Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Матеріал що здатний до розщеплення взагалі ізотоп чи суміш ізотопів що здатні до ядерного поділу За визначенням матеріал

Матеріал, що розщеплюється

Матеріал, що розщеплюється

Матеріал, що здатний до розщеплення — взагалі ізотоп чи суміш ізотопів, що здатні до ядерного поділу. За визначенням, матеріал, що розщеплюється, може підтримувати ланцюгову реакцію з нейтронами з тепловою енергією. Матеріал, що розщеплюється, може бути використаний для палива реакторів на теплових нейтронах, реакторів на швидких нейтронах і ядерних вибухових речовин.

Розщеплюваний та здатний до розщеплення

Відповідно до правила розщеплення Ронена для важкого елемента з 90 ≤ З ≤ 100, його ізотопи з 2 × Z − N = 43 ± 2, за кількома винятками, є здатними до розщеплення (де N = кількість нейтронів і Z = кількість протонів).

Термін "матеріал, що здатний до розщеплення" відрізняється від "матеріал, що розщеплюється". Нуклід, здатний до розщеплення (навіть з низькою ймовірністю) після захоплення нейтрона високої або низької енергії, називається здатним до розщеплення. Нуклід, який з високою ймовірністю можна спонукати до розщеплення тепловими нейтронами низької енергії, називається таким, що розщеплюється. Матеріали, здатні до розщеплення, включають також ті (такі як уран-238), у яких поділ може бути викликаний лише нейтронами високої енергії. У результаті матеріали, що розщеплюються, (такі як уран-235) є підмножиною матеріалів, здатних до розщеплення.

Уран-235 ділиться тепловими нейтронами низької енергії, тому що енергія зв'язку в результаті поглинання нейтрона перевищує критичну енергію, необхідну для поділу; тому уран-235 є розщеплюваною речовиною. Навпаки, енергія зв'язку, що вивільняється ураном-238, при поглинанні теплового нейтрона, менша за критичну енергію, тому нейтрон повинен мати додаткову енергію, щоб поділ був можливим. Отже, уран-238 є здатним до розщеплення, але не таким, що розщеплюється.

Альтернативне визначення визначає нукліди, що розщеплюються, як ті нукліди, які можна змусити зазнати ядерного поділу (тобто, здатні до поділу), а також здатні виробляти нейтрони в результаті такого поділу, які можуть підтримувати ланцюгову ядерну реакцію в правильних умовах. Згідно з цим визначенням, єдині нукліди, які є здатними до розщеплення, але не такими, що розщеплюються, це ті нукліди, які можуть зазнати поділу ядра, але виробляють недостатню кількість нейтронів, або виробляють нейтрони з недостатньою енергією, щоб підтримувати ланцюгову ядерну реакцію. Таким чином, хоча всі ізотопи, що розщеплюються, є такими, що здатні до розщеплення, не всі ізотопи, що здатні до розщеплення, є такими, що розщеплюються. У контексті контролю над озброєннями, зокрема в пропозиціях щодо [en], термін "такий, що розщеплюється" часто використовується для опису матеріалів, які можуть бути використані в первинній частині ядерної зброї. Це матеріали, які підтримують вибухову ланцюгову ядерну реакцію поділу швидкими нейтронами .

Згідно з усіма визначеннями вище, уран-238 здатний до розщеплення, але оскільки він не може підтримувати ланцюгову реакцію нейтронів, він не є матеріалом, що розщеплюється. Нейтрони, утворені поділом U-238 мають нижчу енергію, ніж вихідний нейтрон (вони поводяться як при непружному розсіюванні), зазвичай нижче 1 МеВ (тобто швидкість близько 14 тис. км/с), поріг поділу, щоб викликати наступний поділ U-238, тому поділ U-238 не підтримує ланцюгову ядерну реакцію.

