reacción nuclear en cadena. Condiciones de la reacción en cadena nuclear

La teoría de la relatividad dice que la masa – es una forma especial de energía. De esto se deduce que es posible convertir la masa en energía y la energía en masa. En el nivel intraatomic, tales reacciones se llevan a cabo. En particular, algunos de la masa del núcleo atómico bien puede convertirse en energía. Esto sucede de varias maneras. En primer lugar, el núcleo puede dividirse en una serie de núcleos más pequeños, esta reacción se denomina "el colapso". En segundo lugar, los núcleos más pequeños pueden conectarse fácilmente a hacerse más grandes – esta reacción de síntesis. En el universo, tales reacciones no son infrecuentes. Baste decir que la reacción de fusión – una fuente de energía para las estrellas. Pero la reacción de descomposición utilizado por la humanidad para reactores nucleares, como la gente ha aprendido a controlar estos procesos complejos. Pero lo que es una reacción nuclear en cadena? Cómo manejarlo?

¿Qué ocurre en el núcleo de un átomo

reacción en cadena nuclear – un proceso que se ejecuta en las colisiones de las partículas elementales o núcleos con otros núcleos. ¿Por qué es una "cadena"? Este conjunto de reacciones nucleares individuales secuenciales. Como resultado de este proceso se produce un cambio de nucleon estado cuántico y la composición en el núcleo, aparecerá incluso nuevas partículas – productos de la reacción. reacción en cadena nuclear, la física de las cuales le permite explorar los mecanismos de interacción de los núcleos con los núcleos y partículas – el principal método para la producción de nuevos elementos e isótopos. Con el fin de entender la reacción en cadena, hay que tratar primero con el single.

Lo que se necesita para la reacción

Con el fin de poner en práctica dicho proceso, como la reacción en cadena nuclear, es necesario para reunir las partículas (básicos y nucleones dos núcleos) a la distancia de radio de interacción fuerte (aproximadamente un Fermi). Si las distancias son grandes, la interacción de partículas cargadas es puramente Coulomb. En la reacción nuclear, en cumplimiento con todas las leyes: conservación de la energía, el momento de impulso, carga bariónica. reacción nuclear en cadena se denota por los símbolos a, b, a, d. Símbolo A representa un núcleo de partida, b – la partícula incidente, con – un nuevo partículas emitidas, y d indica el núcleo resultante.

la energía de la reacción

La reacción nuclear en cadena puede tener lugar tanto con la absorción y liberación de energía, que es igual a la diferencia de masa de las partículas después de la reacción y antes de que. La energía absorbida determina la energía cinética mínimo de una colisión, un llamado umbral de reacción nuclear en el que puede fluir libremente. Este umbral depende de las partículas que participan en la interacción, y de sus características. En la etapa inicial, todas las partículas están en un estado cuántico predeterminado.

reaccionar

La principal fuente de partículas cargadas que bombardean el núcleo es el acelerador de partículas, que permite que los haces de protones, iones pesados y núcleos ligeros. neutrones lentos producen mediante el uso de reactores nucleares. Para la fijación de las partículas incidentes cargado se puede utilizar varios tipos de reacciones nucleares – tanto la síntesis y la descomposición. La probabilidad de ellos depende de los parámetros de las partículas que chocan. De esta probabilidad se asocia dicha característica, la sección transversal de la reacción – el valor del área efectiva que caracteriza el núcleo como un objetivo para las partículas incidentes y que es una medida de la probabilidad de partículas que entra en el núcleo e interactuar. Si la reacción se asistió a partículas con un valor de espín distinto de cero, la sección depende directamente de su orientación. Desde la parte posterior de las partículas entrantes no están orientados completamente al azar, y más o menos ordenada manera, todos los corpúsculos están polarizados. Caracterización cuantitativa de la escisión orientada describe el vector de polarización.

El mecanismo de reacción

¿Qué es una reacción nuclear en cadena? Como ya se ha mencionado, es una secuencia de reacciones simples. Los detalles de la partícula incidente y su interacción con el núcleo dependen de la masa, carga, una energía cinética. Interacción determinado por el grado de libertad de los núcleos, que se excitan cuando una colisión. Obtener el control de todos estos mecanismos permite un proceso tal como la reacción en cadena nuclear controlada.

reacciones directas

Si una partícula cargada que incide en el núcleo blanco, justo lo toca, la duración de la colisión todavía es necesario superar la distancia del radio nuclear. Esta reacción nuclear se llama directa. Una característica común de todas las reacciones de este tipo es el inicio de un pequeño número de grados de libertad. En este proceso, después de la primera partícula de colisión tiene todavía suficiente energía para superar la atracción nuclear. Por ejemplo, tales interacciones, ya que la dispersión inelástica de neutrones, cobran de cambio, y son rectas. La contribución de tales procesos en la característica de llamada "sección transversal total" bastante miserable. Sin embargo, la línea de distribución de producto que pasa reacción nuclear para determinar la probabilidad de emisión del ángulo de la dirección del haz, números cuánticos de selectividad poblado estados y para determinar su estructura.

emisión de pre-equilibrio

Si la partícula no sale del ámbito de la cooperación nuclear después de la primera colisión, que estará involucrado en una cascada de colisiones sucesivas. Esto es en realidad exactamente lo que se llama la reacción nuclear en cadena. Como resultado, tal situación, la energía cinética de las partículas se distribuye entre las partes componentes del núcleo. El mismo estado del núcleo gradualmente será mucho más complicado. Durante este proceso en algún nucleon o clúster conjunto (grupo de nucleones) la energía puede ser enfocada, es suficiente para la emisión de un nucleón del núcleo. Además relajación dará lugar a un equilibrio estadístico y la formación de un núcleo compuesto.

reacciones en cadena

¿Qué es una reacción nuclear en cadena? Esta secuencia de sus partes constituyentes. Es decir, múltiples reacciones nucleares individuales consecutivos causados por partículas cargadas aparecen como productos de reacción en los pasos anteriores. Lo que se llama una reacción nuclear en cadena? Por ejemplo, la fisión de núcleos pesados, cuando múltiples eventos de fisión iniciado obtienen mediante anterior decae neutrones.

