химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

. Деление может вызываться и заряженными частицами, но лишь с энергиями, гораздо большими, чем для нейтрона.

13) На каждое деление ядра 236U выделяется в среднем 2.5 нейтрона. Подавляющее большинство из ннх возникает в момент деления, но около 1 % — с запозданием от долей секунды до нескольких мннут. Подобные «запаздывающие» нейтроны обязаны

Ряс. XVI-58. С«чеыия деле- Рис. XVI-59. Энергии нейтронов деления гвви. ныя Ши.

своим происхождением осколочным ядрам. Распределение энергий, возникающих при делении 234U нейтронов, показано на рнс. XVI-59.

14) Процесс деления 23SU может быть в общей форме записан следующим образом:

2ssu + n —^ perj} —„ x + Y + n+v + v

В этом уравнении X и Y обозначают тяжелое и легкое осколочные ядра, а п, у и v — выделяющиеся при делении нейтроны, у-лучи и антинейтрино. Общая энергия деления тем выше, чем ближе друг к другу массы осколков. В среднем она составляет 180 мэв, которые распределяются между отдельными продуктами деления примерно следующим образом:

Продукты деления X Y п у v

Энергия, мае 67 95 6 б 6

Последующий радиоактивный распад осколков дает в сумме еще около 15 мэв (яз которых треть приходится на долю антинейтрино).

15) Так как 1 эв при температурном пересчете соответствует 11600 град, по средней

энергии осколков можно оценить создаваемую ими «кинетическую» температуру. Получается, что непосредственно в зоне деления она составляет 900 миллиардов градусс-1.

Если допустить, что концентрации^сколков такова же, как молекул идеального газа

прн обычных условиях, то в зоне деления создается давление около 2 миллиардов

атмосфер. Реальные значения и температуры, и давления должны быть гораздо ниже

(нз-за относительно малой концентрации осколков и их неподчинения законам идеальных газов). Однако онн все же очень велики (по ориентировочным данным — 50 млн.

град и 1 млн. атм), чем и обусловлен взрывной эффект атомной бомбы.

16) Показанная на рис. XVI-49 схема атомной бомбы предполагает шарообразную

форму заряда в момент взрыва. При налнчнн чистого 23EU его критическая масса ие

превышает нескольких килограммов, а раднус шара — нескольких сантиметров. Если

заряд до такой чистоты не доведен, то его необходимые размеры становятся больше.

«Стандартной» считается первая атомная бомба, эквивалентная 20 млн. т тротила.

Хороший отражатель должен иметь большое сечение рассеивания медленных нейтронов (о"р) при малом сечении их захвата (а3). Помимо графита этим требованиям удовлетворяют, например, металлический бериллий и его окись. Заряд 235U при прочих равных условиях используется для взрыва тем полнее, чем большее время предоставляется развитию лавины (в данном случае важны миллионные доли секунды). Поэтому оболочка атомной бомбы делается из возможно более прочного материала. Мощность такой бомбы ограничена нижним и верхним пределами, так как общая масса 23SU может лежать в интервале между одной и немногими критическими.

коллектор

Z2

17) Схема работы установки для электромагнитного разделения изотопов в большом масштабе — т. н. калютрона — показана иа рнс. XVI-60. Она слагается из источника нонов урана, ускоряющего электрического поля (в котором ионы приобретают большие скорости), мощного магнитного поля (в котором ноны движутся по щелЬ / полуокружностям с радиусами, зависящими от их масс) и приемной системы. На установку электромагнитного разделения подавался материал, предварительно обогащенный 235U при помощи термодиффузин UF6.

18) Эффективное сечение захвата изотопом 23SU медленного нейтрона (оа) в общем обратно пропорционально его энергии (илн скорости), причем исчисляется единицами барнов нли нх долями. Однако в узкой области энергий нейтрона около 5 эв

оно резко возрастает до нескольких тысяч барнов. Такое избирательное поглощение ядрами частиц определенных энергий наблюдается довольно часто и носит название резонансного поглощения. Существование резонансных энергетических уровней прямо указывает на наличие определенных закономерностей во внутренней структуре атомных ядер.