Поділ U-238 швидкими нейтронами на вторинній стадії ядерної зброї робить значний внесок у потужність і радіоактивне зараження. Поділ U-238 швидкими нейтронами також робить значний внесок у вихідну потужність деяких реакторів на швидких нейтронах.

Нукліди, здатні до розщеплення

Загалом, більшість ізотопів актиноїдів з непарним числом нейтронів є здатними до розщеплення. Більшість ядерного палива мають непарне атомне масове число (A = Z + N = загальна кількість нуклонів) і парне атомне число Z. Це означає непарну кількість нейтронів. Ізотопи з непарною кількістю нейтронів отримують додатково 1 до 2 МеВ енергії від поглинання додаткового нейтрона, від який сприяє парній кількості нейтронів і протонів. Цієї енергії достатньо, щоб забезпечити необхідну додаткову енергію для поділу повільнішими нейтронами, що важливо для того, щоб ізотопи, що здатні до розщеплення, також були такими, що розщеплюються.

Загалом, нукліди з парною кількістю протонів і парною кількістю нейтронів, розташовані поблизу [en] залежності атомного номера від атомного масового числа, стабільніші за інші; отже, вони з меншою ймовірністю зазнають поділу. Вони, швидше за все, «ігноруватимуть» нейтрон і дозволять йому піти своїм шляхом, або ж поглинатимуть нейтрон, але не отримуючи достатньо енергії від процесу, щоб деформувати ядро, щоб воно поділилося. Ці [en] ізотопи також менш схильні до спонтанного поділу, і вони також мають відносно набагато довший частковий період напіврозпаду для альфа- або бета- розпаду. Прикладами цих ізотопів є уран-238 і торій-232 . З іншого боку, крім найлегших нуклідів, нукліди з непарною кількістю протонів і непарною кількістю нейтронів (непарний Z, непарний N) зазвичай короткоживучі (помітним винятком є [en] з періодом напіврозпаду 154 000 років), тому що вони легко розпадаються шляхом випромінювання бета-частинок до своїх ізобар з парною кількістю протонів і парною кількістю нейтронів (парне Z, парне N), стаючи набагато стабільнішими. Фізична основа цього явища також походить від ефекту спарювання в енергії ядерного зв'язку, але цього разу як від протон-протонного, так і нейтрон-нейтронного спарювання. Відносно короткий період напіврозпаду таких непарних важких ізотопів означає, що вони недоступні у великій кількості та є високорадіоактивними.

Ядерне паливо

Щоб бути корисним паливом для ланцюгових ядерних реакцій поділу, матеріал повинен:

  • Перебувати в області кривої енергії зв'язку, де можлива ланцюгова реакція поділу (тобто над радієм)
  • Мають високу ймовірність поділу при захопленні нейтронів
  • Вивільнення більше одного нейтрона в середньому за захоплення нейтрона. (Їх достатньо для кожного поділу, щоб компенсувати неподіли та поглинання в сповільнювачі)
  • Мати досить довгий період напіврозпаду
  • Бути доступним у відповідних кількостях
Співвідношення захоплення-поділу діляться нуклідів
Теплові нейтрони Епітеплові нейтрони
σ F (б) σ γ (б) % σ F (б) σ γ (б) %
531 46 8,0 % 233 U 760 140 16 %
585 99 14,5 % 235 U 275 140 34 %
750 271 26,5 % 239 Pu 300 200 40 %
1010 361 26,3 % 241 Pu 570 160 22 %

Нукліди в ядерному паливі включають:

Нукліди, що розщеплюються, не мають 100 % шансів зазнати поділу при поглинанні нейтрона. Шанс залежить від нукліда, а також від енергії нейтрона. Для нейтронів низьких і середніх енергій захоплення нейтронів для поділу (σ F), переріз для захоплення нейтронів з випромінюванням гамма-променів (σ γ) і відсоток неподілу наведено в таблиці праворуч. .

