Ցանցային միջուկային ռեակցիա: Միջուկային շղթայի ռեակցիայի իրականացման պայմանները

Համադրողականության տեսությունը ասում է, որ զանգվածը էներգիայի հատուկ ձեւ է: Դրանից բխում է, որ հնարավոր է զանգվածը վերածել էներգիայի եւ էներգիայի զանգվածի մեջ: Միջուկային միջավայրում նման ռեակցիաները տեղի են ունենում: Մասնավորապես, ատոմային կորիզի որոշ զանգվածներ կարող են լավ վերածվել էներգիայի: Դա տեղի է ունենում մի քանի ձեւով: Նախ, կորիզը կարող է քայքայվել մի շարք փոքր միջուկների մեջ, այս ռեակցիան կոչվում է «քայքայվել»: Երկրորդ, ավելի փոքր միջուկները կարող են հեշտությամբ միացնել, որպեսզի ավելի մեծ լինի, սա սինթեզի ռեակցիա է: Տիեզերքում նման ռեակցիան շատ տարածված է: Բավարար է ասել, որ սինթեզի արձագանքը աստղերի էներգիայի աղբյուրն է: Սակայն քայքայվող ռեակցիան օգտագործվում է մարդկության կողմից միջուկային ռեակտորների վրա, քանի որ մարդիկ սովորել են վերահսկել այդ բարդ գործընթացները: Բայց ինչն է շղթայի միջուկային ռեակցիան: Ինչպես կառավարել այն:

Ինչ է տեղի ունենում ատոմի մեջ

Ցանցային միջուկային ռեակցիա գործընթաց է, որը տեղի է ունենում, երբ տարրական մասնիկները կամ միջուկները բախվում են այլ միջուկների հետ: Ինչու «շղթան»: Սա հերթական միջուկային ռեակցիաների մի շարք է: Այս գործընթացի արդյունքում գոյություն ունի քվանտային վիճակի եւ նուկլոնի կազմի փոփոխություն նախնական միջուկում, նույնիսկ նոր մասնիկները հայտնվում են ռեակցիայի արդյունքներով: Ցանցային միջուկային ռեակցիան, որի ֆիզիկան հնարավորություն է ընձեռում հետազոտել միջուկների եւ միջուկների հետ միջուկների փոխազդեցության մեխանիզմները, նոր տարրերի եւ իզոտոպների ձեռք բերման հիմնական մեթոդն է: Շղթայական ռեակցիայի ընթացքը հասկանալու համար նախ պետք է զբաղվել միայնակով:

Այն, ինչ դուք պետք է արձագանքի համար

Նման գործընթացը որպես շղթայի միջուկային ռեակցիա իրականացնելու համար անհրաժեշտ է մոտավորապես մասնիկները (միջուկը եւ նուկլոնը, երկու միջուկը), ուժեղ փոխազդեցության շառավղով հեռավորության վրա (մոտ մեկ Ֆերմի): Եթե հեռավորությունները մեծ են, ապա լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունը կլինի բացառապես Կուլոն: Միջուկային արձագանքում նկատվում են բոլոր օրենքները, էներգիայի պահպանումը, թափը, թափը, բարիոնը: Ցանցային միջուկային ռեակցիա նշանակվում է a, b, c, d խորհրդանիշների շարքով: Սիմվոլը ա նշանակում է բնօրինակի կորիզը, բ միջադեպի մասնիկը, c նոր արտանետված մասնիկը, եւ d նշանակում է առաջացող միջուկը:

Ռեակցիայի էներգիան

Ցանցային միջուկային ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ ինչպես կլանման, այնպես էլ էներգիայի թողարկման հետ, որը հավասար է արձագանքից հետո մասնիկների զանգվածների տարբերությանը: Կուտակված էներգիան որոշում է բախման նվազագույն կինետիկ էներգիան `միջուկային ռեակցիայի այսպես կոչված շեմը, որտեղ այն կարող է ազատորեն հոսք: Այս շեմը կախված է փոխազդեցությանը մասնակցող մասնիկներից եւ դրանց բնութագրերից: Սկզբնական փուլում բոլոր մասնիկները գտնվում են կանխորոշված քվանտային վիճակում:

