Реакция деления ядер. Жизненный цикл нейтронов
n A
n E2
n
n A A+1 g
 |
A
Нужно отметить, что реакция неупругого рассеяния происходит лишь при определенных значениях энергии нейтрона (Eпор » 0,1 МэВ), в то время как энергия упругого рассеяния возможна всегда.
Значение реакции рассеяния в ядерной энергетике трудно переоценить, поскольку именно на ней основаны системы замедления нейтронов в реакторе. В качестве веществ-замедлителей обычно используют тяжелую и легкую воду, графит.
2.3.2 Реакция поглощения (захвата)
Данная реакция играет важную роль в физике реактора, поскольку она является конкурирующей по отношению к реакции деления.
g
n A A+1
A+1
В результате нейтрон выбывает из цепной реакции. sc зависит от энергии нейтрона и от массового числа A. В области тепловых нейтронов сечение подчиняется закону sc(E) обратно пропорционально скорости нейтрона v (или квадратному корню из E). При увеличении энергии нейтрона начинается резонансная область, в которой sc имеет множество максимумов и минимумов.
2.4 Реакция деления ядер
Данная реакция наиболее специфична для ЯР. Схематично эту реакцию можно представить так:
2.4.1 Общая схема реакции деления
n
A1 gоск
n A A+1 gмгн b
u
n n A2 gоск
n b
u
Под действием нейтрона ядро тяжелого элемента делится на две части (осколка) отношение масс которых обычно (для часто используемых элементов) близко к 95/140. Нуклиды, которые делятся нейтронами - это тяжелые нуклиды. Некоторые из них делятся тепловыми нейтронами: U235, Pu239, Pu241 (в природе встречается только U235, содержание которого в естественном U238 составляет 0.714%). Другие нуклиды, например, естественный уран, делятся только быстрыми нейтронами. Вообще говоря, процесс не протекает по строгой схеме, поскольку существует много вариантов деления на различные осколки.
2.4.2 Энергетический баланс реакции деления
Рассмотрим энергетический баланс реакции деления.
Пусть Eнач = 0.025 эВ - средняя энергия теплового движения при 200 С. Тогда Eвыдел= 200 МэВ.
| продукт реакции | вид получаемой энергии | E, МэВ |
|
Кинетическая энергия осколков | тепло | 167 |
|
Кинетическая энергия g | тепло | 6 |
|
Кинетическая энергия n | тепло | 5 |
|
Кинетическая энергия b | тепло | 8 |
|
Кинетическая энергия u | энергия теряется | 12 |