Деление ядер урана. Цепная реакция

4. Осуществление цепной реакции деления — это очень сложная техническая задача. В природном уране на долю изотопа урана приходится всего лишь 0,7%; 99,3% — это изотоп урана Вызвать же деление урана при попадании в него нейтрона можно только у изотопов с массовым числом 235. Ядро урана поглощает нейтрон, а деление не происходит.

5. Очень важной особенностью урана-235 (как и некоторых других тяжёлых элементов) является тот факт, что эти ядра с наибольшей вероятностью делятся под действием медленных нейтронов, т. е. нейтронов с очень маленькой кинетической энергией. При делении же ядер образуются быстрые нейтроны. Если быстрые нейтроны замедлить, то цепная ядерная реакция продолжится. Графит, обычная и тяжёлая вода могут замедлить быстрые нейтроны, практически не поглощая их. Подобные вещества называют замедлителями нейтронов.

6. Обязательным условием осуществления цепной реакции является то, что масса урана должна быть определённой. Если масса урана невелика, то нейтроны могут пролететь через урановый образец, не попав ни в одно из ядер.

Минимальную массу урана, необходимую для осуществления цепной реакции, называют критической массой.

Для урана-235 критическая масса равна примерно 50 кг. Зная плотность урана, можно определить примерный размер образца, в котором начнётся цепная реакция: это шар радиусом 9 см.

Превышение критической массы означает увеличение числа нейтронов, что в итоге приводит к возникновению неуправляемой цепной реакции, или, проще говоря, к ядерному взрыву. На этом основан принцип действия ядерной бомбы.

7. Управляемая цепная реакция деления ядер осуществляется в специальных технических устройствах, которые называют ядерными реакторами.

На фотографии (рис. III на форзаце) показана центральная часть (активная зона) ядерного реактора. Среди стержней есть замедлители, управляющие стержни и стержни, в которых размещают ядерное горючее.

Вопросы для самопроверки

1. Какой процесс называют делением ядер?

2. Каков механизм деления ядер урана ?

3. Что такое цепная ядерная реакция? Чем она отличается от обычной ядерной реакции?

4. С какой целью используют замедлители нейтронов?

5. Что называют критической массой? Почему цепная реакция не произойдёт, если масса урана меньше критической?

6. В чём состоит принципиальное отличие управляемых ядерных реакций от неуправляемых?

<<< К началу