Ռեակցիա

Լուծվող մասնիկների հիմնական աղբյուրը, որի միջուկը ռմբակոծված է, լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչն է, որը տալիս է պրոտոնների, ծանր ions եւ լույսի ճառագայթների ճառագայթներ: Դանդաղ նեյտրոնները ստացվում են միջուկային ռեակտորների օգտագործմամբ: Միջուկային ռեակցիաների տարբեր տեսակներ, այնպես էլ սինթեզ եւ քայքայումը կարող են օգտագործվել լիցքավորված մասնիկների ամրագրման համար: Նրանց հավանականությունը կախված է այնպիսի մասնիկների պարամետրերից, որոնք բախվում են: Այս բնորոշիչը կապված է ռեակցիայի խաչմերուկի բնութագրիչին հետ, որը հանդիսանում է միջուկային միջադեպը որպես միջադեպի մասնիկների թիրախ բնութագրող արդյունավետ տարածք եւ որը հանդիսանում է մասնիկի եւ միջուկի ներգործության հավանականության չափը: Եթե ռեակցիայի մեջ ներգրավված են ոչ սեռական խցանման մասնիկները, ապա խաչքարը ուղղակիորեն կախված է նրանց կողմնորոշվելուց: Քանի որ միջադեպի մասնիկների պտույտները ճիշտ քաոսային չեն, բայց քիչ թե շատ պատվիրված են, բոլոր կորպուսները բեւեռացված կլինեն: Ուղղահայաց ճառագայթների սպինների քանակական բնութագիրը նկարագրված է բեւեռացման վեկտորի կողմից:

Ռեակցիաների մեխանիզմը

Ինչ է նշանակում միջուկային ռեակցիա: Ինչպես արդեն նշվեց, սա ավելի պարզ արձագանքների հերթականությունն է: Միջադեպի մասնիկի բնութագրերը եւ դրա միջուկի հետ փոխազդեցությունը կախված են զանգվածային, լիցքաթափման, կինետիկ էներգիայի վրա: Փոխգործակցությունը որոշվում է միջուկների ազատության աստիճանով, որոնք բախումներում հուզված են: Այս բոլոր մեխանիզմների նկատմամբ հսկողություն ձեռք բերելը հնարավորություն է տալիս իրականացնել նման գործընթաց, որպես վերահսկվող շղթայական միջուկային ռեակցիա:

Ուղղակի ռեակցիաները

Եթե լիցքավորված մասնիկը, որը հարվածում է թիրախային միջուկին, անդրադառնում է այն, ապա բախման տեւողությունը հավասար կլինի այն հանգամանքին, որ անհրաժեշտ է հաղթահարել միջուկի շառավղը: Նման միջուկային արձագանքը կոչվում է ուղղակի: Այս տեսակի բոլոր ռեակցիաների ընդհանուր բնութագիրը փոքր թվով ազատության աստիճանի հրահրումն է: Նման գործընթացում, առաջին բախման արդյունքում, մասնիկը դեռեւս բավականաչափ էներգիա ունի `հաղթահարելու միջուկային ներգրավումը: Օրինակ, նման անմիջական նեյտրոնային սփոթման, փոխանակման փոխանակման եւ ուղղակի փոխազդեցությունների հետ փոխազդեցությունները: Նման ընթացակարգերի ներդրումը բնութագրող «ընդհանուր խաչմերուկ» է, որը բավականին քիչ է: Այնուամենայնիվ, ուղղակի միջուկային ռեակցիան անցնող արտադրանքի բաշխումը թույլ է տալիս որոշել ճառագայթման ուղղությամբ, քվանտային թվերի, բնակեցված պետությունների ընտրողականության տեսանկյունից արտանետումների հավանականությունը եւ որոշել դրանց կառուցվածքը:

Pre-equilibrium emission- ը

Եթե առաջին մասնիկից հետո մասնիկը միջուկային փոխազդեցության տարածաշրջանից դուրս չի գա, ապա դա տեղի կունենա հաջորդական բախումների մի ամբողջ կասկադում: Սա իրականում այն է, ինչ կոչվում է շղթայի միջուկային ռեակցիա: Այս իրավիճակի արդյունքում մասնիկի կինետիկ էներգիան բաժանվում է միջուկի բաղադրամասերի միջեւ: Միջուկի հենց վիճակը աստիճանաբար կդառնա ավելի բարդ: Այս գործընթացում, որոշ nucleon- ի կամ մի ամբողջ կլաստերի (մի խումբ nucleons), էներգիան, բավարար է այս nucleon արտանետման համար միջուկից կարող է կենտրոնանալ: Հետագա հանգիստը կհանգեցնի վիճակագրական հավասարակշռության ձեւավորմանը եւ բարդ միջուկի ձեւավորմանը:

