Проработать теоретический материал

Просмотреть видео:

https://yandex.fr/video/preview/?text=деление%20ядер%20урана%20цепная%20ядерная%20реакция%2011%20класс&path=wizard&parent-reqid=1634714259059399-5573862368667158071-man1-2858-d5e-man-l7-balancer-8080-BAL-9666&wiz_type=vital&filmId=12912597927988982944

Теоретический материал

Деление ядер урана

Возможность практического использования ядерной энергии появилась только после открытия реакции деления ядер урана.

В 1940 г. советские физики Г.Н.Флеров и К.А.Петржак обнаружили самопроизвольное деление ядер урана. Примерно в это же время немецкие физики О. Ган и Ф. Штрассман открыли, что ядро урана при бомбардировке его нейтронами образует элементы, расположенные в середине периодической системы Менделеева.

Объяснение этого явления было дано немецким учёным О. Фришем и австрийским физиком Л. Мейнтнер. Они предположили, что ядро урана, захватив медленный нейтрон, превращается в ядро радиоактивного изотопа урана-236, которое распадается на два осколка X и Y, при этом выделяется несколько нейтронов.

В 1938 году немецкими учёными Отто Ганом и Фрицом Штрассманом (см. рис. 1) было открыто явление деления ядер урана под воздействием медленных нейтронов. Использование именно нейтронов в данном эксперименте обусловлено их электронейтральностью. Отсутствие кулоновского отталкивания от протонов в ядре позволяло нейтронам легко в него проникать.

Нейтрон:

Рис. 1. Немецкие учёные

При попадании нейтрона в ядро урана-235 оно деформируется и принимает вытянутую форму. Так как ядерные силы действуют на крайне малых расстояниях, то они не могут противодействовать электростатическому отталкиванию противоположных частей вытянутого ядра, и оно разрывается на части. При этом излучается 2–3 нейтрона, а осколки, не сильно отличающиеся по массе, разлетаются с огромной скоростью (см. рис. 2).

       

Рис. 2. Деление ядра урана-235

Деление ядра возможно благодаря тому, что масса покоя тяжёлого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникших при делении.

капельная модель ядра Бора-Френкеля

капельная модель ядра Бора-Френкеля

Ядро имеет круглую форму, но, поглотив нейтрон, оно возбуждается и начинает деформироваться, приобретая вытянутую форму.

Существует несколько возможных результатов деления ядра урана-235:

1. Распад на барий и криптон с выделением трёх нейтронов:

2. Распад на ксенон и стронций с выделением двух нейтронов:

Делением ядра называется ядерная реакция деления тяжёлого ядра, возбуждённого захватом нейтрона, на две приблизительно равные части, называемые осколками деления.

Ядра урана-238 могут делиться лишь под влиянием нейтронов большой энергии (быстрых нейтронов). Такую энергию имеют только 60 % нейтронов, появляющихся при делении ядра урана-238. Примерно только 1 из 5 образовавшихся нейтронов вызывает деление ядра.