Төшнең бүленүе

Төшнең бүленүе
... хөрмәтенә аталган	Деление прокариотических клеток[d]
Ачыш датасы	декабрь 1938
Төшнең бүленүе Викиҗыентыкта

Уран-235 бүленүе процессы

Төшнең бүленүе — атом төшенең ике (кайчакта өч) якынча тигез массалы төшкә бүленү процессы, шушы калган кисәкләр төш китекләре дип аталалар.

Уран-235 чылбырлы төш реакциясе

Уран төшенең бүленүе

Бүленү нәтиҗәсендә бүтән китекләр дә хасил була алалар: җиңел төшләр (күбесенчә альфа-кисәкчекләр), нейтроннар һәм гамма-квантлар.

Үзеннән-үзе була торган (спонтан) бүленү һәм мәҗбүр бүленү (бүтән кисәкчекләр, күбесенчә нейтроннар белән тәэсирләшү нәтиҗәсендә хасил булган) бар.

Авыр төшләрнең бүленүе — экзотермик процесс, аның нәтиҗәсендә зур энергия чыгарыла, ул китекләрнең кинетик энергиясе һәм нурланыш төрендә таратыла.

Төшләрнең бүленүе төш реакторында һәм төш коралында энергия чыганагы була.

Тарих

1932 елда Джеймс Чедвик нейтронны ачканнан соң, нейтроннар төшләр белән тәэсирләшүе тикшерелә башлый. Шул ук елны АКШта Эрнест Лоуренс беренче циклотронны ясый, ә Англиядә Джон Кокрофт һәм Эрнест Уолтон төшләрне бүлерлек беренче протоннар тизләткечен төзиләр.

1934 елда Ирен Кюри һәм Фредерик Жолио ясалма радиоактивлыкны ача.

1934 елда Энрико Ферми хезмәткәрләр белән төрле элементларны нейтроннар белән нурландыралар, ләкин бүленү реакцияләрен аңлата алмыйлар.

Тик 5 елдан, 1939 елда Отто Һан һәм Фриц Штрассман төшләрнең бүленүе куренешен ачалар.

Бүленү күренеше

Төшнең башлангыч халәте потенциаль энергиясе китекләрнең массаларыннан зуррак булган очракта, бүленү процессы бара.

Авыр төшләрнең чагыштырма энергиясе аларның массалары артуы белән кимегәнгә күрә, бүленү шарты А > 90 масса саны белән барлык төшләр өчен үтәлә.

Ләкин тәҗрибәләргә караганда хәттә иң авыр төшләр үзеннән-үзе итеп кечкенә ихтималлык белән бүленәләр, димәк бүленүгә каршы ниндидер киртә - бүленү барьеры бар.

Төшләрнең бүленүен тасвирлау өчен берничә модель кулланыла - төшнең тамчы моделе, төшнең сүрүләре моделе һ.б., ләкин һичбере процессны тулысынча тасвирлый алмый .

Уран-235 термик (әкрен) нейтроннар ярдәмендә бүленгән китекләренең массаларга бүленеше 95 һәм 140 масса саннары белән ике максимумга ия (7% ихтималлыгы).

Зур массалы төш бүленгәндә зур энергия бүленеп чыгарга тиеш. Андый төш бүленгәндә берничә ирекле нейтрон да чыга, чөнки зур массалы төшләрдә нуклоннарның барлык нуклоннарга чагыштырмасы аз массалы төшләрнекенә караганда зуррак.

Шуңа күрә хасил булган китекләрдә артык нейтроннар була. Бу нейтроннарның күбесе шунда ук (10⁻¹⁴ с эчендә) атылып чыга, ә 0,75% нейтроннар 0,09-60 секундка соңрак чыга (соңаручы нейтроннар).

Уртача, һәр төш бүленгәндә, 2,5 нейтрон чыга, ләкин аннан соң китекләрдә артык нейтроннар кала. Шуңа күрә ул китекләр үзләре дә радиактив булалар һәм бета-таркалуга дучар булып, гамма-фотоннар нурландыралар.

$${}_{92}^{235}\mathrm {U} +{}_{0}^{1}n\rightarrow {}_{36}^{92}\mathrm {Kr} +{}_{56}^{141}\mathrm {Ba} +3~{}_{0}^{1}n$$

Кайбер бүтән төшнең бүленүе мисаллары:

${}_{\ 94}^{239}\mathrm {Pu} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} \to {}_{\ 56}^{144}\mathrm {Ba} +{}_{38}^{94}\mathrm {Sr} +2\ {}_{0}^{1}\mathrm {n}$

${}_{\ 94}^{239}\mathrm {Pu} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} \to {}_{\ 51}^{130}\mathrm {Sb} +{}_{\ 43}^{107}\mathrm {Tc} +3\ {}_{0}^{1}\mathrm {n}$

Бүленү энергиясе

Авыр төшнең бүленүе нәтиҗәсендә якынча 200 МэВ чыгарыла, аның 80% ын бүленү китекләренең кинетик энергия тәшкил итә, энергиясенең калган өлеше нейтроннар, гамма-квантлар, бета-кисәкчекләр һәм нейтрино арасында бүлешә.

Уран-235 1 граммы өчен бер бүленүдә җылылыкка киткән энергия (1 Мэв):

5×10²³МэВ = 1,94×10¹⁰кал = 8,1×10¹⁰Дж = 22,5 МВт·ч ≈ 1 МВт·тәүлек

Китекләрнең, фотоннарның, нейтроннарның энергиясе бик тиз җылылыкка әйләнә. Бета-таркалыш энергиясе (7%) озак вакыт эчендә чыгарыла, ул калдык энергия чыгару дип атала һәм туктатылган реакторда чыгарыла, ләкин бер тәүлектән 75% ка кими.

Реакторның файдаланылган төш ягулыгы зур радиоактивлыкка һәм калдык энергия чыгаруга ия, һәм берничә ел эчендә махсус бассейнда суына.

Төшнең бүленүе энергиясенең бүленеше, МэВ:

Төш	Китекләрнең кинетик энергиясе	Тиз гамма-квантларның энергиясе	Соңаручы гамма-квантларның энергиясе	Нейтроннар энергиясе	Бета кисәкчекләр энергиясе	Антинейтрино энергиясе	Барлык энергия
233U	160,5	7,0	7,0	5,0	9,0	10	198,5
235U	166,0	7,2	7,2	4,9	9,0	10	204,1
239Pu	171,5	7,0	7,0	5,8	9,0	10	210,3

Төшнең бүленү энергиясе төш реакторында һәм төш коралында кулланыла.

Әдәбият

• Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 512 с.
• Тимеркәев Б.А., Галимов Д.Г., Даутов Г.Ю. "Физика" (җылылык нурланышы, квант физикасы, физик статистика, каты җисем физикасы, атом төше физикасы). Нәшрият: КДТУ нәшрияты, 2002 ел.
• Камерон И. Ядерные реакторы. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 320 с.
• Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 352 с.
• К. Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика. — 5-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — Т. 1. Физика атомного ядра. Ч. I. Свойства нуклонов, ядер и радиоактивных излучений. — 376 с. — ISBN 5-283-04080-1.
• К. Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика. — 5-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — Т. 1. Физика атомного ядра. Ч. II. Ядерные взаимодействия. — 320 с. — ISBN 5-283-04081-X.
• Cyriel Wagemans. The Nuclear Fission Process. — 1-е изд. — CRC Press, 1991. — 608 p. — ISBN 978-0849354342.