Нукліди для відтворення в ядерному паливі включають:

  • Торій-232, який утворює уран-233 шляхом захоплення нейтронів з проміжними етапами розпаду.
  • Уран-238, який утворює плутоній-239 шляхом захоплення нейтронів з проміжними етапами розпаду.
  • Плутоній-240 виділяється з плутонію-239 безпосередньо шляхом захоплення нейтронів.

Див. також

Зноски

  1. Сформульоване таким чином правило поділу вказує на те, що 33 ізотопи ймовірно поділяються: Th-225, 227, 229; Pa-228, 230, 232; U-231, 233, 235; Np-234, 236, 238; Pu-237, 239, 241; Am-240, 242, 244; Cm-243, 245, 247; Bk-246, 248, 250; Cf-249, 251, 253; Es-252, 254, 256; Fm-255, 257, 259. Лише чотирнадцять (включаючи довгоживучий метастабільний ядерний ізомер) мають період напіврозпаду принаймні рік: Th-229, U-233, U-235, Np-236, Pu-239, Pu-241, Am-242m, Cm-243, Cm-245, Cm-247, Bk-248, Cf-249, Cf-251 та Es-252. З них лише U-235 є [en]. Можна розмножити U-233 і Pu-239 з більш поширених природних ізотопів (Th-232 і U-238 відповідно) шляхом одного захоплення нейтронів. Інші, як правило, виробляються в менших кількостях.

Примітки

  1. Облік та контроль ядерного матеріалу, фізичний захист ядерного матеріалу і ядерних установок. Тлумачний словник українських термінів. Словники термінів: українсько-англо-російський, русско-украинско-английский, english-russian-ukrainian НП 306.7.086-2004 (PDF) (українською) . ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЯДЕРНОГО РЕГУЛЮВАННЯ УКРАЇНИ. Процитовано 04 лютого 2023.
  2. NRC: Glossary -- Fissile material. www.nrc.gov.
  3. Nuclear Science and Engineering -- ANS / Publications / Journals / Nuclear Science and Engineering.
  4. Ronen Y., 2006. A rule for determining fissile isotopes. Nucl. Sci. Eng., 152:3, pages 334—335.
  5. Ronen, Y. (2010). Some remarks on the fissile isotopes. Annals of Nuclear Energy. 37 (12): 1783—1784. doi:10.1016/j.anucene.2010.07.006.
  6. NRC: Glossary -- Fissionable material. www.nrc.gov.
  7. Slides-Part one: Kinetics. UNENE University Network of Excellence in Nuclear Engineering. Процитовано 3 січня 2013.
  8. James J. Duderstadt and Louis J. Hamilton (1976). Nuclear Reactor Analysis. John Wiley & Sons, Inc. ISBN .
  9. John R. Lamarsh and Anthony John Baratta (Third Edition) (2001). Introduction to Nuclear Engineering. Prentice Hall. ISBN .
  10. . Архів оригіналу за 6 лютого 2012. Процитовано 16 жовтня 2022.
  11. . Brookhaven National Laboratory. Архів оригіналу за 24 січня 2017. Процитовано 12 серпня 2013.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Material sho zdatnij do rozsheplennya vzagali izotop chi sumish izotopiv sho zdatni do yadernogo podilu Za viznachennyam material sho rozsheplyuyetsya mozhe pidtrimuvati lancyugovu reakciyu z nejtronami z teplovoyu energiyeyu Material sho rozsheplyuyetsya mozhe buti vikoristanij dlya paliva reaktoriv na teplovih nejtronah reaktoriv na shvidkih nejtronah i yadernih vibuhovih rechovin Rozsheplyuvanij ta zdatnij do rozsheplennyaVidpovidno do pravila rozsheplennya Ronena dlya vazhkogo elementa z 90 Z 100 jogo izotopi z 2 Z N 43 2 za kilkoma vinyatkami ye zdatnimi do rozsheplennya de N kilkist nejtroniv i Z kilkist protoniv Termin material sho zdatnij do rozsheplennya vidriznyayetsya vid material sho rozsheplyuyetsya Nuklid zdatnij do rozsheplennya navit z nizkoyu jmovirnistyu pislya zahoplennya nejtrona visokoyi abo nizkoyi energiyi nazivayetsya zdatnim do rozsheplennya Nuklid yakij z visokoyu jmovirnistyu mozhna sponukati do rozsheplennya teplovimi nejtronami nizkoyi energiyi nazivayetsya takim sho rozsheplyuyetsya Materiali zdatni do rozsheplennya vklyuchayut takozh ti taki yak uran 238 u yakih podil mozhe buti viklikanij lishe nejtronami visokoyi energiyi U rezultati materiali sho rozsheplyuyutsya taki yak uran 235 ye pidmnozhinoyu materialiv zdatnih do rozsheplennya Uran 235 dilitsya teplovimi nejtronami nizkoyi energiyi tomu sho energiya zv yazku v rezultati poglinannya nejtrona perevishuye kritichnu energiyu neobhidnu dlya podilu tomu uran 235 ye rozsheplyuvanoyu rechovinoyu Navpaki energiya zv yazku sho vivilnyayetsya uranom 238 pri poglinanni teplovogo nejtrona mensha za kritichnu energiyu tomu nejtron povinen mati dodatkovu energiyu shob podil buv mozhlivim Otzhe uran 238 ye zdatnim do rozsheplennya ale ne takim sho rozsheplyuyetsya Alternativne viznachennya viznachaye nuklidi sho rozsheplyuyutsya yak ti nuklidi yaki mozhna zmusiti zaznati yadernogo podilu tobto zdatni do podilu a takozh zdatni viroblyati nejtroni v rezultati takogo podilu yaki mozhut pidtrimuvati lancyugovu yadernu reakciyu v pravilnih umovah Zgidno z cim viznachennyam yedini nuklidi yaki ye zdatnimi do rozsheplennya ale ne takimi sho rozsheplyuyutsya ce ti nuklidi