Салыштырмалуулук теориясы массаны энергиянын өзгөчө түрү деп айтат. Мындан массаны энергияга, энергияны массага айландыруу мүмкүн экени келип чыгат. Интраатомдук деңгээлде мындай реакциялар жүрөт. Атап айтканда, атом ядросунун массасынын бир бөлүгү энергияга айланып кетиши мүмкүн. Бул бир нече жол менен болот. Биринчиден, ядро бир нече майда ядролорго ажырай алат, бул реакция "ажыралуу" деп аталат. Экинчиден, кичинекей ядролор оңой биригип, чоңураак ядро түзө алышат - бул синтез реакциясы. Ааламда мындай реакциялар көп кездешет. Биригүү реакциясы жылдыздар үчүн энергиянын булагы экенин айтсак жетиштүү болот. Бирок ажыроо реакциясын адамзат өзөктүк реакторлордо колдонот, анткени адамдар бул татаал процесстерди башкарууну үйрөнүшкөн. Бирок ядролук чынжыр реакциясы деген эмне? Аны кантип башкаруу керек?
Атомдун ядросунда эмне болот
Ядролук чынжыр реакциясы – элементардык бөлүкчөлөр же ядролор башка ядролор менен кагылышып кеткен процесс. Эмне үчүн "чынжыр"? Бул ырааттуу бир ядролук реакциялардын жыйындысы. Бул процесстин натыйжасында баштапкы ядронун кванттык абалынын жана нуклондук курамынын өзгөрүүсү болот, жада калса жаңы бөлүкчөлөр – реакция продуктылары пайда болот. Физикасы ядролордун ядролор жана бөлүкчөлөр менен өз ара аракеттенүү механизмдерин изилдөөгө мүмкүндүк берген ядролук чынжыр реакциясы жаңы элементтерди жана изотопторду алуунун негизги ыкмасы болуп саналат. Чынжыр реакциясынын агымын түшүнүү үчүн адегенде жалгыз реакция менен күрөшүү керек.
Реакция үчүн эмне керек
Ядролук чынжыр реакциясы сыяктуу процессти жүргүзүү үчүн бөлүкчөлөрдү (ядро жана нуклон, эки ядро) күчтүү өз ара аракеттенүү радиусу (бир фермиге жакын) аралыкта жакындатуу зарыл.. Эгерде аралыктар чоң болсо, анда заряддалган бөлүкчөлөрдүн өз ара аракети таза кулондук болот. Ядролук реакцияда бардык мыйзамдар сакталат: энергиянын сакталышы, импульс, импульс, барион заряды. Ядролук чынжыр реакциясы a, b, c, d символдор жыйындысы менен белгиленет. a символу баштапкы ядрону, b кирген бөлүкчөнү, c жаңы чыгуучу бөлүкчөнү жана d пайда болгон ядрону билдирет.
Реакция энергиясы
Ядролук чынжырлуу реакция жутуу менен да, энергиянын бөлүнүп чыгышы менен да жүрүшү мүмкүн, бул реакциядан кийинки жана ага чейинки бөлүкчөлөрдүн массаларынын айырмасына барабар. Жутулган энергия кагылышуунун минималдуу кинетикалык энергиясын аныктайт,ядролук реакциянын босогосу деп аталган нерсе, анда ал эркин бара алат. Бул босого өз ара аракеттенүүгө катышкан бөлүкчөлөргө жана алардын өзгөчөлүктөрүнө жараша болот. Баштапкы этапта бардык бөлүкчөлөр алдын ала аныкталган кванттык абалда болушат.
Реакцияны ишке ашыруу
Ядрону бомбалоочу заряддуу бөлүкчөлөрдүн негизги булагы протондордун, оор иондордун жана жеңил ядролордун нурларын пайда кылган бөлүкчөлөрдүн тездеткичи болуп саналат. Жай нейтрондор ядролук реакторлордун жардамы менен алынат. Заряддалган бөлүкчөлөрдү оңдоо үчүн, синтез жана ажыроо сыяктуу ядролук реакциялардын ар кандай түрлөрү колдонулушу мүмкүн. Алардын ыктымалдыгы кагылышкан бөлүкчөлөрдүн параметрлерине жараша болот. Бул ыктымалдуулук реакциянын кесилиши сыяктуу мүнөздөмө менен байланышкан - ядрону түшкөн бөлүкчөлөр үчүн бутага катары мүнөздөгөн жана бөлүкчө менен ядронун өз ара аракеттенүү ыктымалдыгынын өлчөмү болгон эффективдүү аймактын мааниси. Эгерде реакцияга спини нөлдөн башка бөлүкчөлөр катышса, анда туурасынан кесилиши түздөн-түз алардын ориентациясынан көз каранды. Окуя болгон бөлүкчөлөрдүн спиндери толугу менен туш келди багытталган эмес, бирок аздыр-көптүр иреттелгендиктен, бардык корпускулалар поляризацияланат. Багытталган нур спиндердин сандык мүнөздөмөсү поляризация вектору менен сүрөттөлөт.
