Запаздывающие нейтроны
Запаздывающие нейтроны — нейтроны, испускаемые продуктами деления через некоторое время (от нескольких миллисекунд до нескольких минут) после реакции деления тяжёлых атомных ядер, в отличие от мгновенных нейтронов, испускаемых практически мгновенно после деления составного ядра. Запаздывающие нейтроны составляют менее 1 % испускаемых нейтронов деления, однако, несмотря на столь малый выход, играют огромную роль в ядерных реакторах. Благодаря большому запаздыванию такие нейтроны существенно (на 2 порядка и более) увеличивают время жизни нейтронов одного поколения в реакторе и тем самым создают возможность управления самоподдерживающейся цепной реакцией деления. Запаздывающие нейтроны были открыты Робертсом с коллективом в 1939 году.
Механизм явления
В результате деления тяжёлых ядер нейтронами образуются осколки деления в возбуждённом состоянии, претерпевающие β−-распады. В очень редких случаях в цепочке таких β−-превращений образуется ядро с энергией возбуждения, превышающей энергию связи нейтрона в этом ядре. Такие ядра могут испускать нейтроны, которые называются запаздывающими.
Испускание запаздывающего нейтрона конкурирует с гамма-излучением, но если ядро сильно перегружено нейтронами, более вероятным будет испускание нейтрона. Это значит, что запаздывающие нейтроны излучаются ядрами, находящимися ближе к началам цепочек распада, так как там особенно малы энергии связи нейтронов в ядрах.
Ядро, образовавшееся при испускании запаздывающего нейтрона, может находиться либо в основном, либо в возбуждённом состоянии. В последнем случае возбуждение снимается гамма-излучением.
Предшественники и излучатели
Составное ядро (Z,N)* (где Z — количество протонов, N — нейтронов) принято называть предшественником запаздывающих нейтронов, а ядро (Z+1,N−1) — излучателем запаздывающих нейтронов.
Ядро-излучатель испускает нейтрон практически мгновенно, но со значительным запаздыванием по отношению к моменту деления исходного ядра. Среднее время запаздывания практически совпадает со средним временем жизни ядра-предшественника.
Запаздывающие нейтроны принято делить на несколько (чаще всего 6) групп в зависимости от времени запаздывания. Насчитывают около 50 возможных ядер-предшественников, причём заметную роль в этом количестве составляют изотопы брома и иода. Как правило, нейтроны испускаются ядрами с числом нейтронов, на единицу большим магических чисел (50 и 82), так как значения средней энергии связи в таких ядрах особенно малы.
Энергия запаздывающих нейтронов
Энергия запаздывающих нейтронов (в среднем примерно 0,5 МэВ) в несколько раз меньше средней энергии мгновенных нейтронов (примерно 2 МэВ).
Доля запаздывающих нейтронов
Величина, характеризующая количество запаздывающих нейтронов относительно мгновенных нейтронов, образующихся при распаде ядра данного сорта, называется долей запаздывающих нейтронов (β). Эта величина полностью определяется делящимся ядром и в области энергий от 0,025 эВ до 14 МэВ практически не зависит от энергии нейтронов, вызывающих деление. Для всех ядер значение β составляет менее 1 %.
Основные характеристики запаздывающих нейтронов
В таблице перечислены основные характеристики запаздывающих нейтронов для некоторых ядер, и перечислены некоторые из возможных предшественников для случая деления 235U:
| Номер группы | Время запаздывания, с | Средняя энергия, МэВ | Возможные ядра-предшественники | Период полураспада ядер-предшественников, T1/2, с | Доля запаздывающих нейтронов, βi | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 235U | 239Pu | 233U | 235U | 239Pu | 233U | ||||
| 1 | 54—56 | 0,25 | , | 55,72 | 54,28 | 55 | 0,00021 | 0,000072 | 0,000224 |
| 2 | 21—23 | 0,56 | , , | 22,72 | 23,04 | 20,57 | 0,00140 | 0,000626 | 0,000776 |
| 3 | 5—6 | 0,43 | , | 6,22 | 5,60 | 5,0 | 0,00126 | 0,000444 | 0,000654 |
| 4 | 1,9—2,3 | 0,62 | , , , | 2,30 | 2,13 | 2,13 | 0,00252 | 0,000685 | 0,000725 |
| 5 | 0,5—0,6 | 0,42 | Любые короткоживущие ядра продуктов деления | 0,61 | 0,62 | 0,62 | 0,00074 | 0,000180 | 0,000134 |
| 6 | 0,17—0,27 | — | 0,23 | 0,26 | 0,28 | 0,00027 | 0,000093 | 0,000087 | |
| β = ∑βi | 0,0064 | 0,0021 | 0,0026 | ||||||
Примечания
- Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — Москва: Энергоатомиздат, 1982. — С. 512.
- Казанский Ю. А., Лебедев М. Б. Кинетика ядерных реакторов. Учебное пособие по курсу «Физическая теория ядерных реакторов». — Обнинский институт атомной энергетики, 1990. — С. 5.
- Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Запаздывающие нейтроны, Что такое Запаздывающие нейтроны? Что означает Запаздывающие нейтроны?