yaki mozhut zaznati podilu yadra ale viroblyayut nedostatnyu kilkist nejtroniv abo viroblyayut nejtroni z nedostatnoyu energiyeyu shob pidtrimuvati lancyugovu yadernu reakciyu Takim chinom hocha vsi izotopi sho rozsheplyuyutsya ye takimi sho zdatni do rozsheplennya ne vsi izotopi sho zdatni do rozsheplennya ye takimi sho rozsheplyuyutsya U konteksti kontrolyu nad ozbroyennyami zokrema v propoziciyah shodo en termin takij sho rozsheplyuyetsya chasto vikoristovuyetsya dlya opisu materialiv yaki mozhut buti vikoristani v pervinnij chastini yadernoyi zbroyi Ce materiali yaki pidtrimuyut vibuhovu lancyugovu yadernu reakciyu podilu shvidkimi nejtronami Zgidno z usima viznachennyami vishe uran 238 zdatnij do rozsheplennya ale oskilki vin ne mozhe pidtrimuvati lancyugovu reakciyu nejtroniv vin ne ye materialom sho rozsheplyuyetsya Nejtroni utvoreni podilom U 238 mayut nizhchu energiyu nizh vihidnij nejtron voni povodyatsya yak pri nepruzhnomu rozsiyuvanni zazvichaj nizhche 1 MeV tobto shvidkist blizko 14 tis km s porig podilu shob viklikati nastupnij podil U 238 tomu podil U 238 ne pidtrimuye lancyugovu yadernu reakciyu Podil U 238 shvidkimi nejtronami na vtorinnij stadiyi yadernoyi zbroyi robit znachnij vnesok u potuzhnist i radioaktivne zarazhennya Podil U 238 shvidkimi nejtronami takozh robit znachnij vnesok u vihidnu potuzhnist deyakih reaktoriv na shvidkih nejtronah Nuklidi zdatni do rozsheplennyaZagalom bilshist izotopiv aktinoyidiv z neparnim chislom nejtroniv ye zdatnimi do rozsheplennya Bilshist yadernogo paliva mayut neparne atomne masove chislo A Z N zagalna kilkist nukloniv i parne atomne chislo Z Ce oznachaye neparnu kilkist nejtroniv Izotopi z neparnoyu kilkistyu nejtroniv otrimuyut dodatkovo 1 do 2 MeV energiyi vid poglinannya dodatkovogo nejtrona vid yakij spriyaye parnij kilkosti nejtroniv i protoniv Ciyeyi energiyi dostatno shob zabezpechiti neobhidnu dodatkovu energiyu dlya podilu povilnishimi nejtronami sho vazhlivo dlya togo shob izotopi sho zdatni do rozsheplennya takozh buli takimi sho rozsheplyuyutsya Zagalom nuklidi z parnoyu kilkistyu protoniv i parnoyu kilkistyu nejtroniv roztashovani poblizu en zalezhnosti atomnogo nomera vid atomnogo masovogo chisla stabilnishi za inshi otzhe voni z menshoyu jmovirnistyu zaznayut podilu Voni shvidshe za vse ignoruvatimut nejtron i dozvolyat jomu piti svoyim shlyahom abo zh poglinatimut nejtron ale ne otrimuyuchi dostatno energiyi vid procesu shob deformuvati yadro shob vono podililosya Ci en izotopi takozh mensh shilni do spontannogo podilu i voni takozh mayut vidnosno nabagato dovshij chastkovij period napivrozpadu dlya alfa abo beta rozpadu Prikladami cih izotopiv ye uran 238 i torij 232 Z inshogo boku krim najlegshih nuklidiv nuklidi z neparnoyu kilkistyu protoniv i neparnoyu kilkistyu nejtroniv neparnij Z neparnij N zazvichaj korotkozhivuchi pomitnim vinyatkom ye en z periodom napivrozpadu 154 000 rokiv tomu sho voni legko rozpadayutsya shlyahom viprominyuvannya beta chastinok do svoyih izobar z parnoyu kilkistyu protoniv i parnoyu kilkistyu nejtroniv parne Z parne N stayuchi nabagato stabilnishimi Fizichna osnova cogo yavisha takozh pohodit vid efektu sparyuvannya v energiyi yadernogo zv yazku ale cogo razu yak vid proton protonnogo tak i nejtron nejtronnogo sparyuvannya Vidnosno korotkij period napivrozpadu takih neparnih vazhkih izotopiv oznachaye sho voni nedostupni u velikij kilkosti ta ye visokoradioaktivnimi Yaderne palivoShob buti korisnim palivom dlya lancyugovih yadernih reakcij podilu material povinen Perebuvati v oblasti krivoyi energiyi zv yazku de mozhliva lancyugova reakciya podilu