19) Определяющее значение для проектирования, пуска и последующей работы

ядерного реактора имеет величина т. н. коэффициента размножения (*'). Под последним понимается отношение числа вызывающих деление нейтронов на данной стадии

процесса к их числу на его предыдущей стадии.

Так как деление ядра вызывается одним поглощенным нейтроном, а выделяется при делении в среднем 2,5 нейтрона, максимально мыслимое значение k составляет 2,5. Однако такая величина возможна лишь при полном отсутствии потерь нейтронов вследствие их выхода из реактора илн захвата ядрами без последующего деления. В действительности эти потерн настолько велики, что практически удается получать значения k, лишь немногим превышающие единицу (опробованный 2 декабря 1942 г. первый реактор имел максимальное значение k = 1,0006 и мощность 0,5 вт).

Потери иа выход нейтронов могут быть снижены увеличением размеров реактора

и использованием отражателя, а захват нейтронов различными посторонними ядрами— высокой чистотой графита и урана. Сложнее обстоит дело с захватом нейтронов

без последующего деления ядрами 23flU, которые в интервале энергий нейтрона от

1 Мэв до 5 эв имеют ряд резонансных уровней с очень высокими значениями Оа. Так

как энергии почти всех выделяемых при делении нейтронов выше 5 эв

(рис. XVI-59), а содержание в 140 раз больше, чем ^U, реактор из чистого природного урана вообще не мог бы работать.

Из изложенного следует, что для обеспечения возможности пуска реактора (т. е. значения k > 1) необходимо добиться замедления нейтронов до энергий ниже 5 эв без существенного захвата их ядрами. Это и достигается размещением урановых стержней в толще графита: замедляясь при переходе от одного стержня к другому, нейтроны не встречают по пути ядер 238U, а уже замедленные до энергий ниже 5 эв нейтроны поглощаются сравнительно мало (для тепловых нейтронов о» = 2,7).

В отличие от ши (рис. XVI-58) ядра 236U способны делиться при поглощении нейтронов всех энергий. Однако деление вызывает не каждый поглощенный нейтрон, так как первоначально образующиеся метастабильные ядра стабилизуются иногда путем испускания \-луча. Вероятность и деления, и простого захвата возрастает по мере снижения энергии нейтронов (при их тепловых скоростях од = 580, а Оз — ПО бар-иов).

20) Реакционное пространство урано-графнтовых реакторов обычно имеет форму

куба со стороной от единиц до десятков метров (рис. XV1-51). Размеры могут быть

тем меньше, чем выше достижимое без учета объемного фактора значение k, т. е. чем

чнще исходные материалы, лучше отражатель, рациональнее распределение стержней

в массе графита и т. д. С другой стороны, размеры должны быть тем больше, чем

выше желательная мощность реактора.

Мощность эта определяется числом делений за единицу времени в условиях нормальной работы реактора (k » 1). Так, при 3-10,в делениях в секунду, т. е. суточном делении одного грамма ядер (из которых до 3% падает на M'U), реактор имеет мощность около 1 Мет и производит примерно 1 г плутонии за сутки. Современные промышленные реакторы имеют мощности в сотни Мет.

21) Деление каждого грамма ядер сопровождается образованием почти такого же

количества осколков, многие из которых обладают большими сечениями захвата тепловых нейтронов (например, l49Sm при выходе около 1,4% имеет значение о. *= 40000

барнов, т. еА примерно в 70 раз большее, чем ад для Я5и). Тем самым в процессе работы реактора его первоначальное значение * непрерывно снижается. Компенсировать

это (для сохранения постоянной мощности) можно путем выдвигания регулирующих

стержней, однако лишь до тех пор, пока максимальное значение k ие станет меньше

единицы.

Основной мерой борьбы с загрязнением реактора осколками является заделка урановых стержней в алюминиевые обкладки (с достаточно частой сменой стержней). Не пропуская осколки в толщу графита, слой алюминия вместе с тем предохраняет уран от коррозии при

страница 238
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
компьютер напрокат
Рекомендуем фирму Ренесанс - profi@hobby- быстро, качественно, недорого!
кресло ch хром
Самое выгодное предложение в KNSneva.ru: смартфоны и цены - офис в Санкт-Петербурге, ул. Рузовская, д.11

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)