Շղթայական ռեակցիաները

Ինչ է նշանակում միջուկային ռեակցիա: Սա իր բաղադրիչ մասերի հաջորդականությունն է: Այսինքն, լիցքավորված մասնիկների առաջացնող բազմակի հաջորդական միջուկային ռեակցիաները առաջանում են որպես ռեակցիաներ նախորդ փուլերում: Ինչ է կոչվում շղթայի միջուկային ռեակցիա: Օրինակ, ծանր միջուկների բաժանումը, երբ բազմաթիվ փլուզման դեպքեր են առաջադրվում նախորդ անկման արդյունքում ստացված նեյտրոնների կողմից:

Շղթայի միջուկային ռեակցիայի առանձնահատկությունները

Բոլոր քիմիական ռեակցիաների շարքում շղթայվածները շատ տարածված են դարձել: Չօգտագործված պարտատոմսերի մասնիկները ծառայում են որպես ազատ ատոմներ կամ արմատականներ: Նման գործընթացում, որպես շղթայի միջուկային ռեակցիա, դրա հոսքի մեխանիզմը ապահովում է նեյտրոններ, որոնք չունեն Coulomb խոչընդոտ եւ կլանման միջուկը հուզում: Եթե միջինում հայտնվում է անհրաժեշտ մասնիկը, ապա այն առաջացնում է հետագա վերափոխումների շղթա, որը կշարունակվի մինչեւ շղթայի ընդմիջումը պայմանավորված կրիչի մասնիկի կորստի պատճառով:

Ինչու կրիչը կորցրեց

Ռեակցիաների շարունակական շղթայի կրող մասնիկների կորստի երկու պատճառ կա: Առաջինը, մասնիկն է ներծծում առանց երկրորդական արտանետումների գործընթացների: Երկրորդը `մասնիկի մեկնելը, շղթայի գործընթացը սատարող նյութի ծավալի սահմանից դուրս:

Երկու տեսակի գործընթաց

Եթե շղթայական ռեակցիայի յուրաքանչյուր ժամանակահատվածում ծնվում է միայն մեկ օպերատոր, ապա այս գործընթացը կարելի է անվանել անբավարար: Դա չի կարող հանգեցնել էներգիայի թողարկմանը մեծ մասշտաբով: Եթե կան շատ օպերատորներ, ապա դա կոչվում է շեղված ռեակցիա: Ինչ է շղթայի միջուկային ռեակցիան ճյուղավորմամբ: Նախորդ ակտում ստացված երկրորդային մասնիկներից մեկը կշարունակի շղթան ավելի շուտ սկսվել, սակայն մյուսները նոր ռեակցիաներ կստեղծեն, որոնք նույնպես մասն են կազմում: Սխալ գործընթաց տալու գործընթացը կխաղա այս գործընթացի հետ: Արդյունքում ստեղծված իրավիճակն առաջացնում է հատուկ քննադատական եւ սահմանափակող երեւույթներ: Օրինակ, եթե կա ավելի շատ ժայռեր, քան զուտ նոր շղթաներ, ապա ինքնուրույն արձագանքն անխուսափելի կլինի: Նույնիսկ եթե դուք արթնացնում եք արհեստականորեն, որոշակի միջավայրում մասնիկների ճիշտ քանակի ներդրման միջոցով, գործընթացը դեռեւս ժամանակի ընթացքում կթափվի (սովորաբար բավականին արագ): Եթե նոր շղթաների թիվը գերազանցում է ժայռերի քանակը, ապա շղթայի միջուկային ռեակցիան սկսում է տարածվել ամբողջ նյութի վրա:

Կրիտիկական վիճակը

Կրիտիկական պետությունը տարանջատում է նյութի վիճակը զարգացած ինքնապաշտպանական շղթայական ռեակցիայի հետ եւ այն տարածքները, որտեղ այդ ռեակցիան անհնար է: Այս պարամետրը բնութագրվում է նոր շղթաների թվաքանակի եւ հնարավոր ընդմիջումների քանակի միջեւ: Ինչպես ազատ օպերատորի մասնիկի առկայության դեպքում, քննադատական պետությունը հիմնական ցանկն է այնպիսի ցուցակում, ինչպիսիք են «շղթայի միջուկային ռեակցիայի իրականացման պայմանները»: Այս պետության ձեռքբերումը կարող է որոշվել մի շարք հնարավոր գործոններով: Ծանր տարրերի կորիզը հուզված է միայն մեկ նեյտրոնային միջավայրում: Նման գործընթացի արդյունքում, որպես շղթայի միջուկային ֆիզիկական ռեակցիա, ավելի շատ նեյտրոններ են հայտնվում: Հետեւաբար, այս գործընթացը կարող է առաջացնել ճարպակալման ռեակցիա, որտեղ նեյտրոնային կրիչները հանդես կգան որպես կրողներ: Այն դեպքերում, երբ նեյտրոնային գրավման մակարդակը առանց բաժանման կամ հեռացման (կորուստի դրույքաչափ) փոխհատուցվում է կրիչի մասնիկների տարածման արագությամբ, շղթայական ռեակցիան շարունակվում է կայուն վիճակում: Այս հավասարությունը բնութագրում է բազմապատկման գործոնը: Վերոնշյալ դեպքում դա հավասար է մեկին: Միջուկային հզորությունում, էներգիայի թողարկման եւ բազմապատկման գործոնի միջեւ բացասական արձագանքի ներդրման շնորհիվ հնարավոր է վերահսկել միջուկային ռեակցիայի ընթացքը: Եթե այդ գործակիցը մեկից ավելի է, ապա ռեակցիան կզարգանա զարգացմամբ: Միջուկային զենքի մեջ օգտագործվում են շղթայական շղթայական ռեակցիաները:

Էներգետիկայի բնագավառում միջուկային ռեակցիա

Ռեակտորի ռեակտիվությունը որոշվում է իր առանցքում կատարվող մի շարք գործընթացների կողմից: Այս բոլոր ազդեցությունները որոշվում են այսպես կոչված հակազդեցության գործակիցով: Գրաֆիտի գդալների, ջերմային փոխադրիչների կամ ուրանի ջերմաստիճանի փոփոխության ազդեցությունը ռեակտորի ռեակտիվացման վրա եւ գործընթացների ինտենսիվությունը, ինչպիսիք են շղթայի միջուկային ռեակցիան, բնութագրվում է ջերմաստիճանի գործակիցով (ջերմության կրիչի, ուրանի համար գրաֆիտի համար): Գոյություն ունեն նաեւ ուժի, բարոմետրիկ ցուցանիշների կախված հատկանիշներ գոլորշու ցուցանիշների համար: Ռեակտորի մեջ միջուկային ռեակցիան պահպանելու համար անհրաժեշտ է որոշ տարրեր փոխակերպել ուրիշներին: Դա անելու համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել շղթայի միջուկային ռեակցիայի պայմանները `մի նյութի առկայությունը, որը կարող է բաժանել եւ մեկուսացնել մի շարք տարրական մասնիկների քայքայումը, ինչը, որպես հետեւանք, հանգեցնում է մնացած միջուկների փլուզմանը: Ուրանի -238, ուրանի-235, պլուտոնիում -239 հաճախ օգտագործվում են որպես այդպիսի նյութ: Միջուկային շղթայի ռեակցիայի ընդունման ժամանակ այդ տարրերի իզոտոպները կկտրվեն եւ կազմեն երկու կամ ավելի այլ քիմիական նյութեր: Այս գործընթացում, այսպես կոչված, «գամմա» ճառագայթներ են արտանետվում, ուժեղ էներգիայի արձակում է տեղի ունենում, առաջանում են երկու կամ երեք նեյտրոններ, որոնք կարող են շարունակել արձագանքը: Տարրական նեյտրոնների եւ արագ նեյտրոնների միջեւ ընկալեք, քանի որ ատոմի կորիզը բաժանելու համար այդ մասնիկները պետք է թռչեն որոշակի արագությամբ: