noyaux avec les noyaux et particules – la principale méthode pour la production de nouveaux éléments et isotopes. Afin de comprendre la réaction en chaîne, il faut d'abord faire face à la seule.

Ce qui est nécessaire pour une réaction

Pour mettre en oeuvre ce procédé, comme la réaction nucléaire en chaîne, il est nécessaire de réunir les particules (noyau et deux noyaux nucléon) à la distance de rayon d'interaction forte (environ un Fermi). Si les distances sont grandes, l'interaction des particules chargées est purement Coulomb. Dans la réaction nucléaire, en conformité avec toutes les lois: la conservation de l'énergie, le moment de l'élan, la charge baryonique. réaction nucléaire en chaîne est indiquée par les symboles a, b, a, d. Le symbole A représente un noyau de départ, b – la particule incidente, avec – un nouveau particules émises, et d désigne le noyau résultant.

l'énergie de la réaction

La chaîne réaction nucléaire peut avoir lieu à la fois l'absorption et la libération de l'énergie, qui est égale à la différence de masse de particules après la réaction et avant. L'énergie absorbée détermine l'énergie cinétique minimale d'une collision, une réaction nucléaire seuil que l'on appelle dans lequel il peut circuler librement. Ce seuil dépend des particules qui participent à l'interaction, et sur leurs caractéristiques. Au stade initial, toutes les particules sont dans un état quantique prédéterminée.

faire réagir

La principale source de particules chargées qui bombardent le noyau est l' accélérateur de particules, ce qui permet des faisceaux de protons, des ions lourds et des noyaux légers. Les neutrons lents produits par l'utilisation de réacteurs nucléaires. Pour la fixation des incidents particules chargées peut utiliser divers types de réactions nucléaires – à la fois la synthèse et la décomposition. La probabilité d'entre eux dépend des paramètres des particules qui entrent en collision. De cette probabilité est associée à une telle caractéristique, la section transversale de la réaction – la valeur de la surface effective qui caractérise le noyau comme une cible pour les particules incidentes et qui est une mesure de la probabilité de particules entrant dans le noyau et d'interagir. Si la réaction est assisté à des particules d'une valeur de spin non nul, la section dépend directement de leur orientation. Depuis l'arrière des particules entrantes ne sont pas orientées complètement au hasard, et de manière plus ou moins ordonnée, tous les corpuscules sont polarisées. Caractérisation quantitative de l'orientation de filage décrit le vecteur de polarisation.

Le mécanisme de réaction

Qu'est-ce qu'une réaction nucléaire en chaîne? Comme déjà mentionné, il est une suite de réactions plus simples. Les détails de la particule incidente et son interaction avec le noyau dépendent de la masse, la charge, une énergie cinétique. Interaction déterminée par le degré de liberté des noyaux, qui sont excités en cas de collision. La prise de contrôle sur tous ces mécanismes permet un processus comme la réaction en chaîne nucléaire contrôlée.

réactions directes

Si une particule chargée qui frappe le noyau cible, juste la touche, la durée de la collision est toujours nécessaire pour surmonter la distance du rayon nucléaire. Cette réaction nucléaire est appelée directe. Une caractéristique commune pour toutes les réactions de ce type est l'ouverture d'un petit nombre de degrés de liberté. Dans ce processus, après la première particule de collision a encore suffisamment d'énergie pour surmonter l'attraction nucléaire. Par exemple, de telles interactions, comme la diffusion inélastique des neutrons, chargent échange, et sont droites. La contribution de ces processus dans la caractéristique appelée « section totale » tout à fait misérable. Cependant, la ligne de distribution de produit passant réaction nucléaire pour déterminer la probabilité d'émission de l'angle de la direction du faisceau, nombres quantiques états peuplés de sélectivité et de déterminer leur structure.

émission pré-équilibre

Si la particule ne quitte pas le domaine de la coopération nucléaire après la première collision, il sera impliqué dans une cascade de collisions successives. Ceci est en fait exactement ce qu'on appelle la réaction nucléaire en chaîne. En conséquence, une telle situation l'énergie cinétique des particules est répartie entre les parties constitutives du noyau. Le même état du noyau deviendra progressivement beaucoup plus compliqué. Au cours de ce processus à un nucléon ou cluster entier (groupe de nucléons) l'énergie peut être concentrée, il suffit pour l'émission d'un nucléon du noyau. Pour plus de détente se traduira par un équilibre statistique et la formation d'un noyau composé.

des réactions en chaîne

Qu'est-ce qu'une réaction nucléaire en chaîne? Cette séquence de ses éléments constitutifs. -À-dire de multiples réactions nucléaires simples consécutifs causées par des particules chargées apparaissent sous forme de produits de réaction dans les étapes précédentes. Qu'est-ce qu'on appelle une réaction nucléaire en chaîne? Par exemple, la fission des noyaux lourds, lorsque plusieurs événements de fission Initié obtenus par désintègre précédente neutrons.