Características de una reacción nuclear en cadena

Entre todas las reacciones químicas que recibió cadena de distribución amplia. Las partículas con conexiones no utilizadas cumplen el papel de los radicales libres o átomos. En este proceso, como la reacción en cadena nuclear, el mecanismo de su curso proporcionar neutrones que tienen la barrera de Coulomb y excitan el núcleo de la absorción. Si el medio de partícula aparece necesario, hace que una cadena de transformaciones posteriores, que seguirán a escisión de la cadena debido a la pérdida de las partículas portadoras.

¿Por qué portador perdido

Sólo hay dos razones para la pérdida de partículas portadoras reacciones en cadena continuos. La primera es la absorción de las partículas sin proceso de emisión secundaria. El segundo – dejando las partículas dentro del alcance de la sustancia que soporta el proceso de la cadena.

Hay dos tipos de procesos

Si la unidad nace portador únicamente de partículas en cada reacción en cadena de período, entonces este proceso puede ser llamado no ramificado. No puede conducir a la liberación de energía a gran escala. Si hay muchas partículas de vehículo, se denomina una reacción ramificada. ¿Qué es una reacción nuclear en cadena con ramificación? Una recibida en el acto previo de partículas secundarias continúan comenzado antes de la cadena, pero los otros va a crear nuevas reacciones que también se ramifican. Con este proceso estará compitiendo procesos conducen a la rotura. La situación resultante dará lugar a un fenómeno marginal crítica y específica. Por ejemplo, si la continuidad de más de puramente nuevas cadenas, la reacción de auto-soporte es imposible. Incluso si excita su artificialmente introducir en el deseado medio número de partículas, el proceso aún se desvanecerá en el tiempo (por lo general bastante rápidamente). Si el número de nuevas cadenas superará el número de roturas, la reacción en cadena comenzará a extenderse por todo el material.

estado crítico

Una región crítica se separa estados de condición de reacción en cadena autosostenida materia avanzada y la región en la que esta reacción no es posible en absoluto. Este parámetro se caracteriza por la igualdad entre el número de nuevos circuitos y el número de posibles roturas. Como la presencia del estado crítico de soporte libre de partícula es el elemento principal en una lista como "condiciones de la reacción en cadena nuclear." El logro de esta condición puede ser determinada por un número de posibles factores. La división de núcleo de elementos pesados es excitado por un solo neutrón. Como resultado de este proceso, como una reacción en cadena de fisión nuclear, hay más neutrones. En consecuencia, este proceso puede producir ramificado reacción en la que los portadores y los neutrones actuarán. En el caso donde la tasa de neutrones captura sin (tasa de pérdida) división o salidas serán compensados partículas de soporte de reproducción de velocidad, la reacción en cadena procederá en un modo estacionario. Esta ecuación describe el factor de multiplicación. En caso de que sea igual a la unidad anteriormente. En la energía nuclear debido a la introducción de retroalimentación negativa entre la tasa de liberación de energía y el factor de multiplicación se puede realizar el control de reacciones nucleares. Si esta relación es mayor que uno, entonces la reacción se desarrolle de manera exponencial. reacción en cadena descontrolada utilizado en armas nucleares.

reacción nuclear en cadena en el sector energético

La reactividad del reactor se determina por un gran número de procesos que tienen lugar en su zona activa. Todas estas influencias se determinan por el llamado coeficiente de reactividad. Influencia de los cambios de temperatura de barras de grafito, refrigerantes o reactividad de uranio del reactor y la intensidad del proceso de percolación, tales como una reacción en cadena nuclear, caracterizadas por el coeficiente de temperatura (para el refrigerante, uranio, de grafito). También hay una dependencia de las características de potencia, de acuerdo con los indicadores barométricas de parámetros de vapor. Para mantener la reacción nuclear en el reactor es necesario, convertir un elemento en otro. Para esto es necesario tener en cuenta las condiciones de flujo de la reacción en cadena nuclear – la presencia de una sustancia que es capaz de dividir y asignar a sí mismos de la desintegración de un número de partículas elementales que, como consecuencia, hará que el resto de los núcleos de división. Como sustancia de este tipo se utiliza a menudo uranio-238, uranio-235, el plutonio-239. Durante el paso de la cadena nuclear isótopos de reacción de estos elementos se desintegrarán y formar otros dos o más sustancias químicas. En este proceso, se emite la llamada rayos gamma "gamma", una liberación de energía intensiva, se forman dos o tres neutrones actos capaces de continuar la reacción. Distinguir entre neutrones lentos y rápidos, porque para el núcleo del átomo desintegrado, estas partículas deben volar a una velocidad determinada.