"Жанғыш және жарылғ ...

1.     Ядролық жарылыстар

2.     Ядролық энергияның бөлінуінің физикалық негіздері

 Қазіргі уақытта белгілі химиялық элементтердің барлығы ядролық трансформация қабілеттерін тұрақты және радиоактивті деп бөлуге болады.

Радиоактивтілік – бір химиялық элементтің ядросын екінші бір химиялық элементтің ядросына өздігінен өзгерту қабілеті. Жасанды жолмен алынған 40-тан астам табиғи элементтер мен 1200-ге жуық радионуклидтер радиоактивті қасиетке ие. Олардың барлығы дерлік тиесілі

ауыр химиялық элементтер, яғни олар периодтық кестенің соңында.

Ауыр ядролардың бөліну реакциясы алғаш рет ашылды,

ядроішілік энергияның үлкен көлемінің бөлінуімен бірге жүреді. Өйткені ауыр ядролардың бір нуклонындағы байланыс энергиясы орташа ядроларға қарағанда шамамен 1 МэВ аз. Сондықтан ауыр ядроны (мысалы, уранды) периодтық жүйенің ортасынан элементтердің екі ядросына бөлгенде (8.1-сурет).

шамамен 200 МэВ артық энергия бөлінеді.

Ауыр ядролардың ыдырауы кезінде орасан зор кинетикалық энергияға ие бөліну фрагменттерімен қатар негізгі радионуклидтің көрші ядроларының ыдырауын тудыруы мүмкін бірнеше нейтрондар бөлінеді (8.1-сурет). Өз кезегінде, олардың бөлінуі кезінде пайда болған нейтрондар ыдырау материалының қосымша атомдарының бөлінуіне әкелуі мүмкін – реакция тізбекті.

Нейтрондардың бөліну фактісінің ашылуы және тізбекті реакцияның жүзеге асуы орасан зор ядролық энергия алуға және оны практикалық мақсатта пайдалануға мүмкіндік берді. Тізбекті реакция принципі атом бомбасының негізі болды, оны өндіру үшін шағын изотоп қолданылды.

уран 235U немесе жасанды плутоний изотопы 239Pt.

Дегенмен, тізбекті реакция белгілі бір жағдайларда ғана дами алады, атап айтқанда, радиоактивті материалдың мөлшері белгілі бір минималды мәннен асуы керек. Аз мөлшерде уран немесе плутоний болған кезде пайда болған нейтрондар заттан тыс ұшады

басқа ядроларға ену.

Критикалық масса – тізбекті реакция дамуы мүмкін радиоактивті заттың ең аз массасы. 235U үшін критикалық масса шамамен 9 кг құрайды, ол асып кеткенде, протонның көбею процесі соншалықты тез жүреді, бұл тізбекті реакцияға айналады жарылыс.

Атом бомбасында (8.2-сурет) массалары критикалықдан аз таза уран 235U немесе плутоний 239Pt екі бөлігі біріккенде жарылыс болады. Олардың тығыз байланысы үшін қарапайым жарылғыш заттар қолданылады. Бомбаның металл қабығы нейтрондарды шағылыстыруға және ядролық зарядты шашыраңқы уақытқа дейін сақтауға арналған.

заттың маңызды бөлігі реакцияға түседі атом бомбасының жарылысы үлкен көлемдегі энергияның бөлінуімен бірге жүреді, нәтижесінде жарылыс аймағындағы температура мен қысым орасан зор мәндерге дейін артады. Бөлінетін энергия бойынша атом бомбасы ондаған мың тонна тротилге тең. Үлкен энергия бөліну кезінде ғана емес шығарылуы мүмкін ауыр ядролар. Ядроішілік энергияны шығарудың альтернативті жолы бар – жеңіл ядролардың термоядролық синтез реакциясы. Термоядролық синтез – 107 К реттік температурада жүретін екі жеңіл ядроның қосылу реакциясы. Жеңіл ядролардың байланыс энергиясы орташа ядроларға қарағанда әлдеқайда төмен, сондықтан ауырырақ ядроның синтезі кезінде айтарлықтай сома болады. энергия бөлінеді.