tobto nad radiyem Mayut visoku jmovirnist podilu pri zahoplenni nejtroniv Vivilnennya bilshe odnogo nejtrona v serednomu za zahoplennya nejtrona Yih dostatno dlya kozhnogo podilu shob kompensuvati nepodili ta poglinannya v spovilnyuvachi Mati dosit dovgij period napivrozpadu Buti dostupnim u vidpovidnih kilkostyah Spivvidnoshennya zahoplennya podilu dilyatsya nuklidiv Teplovi nejtroni Epiteplovi nejtroni s F b s g b s F b s g b 531 46 8 0 233 U 760 140 16 585 99 14 5 235 U 275 140 34 750 271 26 5 239 Pu 300 200 40 1010 361 26 3 241 Pu 570 160 22 Nuklidi v yadernomu palivi vklyuchayut Uran 233 otrimanij z toriyu 232 shlyahom zahoplennya nejtroniv bez promizhnih etapiv rozpadu Uran 235 mistitsya v prirodnomu i zbagachenomu urani Plutonij 239 otrimanij z uranu 238 za dopomogoyu zahoplennya nejtroniv bez promizhnih etapiv rozpadu en otrimanij z plutoniyu 240 bezposeredno shlyahom zahoplennya nejtroniv Nuklidi sho rozsheplyuyutsya ne mayut 100 shansiv zaznati podilu pri poglinanni nejtrona Shans zalezhit vid nuklida a takozh vid energiyi nejtrona Dlya nejtroniv nizkih i serednih energij zahoplennya nejtroniv dlya podilu s F pereriz dlya zahoplennya nejtroniv z viprominyuvannyam gamma promeniv s g i vidsotok nepodilu navedeno v tablici pravoruch Nuklidi dlya vidtvorennya v yadernomu palivi vklyuchayut Torij 232 yakij utvoryuye uran 233 shlyahom zahoplennya nejtroniv z promizhnimi etapami rozpadu Uran 238 yakij utvoryuye plutonij 239 shlyahom zahoplennya nejtroniv z promizhnimi etapami rozpadu Plutonij 240 vidilyayetsya z plutoniyu 239 bezposeredno shlyahom zahoplennya nejtroniv Div takozhMaterial dlya vidtvorennya en en ZnoskiSformulovane takim chinom pravilo podilu vkazuye na te sho 33 izotopi jmovirno podilyayutsya Th 225 227 229 Pa 228 230 232 U 231 233 235 Np 234 236 238 Pu 237 239 241 Am 240 242 244 Cm 243 245 247 Bk 246 248 250 Cf 249 251 253 Es 252 254 256 Fm 255 257 259 Lishe chotirnadcyat vklyuchayuchi dovgozhivuchij metastabilnij yadernij izomer mayut period napivrozpadu prinajmni rik Th 229 U 233 U 235 Np 236 Pu 239 Pu 241 Am 242m Cm 243 Cm 245 Cm 247 Bk 248 Cf 249 Cf 251 ta Es 252 Z nih lishe U 235 ye en Mozhna rozmnozhiti U 233 i Pu 239 z bilsh poshirenih prirodnih izotopiv Th 232 i U 238 vidpovidno shlyahom odnogo zahoplennya nejtroniv Inshi yak pravilo viroblyayutsya v menshih kilkostyah PrimitkiOblik ta kontrol yadernogo materialu fizichnij zahist yadernogo materialu i yadernih ustanovok Tlumachnij slovnik ukrayinskih terminiv Slovniki terminiv ukrayinsko anglo rosijskij russko ukrainsko anglijskij english russian ukrainian NP 306 7 086 2004 PDF ukrayinskoyu DERZhAVNIJ KOMITET YaDERNOGO REGULYuVANNYa UKRAYiNI Procitovano 04 lyutogo 2023 NRC Glossary Fissile material www nrc gov Nuclear Science and Engineering ANS Publications Journals Nuclear Science and Engineering Ronen Y 2006 A rule for determining fissile isotopes Nucl Sci Eng 152 3 pages 334 335 Ronen Y 2010 Some remarks on the fissile isotopes Annals of Nuclear Energy 37 12 1783 1784 doi 10 1016 j anucene 2010 07 006 NRC Glossary Fissionable material www nrc gov Slides Part one Kinetics UNENE University Network of Excellence in Nuclear Engineering Procitovano 3 sichnya 2013 James J Duderstadt and Louis J Hamilton 1976 Nuclear Reactor Analysis John Wiley amp Sons Inc ISBN 0 471 22363 8 John R Lamarsh and Anthony John Baratta Third Edition 2001 Introduction to Nuclear Engineering Prentice Hall ISBN 0 201 82498 1 Arhiv originalu za 6 lyutogo 2012 Procitovano 16 zhovtnya 2022 Brookhaven National Laboratory Arhiv originalu za 24 sichnya 2017 Procitovano 12 serpnya 2013

Дата публікації:
Топ