Ne sleduet putat s medlennymi nejtronami Zapazdyvayushie nejtrony nejtrony ispuskaemye produktami deleniya cherez nekotoroe vremya ot neskolkih millisekund do neskolkih minut posle reakcii deleniya tyazhyolyh atomnyh yader v otlichie ot mgnovennyh nejtronov ispuskaemyh prakticheski mgnovenno posle deleniya sostavnogo yadra Zapazdyvayushie nejtrony sostavlyayut menee 1 ispuskaemyh nejtronov deleniya odnako nesmotrya na stol malyj vyhod igrayut ogromnuyu rol v yadernyh reaktorah Blagodarya bolshomu zapazdyvaniyu takie nejtrony sushestvenno na 2 poryadka i bolee uvelichivayut vremya zhizni nejtronov odnogo pokoleniya v reaktore i tem samym sozdayut vozmozhnost upravleniya samopodderzhivayushejsya cepnoj reakciej deleniya Zapazdyvayushie nejtrony byli otkryty Robertsom s kollektivom v 1939 godu Mehanizm yavleniyaV rezultate deleniya tyazhyolyh yader nejtronami obrazuyutsya oskolki deleniya v vozbuzhdyonnom sostoyanii preterpevayushie b raspady V ochen redkih sluchayah v cepochke takih b prevrashenij obrazuetsya yadro s energiej vozbuzhdeniya prevyshayushej energiyu svyazi nejtrona v etom yadre Takie yadra mogut ispuskat nejtrony kotorye nazyvayutsya zapazdyvayushimi Ispuskanie zapazdyvayushego nejtrona konkuriruet s gamma izlucheniem no esli yadro silno peregruzheno nejtronami bolee veroyatnym budet ispuskanie nejtrona Eto znachit chto zapazdyvayushie nejtrony izluchayutsya yadrami nahodyashimisya blizhe k nachalam cepochek raspada tak kak tam osobenno maly energii svyazi nejtronov v yadrah Yadro obrazovavsheesya pri ispuskanii zapazdyvayushego nejtrona mozhet nahoditsya libo v osnovnom libo v vozbuzhdyonnom sostoyanii V poslednem sluchae vozbuzhdenie snimaetsya gamma izlucheniem Predshestvenniki i izluchateliSostavnoe yadro Z N gde Z kolichestvo protonov N nejtronov prinyato nazyvat predshestvennikom zapazdyvayushih nejtronov a yadro Z 1 N 1 izluchatelem zapazdyvayushih nejtronov Yadro izluchatel ispuskaet nejtron prakticheski mgnovenno no so znachitelnym zapazdyvaniem po otnosheniyu k momentu deleniya ishodnogo yadra Srednee vremya zapazdyvaniya prakticheski sovpadaet so srednim vremenem zhizni yadra predshestvennika Zapazdyvayushie nejtrony prinyato delit na neskolko chashe vsego 6 grupp v zavisimosti ot vremeni zapazdyvaniya Naschityvayut okolo 50 vozmozhnyh yader predshestvennikov prichyom zametnuyu rol v etom kolichestve sostavlyayut izotopy broma i ioda Kak pravilo nejtrony ispuskayutsya yadrami s chislom nejtronov na edinicu bolshim magicheskih chisel 50 i 82 tak kak znacheniya srednej energii svyazi v takih yadrah osobenno maly Energiya zapazdyvayushih nejtronovEnergiya zapazdyvayushih nejtronov v srednem primerno 0 5 MeV v neskolko raz menshe srednej energii mgnovennyh nejtronov primerno 2 MeV Dolya zapazdyvayushih nejtronovVelichina harakterizuyushaya kolichestvo zapazdyvayushih nejtronov otnositelno mgnovennyh nejtronov obrazuyushihsya pri raspade yadra dannogo sorta nazyvaetsya dolej zapazdyvayushih nejtronov b Eta velichina polnostyu opredelyaetsya delyashimsya yadrom i v oblasti energij ot 0 025 eV do 14 MeV prakticheski ne zavisit ot energii nejtronov vyzyvayushih delenie Dlya vseh yader znachenie b sostavlyaet menee 1 Osnovnye harakteristiki zapazdyvayushih nejtronovV tablice perechisleny osnovnye harakteristiki zapazdyvayushih nejtronov dlya nekotoryh yader i perechisleny nekotorye iz vozmozhnyh predshestvennikov dlya sluchaya deleniya 235U Nomer gruppy Vremya zapazdyvaniya s Srednyaya energiya MeV Vozmozhnye yadra predshestvenniki Period poluraspada yader predshestvennikov T1 2 s Dolya zapazdyvayushih nejtronov bi235U 239Pu 233U 235U 239Pu 233U1 54 56 0 25 55 72 54 28 55 0 00021 0 000072 0 0002242 21 23 0 56 22 72 23 04 20 57 0 00140 0 000626 0 0007763 5 6 0 43 6 22 5 60 5 0 0 00126 0 000444 0 0006544 1 9 2 3 0 62 2 30 2 13 2 13 0 00252 0 000685 0 0007255 0 5 0 6 0 42 Lyubye korotkozhivushie yadra produktov deleniya 0 61 0 62 0 62 0 00074 0 000180 0 0001346 0 17 0 27 0 23 0 26 0 28 0 00027 0 000093 0 000087b bi 0 0064 0 0021 0 0026PrimechaniyaBartolomej G G Bajbakov V D Alhutov M S Bat G A Osnovy teorii i metody rascheta yadernyh energeticheskih reaktorov Moskva Energoatomizdat 1982 S 512 Kazanskij Yu A Lebedev M B Kinetika yadernyh reaktorov Uchebnoe posobie po kursu Fizicheskaya teoriya yadernyh reaktorov Obninskij institut atomnoj energetiki 1990 S 5 Klimov A N Yadernaya fizika i yadernye reaktory Moskva Energoatomizdat 1985 S 352