Caractéristiques d'une réaction nucléaire en chaîne

Parmi toutes les réactions chimiques, il a reçu une large chaîne de distribution. Les particules avec les connexions non utilisées remplissent le rôle des radicaux libres ou des atomes. Dans ce processus, comme la réaction en chaîne nucléaire, le mécanisme de son cours fournissent des neutrons qui ont la barrière Coulomb et excitent le noyau de l'absorption. Si le milieu semble nécessaire particules, il provoque une chaîne de transformations ultérieures, qui continueront à la chaîne en raison de la scission perte des particules porteuses.

Pourquoi perdre porte

Il n'y a que deux raisons pour la perte de particules porteuses de réactions en chaîne continue. La première est l'absorption des particules sans processus d'émission secondaire. Le second – en laissant les particules dans le cadre de la substance qui porte le processus de la chaîne.

Deux types de processus

Si l'appareil est né support uniquement particule dans chaque réaction en chaîne de la période, ce processus peut être appelé non ramifié. Il ne peut pas conduire à la libération d'énergie à grande échelle. S'il y a beaucoup de particules porteuses, il est appelé une réaction ramifiée. Qu'est-ce qu'une réaction nucléaire en chaîne avec branchement? Un reçu dans l'acte précédent de particules secondaires commencé avant la Continuer chaîne, mais les autres vont créer de nouvelles réactions qui se ramifient également. Avec ce processus sera en concurrence des processus conduisent à la rupture. La situation qui en résulte donne lieu à un phénomène critique et marginal spécifique. Par exemple, si la continuité de plus de chaînes purement nouvelles, l'auto-support de réaction est impossible. Même si excitent son introduction artificiellement dans le nombre moyen souhaité de particules, le processus encore fanent avec le temps (en général assez rapidement). Si le nombre de nouvelles chaînes dépassera le nombre de ruptures, la réaction en chaîne commencera à se répandre dans tout le matériau.

état critique

Une région critique est séparée états de condition de la matière de réaction en chaîne auto-entretenue de pointe et la région où cette réaction ne soit pas possible du tout. Ce paramètre est caractérisé par l'égalité entre le nombre de nouveaux circuits et le nombre de ruptures possibles. Comme la présence de l'état critique porteur exempt de particules est l'élément principal dans une liste de « conditions de la réaction nucléaire en chaîne. » La réalisation de cette condition peut être déterminée par un certain nombre de facteurs. La division de noyau de l'élément lourd est excité par un seul neutron. En conséquence de ce processus, comme une réaction en chaîne de fission nucléaire, il y a plus de neutrons. Par conséquent, ce processus peut produire la réaction ramifiés où agissent les transporteurs et les neutrons. Dans le cas où le taux de capture des neutrons sans division ni départs (taux de perte) sera compensée particules de support de reproduction de vitesse, la réaction en chaîne se déroulera dans un mode stationnaire. Cette équation décrit le facteur de multiplication. Dans le cas où il est égal à l'unité ci-dessus. Dans puissance nucléaire en raison de l'introduction de la rétroaction négative entre le taux de libération d'énergie et le facteur de multiplication peut être réalisé le contrôle de réactions nucléaires. Si ce ratio est supérieur à un, puis la réaction se développera de façon exponentielle. réaction en chaîne incontrôlées utilisé dans les armes nucléaires.

réaction nucléaire en chaîne dans le secteur de l'énergie

La réactivité du réacteur est déterminée par un grand nombre de procédés qui se déroulent dans la zone active. Toutes ces influences sont déterminées par le coefficient de réactivité que l'on appelle. Influence des variations de température des barres de graphite, liquides de refroidissement ou de la réactivité de l'uranium du réacteur et l'intensité du processus de percolation, tels que la réaction nucléaire en chaîne, caractérisé par le coefficient de température (pour le fluide de refroidissement, l'uranium, le graphite). Il existe également une dépendance des caractéristiques de puissance, en fonction des indicateurs barométriques de paramètres de vapeur. Pour maintenir la réaction nucléaire dans le réacteur nécessaire, la conversion d'un élément à un autre. Pour cela, il est nécessaire de prendre en compte les conditions d'écoulement de la réaction en chaîne nucléaire – la présence d'une substance qui est capable de se diviser et de se répartir de la désintégration d'un certain nombre de particules élémentaires qui, en conséquence, provoquera le reste des noyaux de division. En tant que telle substance est souvent l'uranium 238, l'uranium 235, le plutonium-239. Lors du passage des isotopes de réaction nucléaire en chaîne de ces éléments se désintègrent et forment deux ou plusieurs autres substances chimiques. Dans ce procédé, il est émis soi-disant « gamma », une dispersion des rayons y d'énergie intensive, sont formés deux ou trois neutrons actes susceptibles de poursuivre la réaction. Distinguer entre les neutrons lents et rapides, parce que, pour le noyau d'un atome désintégré, ces particules doivent voler à une certaine vitesse.