Ii-qism Toshkent-2010

YaDRO REAKSIYaLARI.
Reja.

1. 
   Yadrolarning bo`linishi.
   
2. 
   Zanjir reaksiya. Reaktorlar.
   
3. 
   Тermoyadroviy reaksiyalar.
   
4. 
   Elementar zarralar.
   
5. 
   Hozirgi zamon fizikasining asosiy muammolari
   

Тayanch so`z va iboralar: atom yadrosi, energiya, neytron, zarra, ekzoenergetik, endoenergetik, reaksiya, zanjir reaksiya, reaktor. og`ir yadro, yengil yadro, deyteriy, tritiy, yadroviy sintez, neytron, izotop, zarra, antizarra, antiproton, nepton, mezon, simmetrik, antisimmetrik.


Yadroviy reaksiyalar va saqlanish qonunlari. Ikki yadro yoki yadro bilan zarra bir-biriga 10^-15 m masofagacha yaqinlashganda yadroviy kuchlarning ta’siri tufayli o`zaro intensiv ta’sirlashadi, natijada yadroviy o`zgarishlar vujudga keladi. Bu yadroviy reaksiya bo`lib u quyidagicha yoziladi: A+aB+b
bunda A-boshlansich yadro, a-reaksiyaga kirishuvchi yadro yoki zarra (neytron, proton, -zarra, -kvant, yengil yadrolar), B-yadroviy reaksiyada vujudga kelgan yadro, b-yadroviy reaksiyada ajralib chiqqan zarra. Birinchi yadro reaksiyasini E.Rezerfod 1919 yilda -zarralar bilan azot <sub>7</sub><sup>14</sup> atomini bombardimon qilib hosil qildi. Azot yadrosi o`zidan proton chiqarib kislorod yadrosiga aylanadi.
₂He⁴+₇N¹⁴₈O¹⁷+₁P¹
₂He⁴-geliy atomining yadrosi, ya’ni musbat zaryadli -zarradir. Bu yadro reaksiya quyidagi tenglama bilan ham ifodalanadi:
₇N¹⁴(,p) ₈O¹⁷
Yadro reaksiyalarida energiya chiqariladi yoki yutiladi. Ajralib chiqqan energiya miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi. Hosil bo`layotgan yadro massalari yitsindisi boshlansich yadro masalalari yitsindisidan katta bo`lsa, yadro reaksiyasida energiya yutiladi va uning issiqlik effekti manfiy bo`ladi. Hamma yadro reaksiyalari zaryadning, massaning nuklonlar sonining, energiyaning, impulsning, impuls momentining saqlanish qonunlari bajarilishi asosida sodir bo`ladi. Yuqoridagi reaksiyadan zaryadning saqlanish qonuniga asosan:
2+7=8+1=9
nuklonlar sonining saqlanish qonuniga asosan 4+14=17+1=18 bo`ladi.
Yadro reaksiyasi natijasida energiya ajralib chiqsa bunday reaksiyani ekzoenergetik reaksiya, energiya yutilgan reaksiyani endoenergetik yadro reaksiyalari deyiladi. Yadrolar strukturasini, zarralarning o`zaro ta’sir mexanizmlarini o`rganishda, hamda amaliy jihatdan yadro energiyalarini olish va har xil element izotoplarini hosil qilishda yadro reaksiyalari katta ahamiyatga ega.
Yadroning bo`linishi. Тurli xil element yadrolarini har xil zarralar bilan bombardimon qilib har xil yadro reaksiyalarni hosil qilish mumkin. -nurlar bilan ₄Be⁹-berilliy izotopini bombardimon qilib neytron hosil qilingan:
₄Be⁹+₂Ne⁴₆C¹²+₀n¹
Yadrolarga ta’sir qiluvchi zarralarning energiyasi, turlariga bog`lilik ravishda yadro reaksiyalari: kichik, o`rta va yuqori energiyali reaksiyalarga bo`linadi. Yadrolarning neytronlar bilan ta’sirlashishida hosil bo`ladigan reaksiyalar kichik energiyali, -zarralar, protonlar va -kvantlar ta’sirida hosil bo`lgan reaksiyalarni o`rta energiyali yadro reaksiyalari deyiladi. Yuqori energiyali yadro reaksiyalarini hosil qilib elementar zarralarning strukturasi, xususiyati o`rganiladi. E.Fermi, Ch.Jolio-Kyuri, P.Savich, O.Gan, F.Shtrassman, O.Frish, L.Maytner larning tajribalar va nazariy izlanishlari tufayli o`ttizinchi yillar oxirida (1938 y.) Neytronlar bilan bombardimon qilingan og`ir yadrolar (masalan uran)ni ikki qismga bo`linishi aniqlandi. Bundan tashari neytraonlar, elektronlar va -nurlanishlarning ham vujudga kelishi kuzatildi. Bu hodisa yadro bo`linishi deb nom oldi. Neytron biror <sub>z</sub>X<sup>A</sup> yadroga kirgach yangi <sub>z</sub>X<sup>A+1</sup> yadro hosil bo`ladi. U esa ikki yadroga, ya’ni va yadrolarga bo`linadi, ya’ni

X yadroni Y va V yadrolarga ajralish imkoniyati energetik nuqtai nazardan Q=(₁A₁+₂A₂)-A
Ifodaning ishorasiga bog`liq bo`lib undagi ₁, ₂ va  lar mos ravishda bo`linish parchalari-E va B hamda Х yadrolardagi bitta nuklonga to`g`ri keluvchi bog`lanish energiyalarining qiymatlari. Davriy jadvalning o`rta qismidagi elementlar yadrolari uchun nuklonning yadroga bog`lanishi energiyasi (₁ va ₂)ning qiymatga jadval oxiridagi og`ir yadrolarniki (ya’ni ) nisbatan 0,8 meV katta bo`lganligi uchun, og`ir yadro (masalan, u<sub>235</sub>) ikki o`rtaroq yadroga ajralganda QA0,8 meV energiya ajralishi mumkin (1ev =1,610^-19j).
Og`ir yadrolarning bo`linishi natijasida katta energiya ajralib chiqadi. Masalan bitta uran yadrosini bo`linishi natijasida, ya’ni

yadro reaksiya tufayli 200 meV energiya ajralib chiqadi. 1G uran bo`linishi natijasida esa 800 kg ko`mirni bir paytda yonishi natijasida qancha issiqlik miqdori ajralib chiqsa shuncha issiqlik miqdori ajralib chiqadi.
Zanjir reaksiya. Reaktorlar. U₂₃₅ yadrosi bo`linishi tufayli ajraladigan energiyani taxminan 82-84% bo`linish parchalarining energiyasi tarzida, olgan qismi esa neytronlar (2-3%) -nurlanish (5-6%), elektronlar (2-3%) va neytronlar (5-6%) energiyasi sifatida namoyon bo`ladi.
Har bir yadro bo`linganda taxminan 200 meV (1meV=1,610^-19j) energiya ajraladi. Yadro bo`linishida ximiyaviy reaksiyadagidan milionlab marta ko`p energiya ajraladi. Shuning uchun og`ir yadrolarning bo`linish hodisasi kashf qilinishi bilano bu reaksiyada ajraladigan energiyadan foydalanish yo`llari izlana boshlandi. Bo`linish energiyasidan foydalanish imkoniyati amalga oshishi uchun shunday sharoit yaratish lozimki, bu sharoitda reaksiya bir boshlangandan so`ng o`z-o`zidan davom eta olsin, ya’ni reaksiya zanjir harakterga ega bo`lsin, masalan, birinchi yadro bo`linganda ajralib chiqqan 2-3 neytronni har biri o`z navbatida yangi yadrolarni bo`linishiga sababchi bo`ladi. Natijada 69 yangi neytronlar vujudga keladi. Bu neytronlar yana boshqa yadrolarni bo`linishiga imkoniyat yaratadiva xokazo. Shu tariqa bo`linayotgan yadrolar va buning natijasida vujudga keladigan neytronlar soni nihoyat tez ortib boradi. Shu tarzda rivojlanadigan jarayon zanjir reaksiyadir. Hisoblarning ko`satishicha, birinchi yadro bo`linganida keyin 7,510^-7 s o`tgach 10<sup>24</sup>10<sup>25</sup> yadro (shuncha yadro taxminan 1 kg uran tarkibida bo`ladi) reaksiyada qatnashgan bo`ladi.
Demak qisqa vaqt ichida ketma-ket bo`linayotgan yadrolar soni keskin oshib boradi.

Ru²³⁹ ham, xuddi u²³⁵ kabi sekin neytronlar ta’sirida bo`ladi va ulardan foydalanib zanjir reaksiya amalga oshirish mumkin.
Zanjir reaksiyaning rivojlanish tezligi ko`payish koeffitsiyenti kk ning qiymati bilan xarakterlanadi.
Ko`payish koeffitsiyenti biror avlod bo`linishlarida vujudga kelgan neytronlar sonini undan oldingi avlod bo`linishlarida hosil bo`lgan neytronlar soniga nisbatidir. Agar kk>1 bo`lsa zanjir reaksiya rivojlanadi. kk<1 bo`lsa reaksiya so`nadi. kk=1 bo`lganda reaksiya bir me’yorda davom etadi.
Bo`linuvchi modda massasining qiymati mm<sub>kr</sub> bo`lgan holda neytronlarning ko`payish koeffitsiyenti Kk1 bo`ladi, shuning uchun zanjir reaksiya amalga oshmaydi. mmkp bo`lganda Kk1 bo`ladi natijada zanjir reaksiya rivojlanadi.
Boshqariladigan bo`linish zanjir reaksiyalarini amalga oshirish uchun o`llaniladigan qurilmani yadroviy reaktor (atom reaktori) deb ataladi.
Fan va texnikada qo`llanilishiga qarab yadro reaktorlari quyidagi asosiy gruppalarga bo`linadi:
Ilmiy tadiot ishlari.
Yadro energetikasi.
Хimiyaviy va biologik ob’ektlarni nurlantirish.
Izotoplar olish va x.k.z.
Zamonoviy reaktorlarda bo`linuvchi modda sifatida U<sup>235</sup> izotop bilan boyitilgan tabiiy urandan foydalaniladi.
Zanjir reaksiya boshqarilmaydigan tarzda amalga oshishi atom bombaning portlash jarayonida sodir bo`ladi. Atom bomba portlaganda juda qisqa vaqt ichida nihoyat darajada katta energiya ajralib chiqanligi uchun portlash zonasida issiqlik bir necha million gradusga yetadi. Bunday issilik ta’sirida portlash zonasidagi moddalar bug`ga aylanadi. O`ta qizigan sharsimon gaz tez kengayishi natijasida juda kuchli zarb to`lqini vujudga keladi va o`z yo`lida ob’ektlarni yemiradi va kuydiradi.