Реакция механизми
Ядролук чынжыр реакциясы деген эмне? Жогоруда айтылгандай, бул жөнөкөй реакциялардын ырааттуулугу. Келип түшкөн бөлүкчөнүн мүнөздөмөлөрү жана анын ядро менен өз ара аракеттенүүсү массага, зарядга,кинетикалык энергия. Өз ара аракеттенүү кагылышуу учурунда козголгон ядролордун эркиндик даражасы менен аныкталат. Бул механизмдердин баарын көзөмөлдөө башкарылуучу ядролук чынжыр реакциясы сыяктуу процесске жол ачат.
Түз реакциялар
Эгер бутага алынган ядрого тийген заряддуу бөлүкчө ага гана тийсе, анда кагылышуунун узактыгы ядронун радиусунун алыстыгын басып өтүү үчүн зарыл болгон аралыкка барабар болот. Мындай ядролук реакция түз реакция деп аталат. Бул типтеги бардык реакциялар үчүн жалпы мүнөздөмөсү аз сандагы эркиндик даражаларынын дүүлүгүүсү болуп саналат. Мындай процессте биринчи кагылышуудан кийин бөлүкчө дагы эле ядролук тартылууну жеңүүгө жетиштүү энергияга ээ. Мисалы, нейтрондордун ийкемсиз чачырашы, заряд алмашуу сыяктуу өз ара аракеттешүүлөр жана түз шилтеме. Мындай процесстердин "жалпы кесилиши" деп аталган мүнөздөмөсүнө кошкон салымы өтө эле жокко эсе. Бирок түз ядролук реакциянын өтүү продуктуларынын бөлүштүрүлүшү нурдун багыт бурчунан качуу ыктымалдыгын, кванттык сандарды, калктуу мамлекеттердин тандалмалыгын аныктоого жана алардын структурасын аныктоого мүмкүндүк берет.
Алдын ала салмактуу эмиссия
Эгер бөлүкчө биринчи кагылышуудан кийин өзөктүк өз ара аракеттенүү аймагынан чыкпаса, анда ал ырааттуу кагылышуулардын бүтүндөй каскадына катышат. Бул чындыгында ядролук чынжыр реакциясы деп аталган нерсе. Бул абалдын натыйжасында бөлүкчөнүн кинетикалык энергиясы ортосунда бөлүштүрүлөтядронун составдык бөлүктөрү. Ядронун абалы бара-бара бир топ татаалдашат. Бул процесстин жүрүшүндө белгилүү бир нуклон же бүтүндөй бир кластер (нуклондор тобу) ядродон бул нуклондун чыгышы үчүн жетиштүү энергияны топтой алат. Андан ары релаксация статистикалык тең салмактуулуктун калыптанышына жана татаал ядронун пайда болушуна алып келет.
Чынжырлуу реакциялар
Ядролук чынжыр реакциясы деген эмне? Бул анын курамдык бөлүктөрүнүн ырааттуулугу. Башкача айтканда, заряддуу бөлүкчөлөр менен шартталган бир нече иреттүү бир ядролук реакциялар мурунку кадамдарда реакция продуктылары катары көрүнөт. Ядролук чынжыр реакциясы деген эмне? Мисалы, оор ядролордун бөлүнүшү, бир нече бөлүнүү окуялары мурунку ажыроодо алынган нейтрондор тарабынан башталганда.
Ядролук чынжыр реакциясынын өзгөчөлүктөрү
Бардык химиялык реакциялардын арасында чынжырлуу реакциялар кеңири колдонулат. Колдонулбаган байланыштары бар бөлүкчөлөр эркин атомдордун же радикалдардын ролун аткарат. Ядролук чынжыр реакциясы сыяктуу процессте анын пайда болуу механизми кулон тосмосуна ээ болбогон нейтрондор тарабынан камсыздалат жана жутулганда ядрону козгойт. Эгер керектүү бөлүкчө чөйрөдө пайда болсо, анда ал алып жүрүүчү бөлүкчөнүн жоголушуна байланыштуу чынжыр үзүлгөнгө чейин улана турган кийинки трансформациялардын чынжырын пайда кылат.
Оператор эмнеге жоголду
Реакциялардын үзгүлтүксүз чынжырынын алып жүрүүчү бөлүкчөсүн жоготуунун эки гана себеби бар. Биринчиси, бөлүкчөнүн эмиссия процессисиз жутулушуорто. Экинчиси - чынжыр процессин колдогон заттын көлөмүнүн чегинен бөлүкчөнүн кетиши.
Процесстин эки түрү
Эгер чынжыр реакциясынын ар бир мезгилинде бир гана алып жүрүүчү бөлүкчө төрөлсө, анда бул процессти тармакталбаган деп атоого болот. Ал чоң масштабда энергиянын чыгышына алып келе албайт. Эгерде алып жүрүүчү бөлүкчөлөр көп болсо, анда бул тармакталган реакция деп аталат. Тармактуу ядролук чынжыр реакциясы деген эмне? Мурунку аракетте алынган экинчи бөлүкчөлөрдүн бири мурда башталган чынжырды улантат, ал эми башкалары да бутактануучу жаңы реакцияларды жаратат. Бул процесс тыныгууга алып баруучу процесстер менен атаандашат. Натыйжадагы кырдаал конкреттүү критикалык жана чектөөчү кубулуштарды пайда кылат. Мисалы, жаңы чынжырларга караганда көбүрөөк тыныгуулар болсо, реакциянын өзүн-өзү камсыз кылуусу мүмкүн болбой калат. Берилген чөйрөгө керектүү сандагы бөлүкчөлөрдү киргизүү менен жасалма түрдө дүүлүктүрүлгөн күндө да, процесс убакыттын өтүшү менен чирийт (көбүнчө тезирээк). Эгерде жаңы чынжырлардын саны үзүлгөндөрдүн санынан ашып кетсе, анда ядролук чынжыр реакциясы бүт затка тарай баштайт.
Оор абал
Критикалык абал заттын абалынын зонасын өнүккөн өзүн-өзү камсыз кылуучу чынжыр реакциясы менен жана бул реакция таптакыр мүмкүн болбогон аймакты бөлүп турат. Бул параметр жаңы схемалардын саны менен мүмкүн болгон тыныгуулардын санынын ортосундагы теңдик менен мүнөздөлөт. эркин алып жүрүүчү бөлүкчөнүн болушу сыяктуу, критикалыкмамлекет «ядролук чынжырлуу реакцияны ишке ашыруунун шарттары» сыяктуу тизменин негизги пункту болуп саналат. Бул мамлекеттин жетишүүсү мүмкүн болгон бир катар факторлор менен аныкталышы мүмкүн. Оор элементтин ядросунун бөлүнүшү бир эле нейтрон тарабынан козголот. Ядролук бөлүнүү чынжыр реакциясы сыяктуу процесстин натыйжасында көбүрөөк нейтрон өндүрүлөт. Демек, бул процесс нейтрондор алып жүрүүчү катары иш алып барган тармакталган реакцияны жаратышы мүмкүн. Нейтрондун бөлүнүүсүз кармалуу ылдамдыгы же сыртка чыгуусу (жоготуу ылдамдыгы) ташуучу бөлүкчөлөрдүн көбөйүү ылдамдыгы менен компенсацияланган учурда чынжыр реакциясы стационардык режимде жүрөт. Бул теңдик көбөйтүү факторун мүнөздөйт. Жогорудагы учурда ал бирге барабар. Ядролук энергетикада энергиянын бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы менен көбөйүү факторунун ортосундагы терс пикирдин киргизилишине байланыштуу ядролук реакциянын жүрүшүн көзөмөлдөөгө болот. Эгерде бул коэффициент бирден чоң болсо, анда реакция экспоненциалдуу түрдө өнүгөт. Башкарылбаган чынжыр реакциялар өзөктүк куралда колдонулат.
Энергиядагы ядролук чынжыр реакция
Реактордун реактивдүүлүгү анын өзөгүндө болуп жаткан көптөгөн процесстер менен аныкталат. Бул таасирлердин бардыгы реактивдүүлүк коэффициенти менен аныкталат. Графит таякчаларынын, муздатуучу заттардын же урандын температурасынын өзгөрүшүнүн реактордун реактивдүүлүгүнө тийгизген таасири жана ядролук чынжыр реакциясы сыяктуу процесстин интенсивдүүлүгү температуралык коэффициент менен мүнөздөлөт (муздатуучу суюктук үчүн, уран үчүн, графит үчүн). Ошондой эле күч жагынан, барометрдик көрсөткүчтөр боюнча, буу көрсөткүчтөрү боюнча көз каранды мүнөздөмөлөр бар. Реактордо ядролук реакцияны кармап туруу үчүн кээ бир элементтерди башкаларына айландыруу керек. Бул үчүн ядролук чынжыр реакциясынын агымынын шарттарын - ажыроодо белгилүү бир сандагы элементардык бөлүкчөлөрдү бөлүп чыгарууга жана өзүнөн бөлүп чыгарууга жөндөмдүү заттын болушун эске алуу зарыл., калган ядролордун бөлүнүшүнө алып келет. Мындай зат катары уран-238, уран-235, плутоний-239 көп колдонулат. Ядролук чынжыр реакциясынын өтүшү учурунда бул элементтердин изотоптору чирип, эки же андан көп башка химиялык заттарды пайда кылат. Бул процессте «гамма» деп аталган нурлар бөлүнүп чыгат, энергиянын интенсивдүү бөлүнүшү пайда болот, реакцияны улантууга жөндөмдүү эки же үч нейтрон пайда болот. Жай жана тез нейтрондор бар, анткени атомдун ядросу ыдырашы үчүн бул бөлүкчөлөр белгилүү бир ылдамдыкта учушу керек.
