Деление ядра 236u после захвата нейтрона ядром u235. Возникающая при этом деформация приводит к разрыву ядра

Спектр нейтронов деления

Природный (естественный) уран состоит из изотопа ²³⁸U (99,28%), ²³⁵U ( 0,72%) и малой примеси ²³⁴U. Уран ²³⁵U делится под действием нейтронов любых энергий, даже если их энергия и не превосходит энергию теплового движения атомов. Вызвать деление ²³⁸U могут только нейтроны, энергия которых больше 1 МэВ

Энергии связи и энергии активации деления

Составное ядро	EA МэВ	en МэВ
239U	6,55	5,75
236U	4,80	5,85

Л 2-3 12.09.12

Эффективное сечение реакции.

Пусть ядро –шар радиусом r » 10^-12 см, нейтроны – точки, летящие строго по прямолинейным траекториям, и если траектория пересекает ядро, то происходит реакция. Так как расстояния между ядрами атомов в твердом теле порядка 10^-8 cм, ядра не затеняют друг друга.

Пусть плотность нейтронов в пучке n н/см³, а их скорость v см/с. j = nv 1/см²с - плотность потока нейтронов. Взаимодействие нейтрона с ядром при попадании в сечение ядра s = 4pr² см² (s – вероятность взаимодействия через при прохождении 1 нейтрона через единичную площадку в которой находится одно ядро). Скорость взаимодействия на пути l (l = ½v½) в объёме nvs 1/с, полное число взаимодействий R 1/см³с, в среде, содержащей в 1 см³ N ядер:

R = snvN = sjN = S j , где S = sN_Ar/A

В общем случае s -коэффициент, характеризующий вероятность взаимодействия с ядром называется микроскопическим эффективным сечением, а S – макроскопическим сечением. Нейтроны на ядрах одного нуклида могут возбуждать разные реакции с. Сумма s_i – полное эффективное сечение. Для характеристики эффективных сечений часто используется внесистемная единица барн, равная 1·10^-24 см². Эффективные сечения известных ядерных реакций лежат в очень широком диапазоне величин (от микробарн до тысяч барн).

Подсчитать макроскопическое сечение поглощения воды (s_a = 0,33 барн)

Сечения деления чётно-чётных изотопов урана и тория

Зависимость сечений деления и радиационного захвата естественной смеси изотопов урана от энергии нейтронов

Среднее число нейтронов при делении тепловыми нейтронами

нуклид	n
233U	2,49
235U	2,42
239Pu	2,87

Определить макроскопическое сечение деления урана -235 и урана -238 при энергиях 1 эВ и 1 МэВ соответственно. Плотность урана – 19 г/см3

Микроскопическе сечения при энергии 1 МэВ – 1 барн, при энергии 1 эВ -100 барн и 0

Свойства урана, делающие возможным и полезным самоподдерживающуюся цепную реакцию деления (СЦ)

• деление на два осколка с выделением большой энергии,

• возникновение при одном делении более двух нейтронов (n = 2,5) со средней энергией 2 МэВ

• высокая вероятность деления урана-235 нейтронами любых энергий

Свойства урана, делающие невозможным СЦР в природе:

• малая концентрация урана-235 в естественной смеси изотопов,

• деление урана-238 только нейтронами большой энергии,

• большое сечение неупругого рассеяния нейтронов на уране-238

• , n_эф= 2.5×0.3 < 1

• большое значение и резонансный характер сечения захвата нейтронов ураном-238.