double arrow

Деление тяжелых ядер


Наиболее удобной теорией, подходящей для объяснения деления ядер является капельная модель, согласно которой ядро – это капля с плотностью , где между нуклонами действуют поверхностные и кулоновские силы. При сообщении энергии ядро деформируется. В капле действуют силы поверхностного натяжения, которые стремятся сохранить форму и силы кулоновского расталкивания, которые стремятся к растягиванию ядра. Поверхностные силы стремятся вернуть ядро в начальное состояние, с другой стороны кулоновская энергия растет и за одно увеличивается среднее расстояние между протонами. Таким образом, поверхностное натяжение препятствует, а кулоновское отталкивание способствует делению. Т.к. мы проводим аналогию с каплей, оценим силы, действующие в ней.

Для малых деформаций нетрудно подсчитать . Сила , где - поверхностное натяжение; R= – радиус ядра.

А кулоновская сила отталкивания .

Очевидно, что величиной определяющей способность ядер к делению будет отношение или , Тогда . Отсюда . Следовательно: . Из критических соображений: . Следовательно, сферическая капля устойчива если .

Но существуют стабильные ядра, у которых и это говорит от том что требуется добавочная энергия для того чтобы произошло деление. Если исследовать изменение потенциальной энергии при деформации капли, то получим




Из графика видно, что начальная часть кривой соответствует деформации сферы до какого - то . Вблизи значения расстояние между центрами осколков характеризует половинный объем в момент деления. Дальше кривая спадает и потенциал взаимодействия отклоняется от закона Кулона.

Анализ показывает, что существующий порог соответствует энергии активации, следовательно, если энергия возбужденного ядра окажется меньше критической величины, которая называется энергией активации, то деформация не приведет к разрушению ядра.

Рассмотрим процесс, который происходит в природном уране – это смесь изотопов (0,70%) и (99,5%). Эти ядра ведут себя по-разному. Внешний нейтрон сообщает , а делится составное ядро. Энергия возбуждения определяется

Эксперимент же дает следующее:

Энергия активации, необходимая для

Сравнение этих данных показывает, что делится, если нейтрон вносит энергию 1,6 МэВ, т.е. если он будет быстрым. А для деления нужно 0,3 МэВ и это не зависит от его кинетической энергии. Значит, первый нейтрон играет роль спички, для сгорания которой требуется время - равное времени захвата нейтронов.

Энергия n в акте деления составляет 1 МэВ, но это мало для деления и достаточно для деления , что будет убирать нейтроны. Для устранения этих трудностей нужно:

1. Уменьшить содержание ;

2. Замедлить нейтроны, так чтобы они проскакивали область резонанса.









Сейчас читают про: