Ix bob. Ionlashtiruvchi nurlanishlar va ularning xususiyatlari

12.3. Zanjir reaksiyasi va uning borishi.

YAdro reaktorlarida yonilg‘i sifatida asosan plutoniy – ²³⁹Pu, uran ²³⁵U, ²³⁸U₉₂ va ²³²Th₉₂ izotoplaridan foydalaniladi. Bu izotoplarni olish reaksiyalariga keyinroq to‘xtalamiz. Endi yadrolar bo‘linishida ajralib chiqadigan energiyani qarab chiqamiz [7-8].

Massa sonlari  bo‘lgan bo‘linish parchalarida bitta nuklonga to‘g‘ri kelgan o‘rtacha bog‘lanish energiyasi A=235 bo‘lgan yadrolardagiga nisbatan taxminan E=0,85 Mev katta. Demak, buning natijasida har bir nuklonga  0,85 MeVga teng bo‘lgan energiya ajraladi yoki har bir yadroga to‘g‘ri keladigan bo‘linish energiyasi . Demak, uran-238 yadrosi bo‘linganda, har bitta bo‘linish aktida 200 MeV energiya ajralib chiqadi.

Ammo bu energiyani boshqacha usul bilan ham hisoblab topish mumkin. YAdroning bo‘linishida ajralib chiqadigan energiyani bo‘linish parchalarining kinetik energiyasi sifatida ham qarash mumkin. Bunga asos qilinib bo‘linish parchalari zaryadlarining kulon itarishish kuchlari ta’sirini hisobga olish lozim.

Radiuslari R₁ va R₂ bo‘lgan parchalar orasidagi masofani R=R₁+R₂ deb olsak, u holda

(1)



zaryadlarning o‘zaro ta’sir kuchlaridan foydalanib parchalarning kulon itarishish energiyasini hisoblash mumkin.

Masalan (1)da  Fermi ,  va uran-238 izotopini 2 ta bir xil parchaga bo‘linadi deb faraz qilib, zaryadlarning saqlanish qonuniga amal qilib

(3)

(2)



va xuddi shunday 

ekanligini hisobga olib

 ekanligini hisoblab topish mumkin.

E_bo‘l – bo‘linish energiyasining asosiy qismi parchalarning kinetik energiyasini tashkil qilib, qolgan qismi  – kvantlar energiyasi va parchalanishdagi  nurlar, bo‘linish neytronlarining kinetik energiyasi va neytrinoning energiyasi holida ajralib chiqadi.

Bo‘linish energiyasi quyidagicha taqsimlanadi:

1. Bo‘linish parchalarining kinetik energiyasi -169 Mev.

2. Oniy γ – kvantlar energiyasi - 8 Mev

3. Bo‘linish neytronlarining energiyasi - 5 Mev

4. β – parchalanish energiyasi - 9 Mev;

5. γ – nurlanish energiyasi - 7 Mev;

6. Neytrino energiyasi - 11 Mev;

7. Bo‘linishning jami energiyasi - 205 Mev.

Bo‘linish energiyasidan ~194 Mev qismini (neytrino energiyasidan tashqari) hammasini issiqlikka aylantirishi mumkin. Ammo shuni e’tiborga olish kerakki, bo‘linishda ajralib chiqqan energiyaning hammasi (194+11 Mev) uran yadrosi massasiga to‘g‘ri keladigan to‘la energiya ~ ms² ning faqat 0,1 % qismini tashkil etadi, xolos.

Nihoyatda katta energiyalarni hosil qilish uchun yadrolarni bo‘linib turishidan foydalanish kerak. Buning ya’ni har bir bo‘linishlarning alohida reaksiyalari bor. Demak, ko‘p energiyalarni olish uchun yadrolarni muntazam ravishda bo‘linib turishiga erishish kerak. YAdrolarni muntazam bo‘linishi va bo‘linishning har bir aktida juda katta (~200 Mev) energiya olish uran yadrosi uchun xos jarayon ya’ni neytron ta’sirida uran yadrosi parchalanganda hamma vaqt 2-3 ta neytron ajralib chiqib uranning qolgan yadrolarini ham parchalay boshlaydi. Xuddi mana shu yo‘l bilan uran yadrosini o‘z-o‘zidan muntazam parchalanib turishiga erishish mumkin. Uran yadrosining mana shunday o‘z-o‘zidan parchalanish jarayoniga zanjir reaksiyasi deyiladi.

Zanjir reaksiyada qatnashuvchi neytronlarni, ya’ni yadro bo‘linishining birinchi aktida qatnashgan neytronlar o‘z navbatida 3²=9 ta ikkinchi avlodga tegishli neytronlarni hosil qiladi. Uchinchi avlodga esa 3³=27 neytron hosil bo‘ladi va elliginchi avlodga tegishli neytronlar soni 3^5010²⁵ bo‘ladi. Umuman olganda yadro reaksiyalarida qatnashuvchi neytronlarni energiyasi quyidagicha:

№