I kirish kurs ishi mavzusining dolzarbligi

Ikki yoki undan ortiq nuklonlar paydo bo’lishi bilan boradigan reaksiyalar
Agar T_n>10 MeV bo’lsa, u holda (n, 2n), (n, np), (n, 3n) va boshqa tur reaksiyalar ro’y berishi mumkin. Masalan,


Bunda birinchi reaksiya uchun ostona energiyasi 20 MeV, ikkinchisi uchun 10 MeV ga teng. Bunday tur reaksiyalarda ostona energiyasi katta bo’lishiga sabab ikki yoki undan ortiq nuklonni urib chiqarish qiyinligi bilan tushuntiriladi.
Neytronlarning noelastik sochilishi
Energiyasi bir necha keV bo’lgan neytron yadroga urilishi natijasida uni uyg’ongan holatga keltirib yana urib chiqishi mumkin. Bunda chiqqan neytron kelgan neytronning o’zimi yoki boshqa neytronmi bunisi muhim emas. Chiqqan neytronning energiyasi tushgan neytron energiyasidan kam bo’ladi. Bunday neytronga neytronlarning noelastik sochilishi deyiladi.
Neytronlarning elastik sochilishi
Neytronlarning elastik sochilishida yadro o’zining boshlang’ich holatida qoladi va neytronning kinetik energiyasi o’zgarmaydi (massa markazi sistmasida). Laboratoriya sistemasida neytron va yadroning to’liq kinetik energiyasi o’zgarmaydi.
Neytronlarning energiya bo’yicha klassifikatsiyasi

