Деление плутония

Деление плутония

Конечно будет. Это такой же делящийся материал (и оружейный), как и 235U.

Если говорить о величине n, то следует сказать, что эта ядерная константа, еще зависит от того, нейтронами каких энергий делится 235U. Мы сейчас рассматриваем реакторы на тепловых нейтронах, на замедленных. Так вот, чтобы различать нейтроны разных энергий, надо еще поставить букву “т”, третий индекс, т.е. это будет означать, что Деление плутония- это число нейтронов, во-первых, нормировано на одно деление, во-вторых, относится к ядру 235U, и в-третьих, деление производится тепловыми нейтронами. Вот эта величина для тепловых нейтронов равна Деление плутония . Та же величина для 239Pu  Деление плутония. Плутоний как бы более реактивный материал, поэтому и бомбы из него мощнее получаются, и поэтому возникло такое беспокойство из-за ядерного терроризма.

Теперь давайте рассмотрим осколки деления. Их в среднем два, подавляющее большинство ядер делится на два осколка, очень редко бывает тройное деление. В результате тройного деления получается два больших осколка и еще возможно образование трития. Тритий – это радиоактивный изотоп водорода, и, в принципе, избежать выделения трития на АЭС невозможно. На всех АЭС всегда в атмосферу идут сбросы трития. Но, поскольку у него период полураспада 12 лет, уж очень большой радиоактивной опасности он не представляет, но, тем не менее, именно потому, что он рассеивается (он входит в воду, в атмосферу и. т.д) – он и представляет определенную опасность. Поэтому на тритий тоже введены предельно допустимые концентрации и в тех местах, где он находится в концентрированных количествах, тритий представляет, конечно, большую биологическую опасность. Поэтому тритий обязательно учитывается в балансе выбросов радиоактивности в атмосферу.

Давайте рассмотрим осколки деления и нарисуем вот такой график -  выход осколков деления g в зависимости от массового числа осколка М. Здесь М — массовое число осколка — т.е. сумма количества нейтронов и протонов в ядре осколка а g — это относительный выход осколка при одном делении. Кривая зависимости выхода продуктов деления от массового числа имеет вот такой интересный вид, который получил название двугорбая кривая (рис.4.3). Все, что находится вправо от середины кривой, называется тяжелым осколком, а влево от середины – легким осколком.

Деление плутонияДеление плутонияДеление плутония

g

Деление плутония

       Легкий осколок      Тяжелый осколок

Рис.4.3. Выход осколков деления

Поскольку осколки рождаются всегда парами (не может же родиться один осколок, ядро делится обычно на две части), то обязательно при каждом делении должно сохраняться общее количество нуклонов, или, другими словами, должно выполняться  сохранение массового числа. Материя исчезать не может. Вот закон сохранения энергии должен учитывать дефект масс (в соответствии с соотношением Эйнштейна), энергию связи нуклонов в ядре, а вот по количеству тяжелых частиц — нуклонов, всегда должен быть баланс. Сколько их было до деления, столько их должно быть и после деления. Это означает, что если, допустим, произошло какое-то индивидуальное деление и тяжелый осколок родился вот такой, то пара его – легкий осколок — должен в точности отстоять на такое же количество нейтронов от центра симметрии в противоположную сторону. Так, чтобы сумма масс всегда давала 234 (было 235+n, допустим, два нейтрона улетело, осталось 234).

 Почему так? А это вот такие закономерности ядерной физики. Это экспериментальный факт и мы не будем вникать в подробности. Но интересно, что эта кривая, во-первых, нарисована в логарифмическом масштабе, и, во-вторых, нормирована эта кривая на двойку, на пару осколков, т.е. интеграл под этой кривой дает два.

Если вот здесь, допустим, возьмем значение выхода 0,1. Мы видим, что нет таких осколков, а если бы были, то рождались бы, в среднем 10 штук на одно деление. Если бы был осколок, который достигал бы выхода 0,1, это значит, что на 100 делений рождалось бы 10 таких осколков. Максимум кривой выхода приблизительно 0,06, а здесь уже будет 0,01 (это логарифмический масштаб), 0,001, и т.д. Т.е. в принципе, есть все, но с очень маленькой вероятностью. А те, которые с большой – они в очень небольшом диапазоне размещены.

Это распределение осколков деления является как бы визитной карточкой или характерным признаком процесса деления, потому что хотя осколки все рождаются радиоактивными, мы знаем, что нужно в среднем пять или шесть последовательных радиоактивных распадов, чтобы они попали в дорожку стабильности. Т.е. получается определенное распределение, когда стабильные изотопы примут форму химических элементов. И вот это является визитной карточкой процесса деления подобно тому, как в химии атомный спектр определяет какой-то химический элемент.  Вот эта кривая выхода продуктов деления позволила однажды однозначно дать ответ на загадку одного открытия, а может природного явления, заключающегося в том, что на земном шаре, много или несколько млрд. лет назад в природе действовал ядерный реактор. Мы знаем, как трудно сделать руками человека реактор, какие усилия были на это потрачены, а тут оказалось, что ничего не надо было делать, в природе, в земле работал естественный ядерный реактор. Я просто так расскажу о нем, это просто интересно, к тому же полезно знать.