|
При делении ядра урана тепловой нейтрон с энергией ~ 0,1 эВ освобождает энергию ~ 200 МэВ. Существенным моментом является то, что этот процесс сопровождается появлением нейтронов, способных вызывать деление других ядер урана, - цепная реакция деления. Таким образом, один нейтрон может дать начало разветвленной цепи делений ядер, причем число ядер, участвующих в реакции деления, будет экспоненциально возрастать. Открылись перспективы использования цепной реакции деления в двух направлениях:
• управляемая ядерная реакция деления - создание атомных реакторов;
• неуправляемая ядерная реакция деления - создание ядерного оружия.
Следствием зависимости удельной энергии связи от А (рис. 3.4.2) является существование двух процессов - синтеза и деления ядер. Рассмотрим взаимодействие электрона и протона. При образовании атома водорода высвобождается энергия 13,6 эВ, и масса атома водорода оказывается на 13,6 эВ меньше суммы масс свободного электрона и протона. Аналогично масса двух легких ядер превышает массу после их соединения на ΔM Если их соединить, то они сольются с выделением энергии ΔМс2. Этот процесс называется синтезом ядер. Разность масс может превышать 0,5 %.
Если расщепляется тяжелое ядро на два более легких ядра, то их масса будет меньше массы родительского ядра на 0,1 %. У тяжелых ядер существует тенденция к делению на два более легких ядра с выделением энергии. Энергия атомной бомбы и ядерного реактора представляет собой энергию, высвобождающуюся при делении ядер. Энергия водородной бомбы - это энергия, выделяющаяся при ядерном синтезе.
В среднем при делении урана высвобождается энергия 200 МэВ. Масса покоя ядра урана - 2,2·105 МэВ. В энергию превращается около 0,1 % этой массы, что равно отношению 200 МэВ к величине 2,2·105 МэВ.
Оценка энергии, освобождающейся при делении, может быть получена из формулы Вайцзеккера
...
При делении ядра на два осколка изменяется поверхностная энергия ... и кулоновская энергия ..., причем поверхностная энергия увеличивается, а кулоновская энергия уменьшается. Деление возможно в том случае, когда энергия, высвобождающаяся при делении, Е > 0:
|