1. 
   Sekin neytronlar: T_n≤1 eV
   
2. 
   Rezonans neytronlar: 1 eV≤ T_n≤10 keV
   
3. 
   Oraliq neytronlar: 10 keV≤ T_n≤1 MeV
   
4. 
   Tez neytronlar: 1 MeV≤ T_n≤100 MeV
   
5. 
   Relyativistik neytronlar: T_n≥100 MeV
   

O’z navbatida sekin neytronlarni ikki turga issiq va sovuq neytronlarga bo’lishadi. Issiq neytronlar muhit atomlari bilan issiqlik mvozanatida bo’lgan neytronlardir.
(T_n)_issiq=kT₀
T₀ – temperatura. Ularning xarakterli energiyasi taxminan 0.025 eV atrofida. Bu energiyada neytronning tezligi taxminan 2 km/s ga teng. Sovuq neytronlarning energiyasi 0.025 eV dan kichik bo’ladi.
Neytron neytral zarra bo’lganligidan, energiyasi qanday bo’lganda ham uning uchun yadro ichiga kirib borib turli xildagi yadro reaksiyalarini amalga oshirish imkoniyati mavjud. Shuning uchun ham neytronlar ishtirokidagi yadro reaksiyalari yadro fizikasining rivojlanishida katta rol o’ynadi.
Neytron – yadro reaksiyalarining kesimi neytronlar energiyasi bilan kuchli bog’lanishda bo’ladi. Kesimning energiyaga bog’lanishi bir yadrodan ikkinchisiga, A yoki Z ni o’zgartirib o’tilganda kuchli va tartibsiz ravishda o’zgaradi. Shunga qaramasdan, neytronlar energiyasini ma’lum turdagi reaksiyalarning umumiyligini aks ettiradigan sohalarga ajratish mumkin. Yadro energetikasida neytronlarni energiyalariga ko’ra yuqori energiyali va past energiyali (sekin) neytronlarga ajratiladi. Sekin neytronlar “sovuq”, “issiq” va “rezonans” neytronlarga bo’linadi. Sovuq neytronlar energiyasi 0.025 eV dan kichik bo’lib, ularning ta’sirlashish kesimi juda katta va to’lqin xususiyati kuchli namoyon bo’ladi. Issiq neytronlarning energiyasi taxminan 0.025 eV atrofida bo’ladi. Energiyasi 0.5 eV dan 1 keV gacha bo’lgan neytronlar rezonans neytronlar deyiladi, chunki bu sohada o’rta va og’ir yadrolar uchun to’la kesim yetarlicha katta qiymatga ega bo’lishi bilan birga juda ko’p maksimumlar bo’ladi. Energiyasi 1 keV dan 100 keV gacha bo’lgan neytronlar oraliq neytronlar, 100 keV dan 14 MeV gacha bo’lgan neytronlar esa tez neytronlar deyiladi. Tez neytronlarning ta’sirlashish kesimi sekin neytronlarnikidan ancha kichik bo’ladi.
Yadroning bo’linish tarixi E.Fermi va uning izdoshlarining 1934 yilda uran yadrosini neytronlar bilan bombardimon qilish bo’yicha o’tkzgan tajribalaridan boshlandi. Ular zaryadsiz neytron uchun kulon to’sig’I yo’qligi sababli og’ir yadrolarni neytron bilan bombardimon qilib, nishon yadroni neytronlar bilan boyitish bu yadrolar o’z navbatida radioaktiv bo’lib, - yemirilish bilan zaryadini bittaga oshirishi, shu yo’l bilan davriy sistemada uran elementidan keyin joylashgan transuran elementlarini hosil qilish maqsad qilib qo’yilgan edi. Haqiqatda esa, ular bo’linish parchalarini (yarim yemirilish davrlari: T_1/2=13 min, T_1/2=90 min) kuzatdilar.
Ko’p yillik izlanishlar olib borib 1939 yilda O.Gan, L.Meytner va Shtrassman E.Fermi tajribalarini takrorlab, bunday reaksiya natijasida boshlang’ich yadro o’zidan ancha yengil elementlarga parchalanishini ko’rsatdilar.
I.Kyuri va P.Savich yuqoridagi reaksiyalarda radioaktiv lantanning, O.Gan va Shtrassmanlar esa radioaktiv bariy elementini hosil bo’lishini aniqladilar.
Bu tajriba natijalarini tahlil qilib, 1939 yilda Meytner va O.Frish neytronlar ta’sirida uran yadrosi ikki bo’lakka ajralishi kerak, degan fikrga keldilar. Bu fikr keyinchalik tasdiqlandi va bu jarayon yadroning bo’linishi degan nomni oldi.
L.Meytner va Frishlar yadro bo’linishini tomchi modeliga ko’ra tushuntirishga harakat qildilar.1939 yilda N.Bor, D.Uiller bulardan mustaqil Ya.I.Frenkel yadro bo’linish mexanizmini tomchi modeli asosida tushuntirib berdilar.
Nishon yadro neytron ta’sirida uyg’ongan holatga o’tadi va yadro suyuqlik tomchisida kuchli tebranishlar yuzaga keladi. Bunday tebranishlar yadrodagi zaryadlangan protonlar o’rtasidagi kulon itarish kuchlari bilan yadroni barqaror holatga qaytaruvchi sirt taranglik kuchlari tufayli vujudga keladi.
Darhaqiqat, yadrodagi nuklonlarning harakati natijasida, ayniqsa ular tashqaridan neytron yutish yo’li bilan energiya olganida yadro-tomchining shakli o’zgaradi. Tomchi tebranish natijasida shar, ellipsoid yoki boshqa murakkab shaklga kiradi.
Agar uyg’onish energiyasi sirt taranglik energiyasini yengishga yetarli bo’lmasa, ellipsoid shaklini olgan yadro yana sferik shaklga qaytadi. Lekin, agar yadro uyg’onish energiyasi yetarli darajada katta bo’lsa, yadro shakli tebranishi natijasida gantel shaklini olishi va u dastlabki shakliga qaytmasligi mumkin, chunki gantel uchlarida to’plangan protonlarning o’zaro elektrostatik itarilish kulon energiyasi yadro tomchisini uzilishiga olib keladi, gantel bo’laklaridagi sirt kuchlari ham bo’linishga moyil bo’ladi.

1-rasm
Tomchi modeliga asosan yadroning bo’linishi
Tomchi modeliga ko’ra, yadro bo’linish shartini qarab chiqaylik. Yadro bog’lanish energiyasi uchun Veyszekker formulasidan yadro bog’lanish energiyasi:
E= (Zm_p+(A-Z)m_n)c²-αA+βA^2/3+γZ²A^-1/3+…
Yadro shakli o’zgarganda bu formuladagi E= βA^2/3=4πR²σ sirt taranglik energiyasi va E_k= γZ²A^-1/3= protonlarning kulon ta’sir energiyasi o’zgaradi. Sirt taranglik kuchi yadro shaklini sferik holiga qaytarishga intilsa, protonlarning kulon ta’sir energiyasi yadrodagi protonlar orasidagi masofani ortishiga, ya’ni deformatsiyalanishiga sabab bo’ladi. Demak, yadroning bo’linishi shu ikki xil energiya yig’indisiga bog’liq.
Uran yadrosining bo’linishida chiqadigan energiyani bevosita o’lchash natijalari shunni ko’rsatdiki, har bir yadro bo’linganda taxminan 200 MeV energiya ajraladi. Boshqa hech qanday (yadroning bo’linishi bilan bog’liq bo’lmagan) yadro reaksiyasida bunchalik katta energiya ajralib chiqmaydi. Ajralib chiqqan energiyaning katta qismi taxminan 80% i parchalarning kinetik energiyasi ko’rinishida ajraladi, qolgan 20% qismi esa parchalarning radioaktiv nurlanishiga va neytronlarning kinetik energiyalariga to’g’ri keladi.
Agar yadroning bo’linishini hosil qiladigan neytronlarning energiyasi (ya’ni, sarf qilingan energiya) 7-10 MeV dan ortmasligini e’tiborga olsak, yadro bo’linadigan materiallar juda katta energiya manbayi bo’lib xizmat qila oladi. Masalan, 1 kg da bo’lgan barcha yadrolarning bo’linishida ajraladigan energiya taxminan 2.3∙10⁷ kW soatga teng.
Bunday energiyani tasavvur qilish uchun quyidagi yoqilg’ilarni yonishi natijasida hosil bo’lgan energiya bilan taqqoslash mumkin. 2∙10⁶ kg benzin yoki 2.5∙10⁶ kg toshko’mir yonganida yoki 2.5∙10⁷ kg trinirotoluol portlaganda ajraladigan energiya 2.3∙10⁷ kW soatga tengdir.
Sanoat uchun yadro energiyasi olishda zanjir reaksiyani amalga oshirish va uni boshqarish zarur.
Uranda zanjir yadro reaksiyasi ikki xil usul bilan amalga oshirilishi mumkin. Birinchi usul tabiiy urandan bo’linuvchi izotopni ajratib olishdan iborat.
(chunki yuqorida aytib o’tilganidek, yadrolarini faqat tez neytronlargina parchalay olishi mumkin). Izotoplarning kimyoviy jihatdan farqi bo’lmaganligi sababli ularni ajratib olish juda qiyin masaladir. Lekin shunga qaramasdan, bu masala bir necha xil usullar bilan hal qilinadi.
Zanjir reaksiyani amalga oshirishning ikkinchi usuli yadro reaktorlari(atom qozonlari) da qo’llaniladi.
Uran qozoni katta hajmli idish bo’lib, uning ichiga tez harakatlanuvchi neytronlarni sekinlatadigan modda solingan, atrofiga neytronlarni qaytaruvchi modda qo’yilgan. Sekinlatgich va qaytargich sifatida grafit ishlatiladi.
Sekinlatgich Ichida metall uran sterjenlar bo’lib, ularda atom yadrolari bo’linadi. Zanjir reaksiya portlashga olib kelmasligi uchun reaksiyani boshqarish kerak, buning uchun sust neytronlarni yaxshi yutuvchi moddalar ishlatiladi. Bunday moddalar bor va kadmiydir. Bu moddalar qozon ichiga yetarli miqdorda kiritilganda ular zanjir reaksiyani susaytirishi va batamom to’xtatib qo’yishi ham mumkin.
Issiq neytronlarida ishlaydigan reaktorning sxemasi 2- rasmda keltirilgan.

2-rasm Issiq neytronlarda ishlaydigan reaktorning sxemasi
Reaktorning asosiy qismi aktiv zonadir (1). Unda zanjir reaksiya yuz berib, energiya ajraladi. Neytronlarning tashqariga chiqib keltishini kamaytirish uchun aktiv zonaga qaytargich (2) ichiga joylanadi. Aktiv zona neytronlarni sekinlatuvchi bloklardan (3) va ularni ichida joylashgan yoqilg’i kassetalari TVEL lardan tashkil topgan (TVEL- issiqlik ajratuvchi element). (5) kanallar orqali TVEL dan agralgan issiqlikni olib ketuvchi gaz yoki suyuqlik o’tkaziladi. Reaksiya intensivligi neytronlarni kuchli yutuvchi moddalardan yasalgan maxsus sterjenlar yordamida boshqariladi. Reactor ishga tushirilishdan oldin neytronlarni yutuvchi (kadmiy yoki bor karbidi) sterjen (6) aktiv zonaga to’la kiritilgan holatda bo’ladi. Bu holda k<1 va zanjir reaksiya bo’lmaydi. Sterjen aktiv zonadan chiqarila borishi bilan k ortadi va k=1 da reaktor statsionar rejimda ishlay boshlaydi. Reaktorning halokatini oldini olish maqsadida qo’shimcha sterjen doim tayyor turadi. Neytronlar soni keragidan ortib ketishi bilan bu sterjen avtomatik ravishda aktiv zonaga kiritiladi va halokat oldi olinadi. Reaktorda hosil bo’lgan radioaktiv nurlanishlardan saqlanish uchun u neytron va gamma nurlarni yutuvchi radiatsion xavsizlikni ta’minlovchi massiv jism (7) o’raladi.
Tez neytronlarda ishlaydigan reaktorlar alohida xususiyatga ega.

1. 
   Yoqilg’ini yuqori aniqlikkacha tozalash talab etilmaydi. Aralashmalarda tez neytronlar kam yutladi.
   
2. 
   Yoqilg’i kuchli konsentrlangan, ya’ni uran bilan boyitilgan bo’lishi kerak.
   
3. 
   Tez neytronlarning effektiv kesimi kichik bo’lgani uchun yoqilg’ini issiq neytronli reaktorlardagidan ko’proq olish talab etiladi.
   
4. 
   Bu reaktorlar uchun sekinlatgich talab etilmaydi. Aktiv zonaning o’lchami juda kichik, energiya ajralish zichligi yuqori 0.5 kW/cm³ gacha yetadi.
   
5. 
   Issiqlikni olib ketuvchi modda neytronlarni sekinlatmasligi kerak. Shu maqsadda suyuq natriy ishlatiladi.
   
6. 
   Tez neytronlar moddalarda yutilish ehtimolligi kichik bo’lgani uchun reaktorni boshqarishda yutuvchi sterjenlardan foydalanib bo’lmaydi. Tez neytronli reaktorlarni boshqarish aktiv zona va neytronlar qaytargich oralarini yaqinlashtirish, uzoqlashtirish bilan olib boriladi.
   

Obyektlarning xossalarini va tuzilishini ularning butunligini saqlagan holda o'rganadigan usullar fan va texnikaning ko'plab sohalarida keng qo'llaniladi. Shunday usullar ichida keng tarqalganlaridan biri rentgen nurlaridan foydalanishga asoslangan bo'lib, bu usul ob'ektning ayrim xususiyatlarini, tashqi va ichki strukturasini o'rganish imkonini beradi. Ammo rentgen nurlarining yutilishi namunadagi mavjud elementlarning tartib raqamiga “qat’iy” bog'liqligi va namunaga chuqur kirib borishi cheklanganligi sababli, zichligi bir-biriga yaqin bo'lgan moddalardan tashkil topgan hamda zichligi yuqori namunalarning ichki tuzilishi haqida to'liq ma'lumot olish imkonini bermaydi.
Shu sababli, nurlarning yutilishi elementning tartib raqamiga bog'liq bo'lmagan imkoniyatlaridan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Ana shunday yechim sifatida zaryadsiz zarracha – neytronlardan foydalanish esa namunaning tashqi hamda ichki tuzilishi haqidagi ma'lumotni olishga imkon beradi. Shuning uchun neytronlarning yadro bilan ta'sirlashishini hisobga olgan holda namunaning ichki tuzilishini o'rganishga imkon beradigan neytron radiografiyasi va tomografiyasi qurilmasi yaratilib, FA Yadro fizikasi institutining yadro reaktori gorizontal kanaliga o'rnatildi hamda ishga tushirildi.
Turli obyektlar, namunalar va mahsulotlarning ichki tuzilishini ularga ziyon yetkazmasdan va butunligini saqlagan holda tadqiq qiluvchi neytron radiografiyasi va tomografiyasi usulida issiq, epiissiq neytronlardan foydalaniladi. Elektromagnit xususiyatga ega bo'lgan rentgen nurlari bilan solishtirilganda neytron nurlari o'rganilayotgan obyekt ichiga kirib borishi yuqori, bu esa uni ilmiy va muhandislik sohalaridagi yirik obyektlarni o'rganishga imkon beradi.
Neytron radiografiya va tomografiya qurilmasining ilmiy va texnik yangiligi turli obyektlarning ichki tuzilishini va ularda nuqsonlar mavjudligini ularning butunligini saqlagan holda yuqori aniqlik darajasi bilan tadqiq qilishda neytronlarning optimal oqimi ~107 neytr./sm²s va ~150 mkm aniqlik darajasida tanlangan.
Neytron radiografiyasi usuli neytron oqimining turli elementlardan tashkil top- gan, har xil zichlik va qalinlikka ega bo'lgan materialdan o'tishida, turli elementlarning har xil yutilish kesimlarga ega bo'lishi sababli intensivlikning turli darajada kamayishi tufayli, o'rganilayotgan materiallarning ichki strukturasi- “tasvirini” olishga asoslangan.
XULOSA
Yadro reaksiyalarini o’rganish atom yadrosi va uning xususiyatlarini o’rganishga yordam beradi. Neytronlar ishtirokidagi yadro reaksiyalari hozirgi kunda yadro reaktorlarida qo’llanilmoqda. Uran yadrosining bo’linishida chiqadigan energiyani bevosita o’lchash natijalari shunni ko’rsatdiki, har bir yadro bo’linganda taxminan 200 MeV energiya ajraladi. Boshqa hech qanday (yadroning bo’linishi bilan bog’liq bo’lmagan) yadro reaksiyasida bunchalik katta energiya ajralib chiqmaydi. Ajralib chiqqan energiyaning katta qismi taxminan 80% i parchalarning kinetik energiyasi ko’rinishida ajraladi, qolgan 20% qismi esa parchalarning radioaktiv nurlanishiga va neytronlarning kinetik energiyalariga to’g’ri keladi.
Agar yadroning bo’linishini hosil qiladigan neytronlarning energiyasi (ya’ni, sarf qilingan energiya) 7-10 MeV dan ortmasligini e’tiborga olsak, yadro bo’linadigan materiallar juda katta energiya manbayi bo’lib xizmat qila oladi. Masalan, 1 kg da bo’lgan barcha yadrolarning bo’linishida ajraladigan energiya taxminan 2.3∙10⁷ kW soatga teng.
Bunday energiyani tasavvur qilish uchun quyidagi yoqilg’ilarni yonishi natijasida hosil bo’lgan energiya bilan taqqoslash mumkin. 2∙10⁶ kg benzin yoki 2.5∙10⁶ kg toshko’mir yonganida yoki 2.5∙10⁷ kg trinirotoluol portlaganda ajraladigan energiya 2.3∙10⁷ kW soatga tengdir.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR

1. 
   Бекжонов.Р.атом ядроси ва зарралар физикасиR.Bekjonov. Atom yadrosi va zarralar fizikasi,T., <>, 1995.
   
2. 
   Mo’minov.T.M. Atom yadrosi va zarralar fizikasi, 2009.
   
3. 
   Polvonov.S.R. Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi fanidan ma’ruza matni
   
4. 
   O’lmasova M.H. Fizika optika, atom va yadro fizikasi, T., 2010