యురేనియం కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి మరియు చైన్ రియాక్షన్. యురేనియం విచ్ఛిత్తి

పరమాణు కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తికేంద్రకాన్ని రెండు సమాన భాగాలుగా విభజించే ప్రక్రియ. సాధారణంగా, ఈ ప్రక్రియ కొన్ని కణం - న్యూట్రాన్, ప్రోటాన్, ఆల్ఫా పార్టికల్ మొదలైనవి - భారీ కేంద్రకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు జరుగుతుంది.అటువంటి సందర్భాలలో, విచ్ఛిత్తిని బలవంతంగా అంటారు. కానీ కొన్నిసార్లు విభజన ఆకస్మికంగా జరుగుతుంది; అటువంటి విభజనను ఆకస్మికంగా పిలుస్తారు.

బలవంతంగా విభజన యొక్క యంత్రాంగం.ఒక కణం (ఉదాహరణకు, న్యూట్రాన్) కేంద్రకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, దాని బంధన శక్తి కేంద్రకం లోపల విడుదల అవుతుంది ఇ St.. కణం యొక్క గతిశక్తిలో గణనీయమైన భాగం దానికి జోడించబడుతుంది ఇ, దీని ఫలితంగా కేంద్రకం ఉత్తేజిత స్థితిలోకి వస్తుంది మరియు దాని మొత్తం ఉత్తేజిత శక్తి సమానంగా మారుతుంది ఇ * = ఇ St. + E·A/(A+1).ఈ ఉత్తేజితం న్యూక్లియస్ యొక్క అన్ని న్యూక్లియోన్ల వేగవంతమైన కదలిక రూపంలో వ్యక్తమవుతుంది, న్యూక్లియస్ "దిమ్మలు", తరంగాలు దాని ఉపరితలం వెంట నడుస్తాయి, మొదలైనవి. అప్పుడు రెండు విషయాలలో ఒకటి జరుగుతుంది. అదనపు శక్తి ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ గామా క్వాంటా (అంటే, ఇన్‌కమింగ్ పార్టికల్ యొక్క రేడియేటివ్ క్యాప్చర్ జరుగుతుంది) ఉద్గారంతో న్యూక్లియస్‌ను వదిలివేస్తుంది. గాని, అణు “ద్రవ” యొక్క డోలనాల ఫలితంగా, కోర్‌లో ఒక సంకోచం ఏర్పడుతుంది, కోర్ డంబెల్ ఆకారాన్ని తీసుకుంటుంది మరియు దీని యొక్క రెండు భాగాల ఛార్జీల కూలంబ్ వికర్షణ ప్రభావంతో “ dumbbell”, సంకోచం పగిలిపోతుంది మరియు పూర్వ కేంద్రకం యొక్క రెండు భాగాలు విద్యుత్ చార్జీల వంటి కూలంబ్ వికర్షణ యొక్క అదే శక్తుల నుండి పొందిన గొప్ప శక్తితో వ్యతిరేక దిశలలో ఎగురుతాయి. అసలు కేంద్రకం యొక్క ఫలిత భాగాలను అంటారు విచ్ఛిత్తి శకలాలు. ఉపరితల ఉద్రిక్తత శక్తుల ప్రభావంతో, అవి గోళాకార ఆకారాన్ని పొందుతాయి మరియు యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క సగం ద్రవ్యరాశికి సమానమైన ద్రవ్యరాశితో కొత్త అణువుల కేంద్రకాలుగా మారతాయి, అనగా. ఆవర్తన పట్టిక మధ్యలో ఉన్న మూలకాల పరమాణువులు.

సంభావ్య విచ్ఛిత్తి అవరోధం.న్యూక్లియస్ విడిపోవడానికి, అది మొదట తగినంత పెద్ద వైకల్యాన్ని ఇవ్వాలి, ఇది కేంద్రకానికి అందించబడిన ఉత్తేజిత శక్తి ఫలితంగా ఉత్పన్నమవుతుంది - లేకపోతే కేంద్రకం గోళంలోకి కుదించబడుతుంది మరియు విభజన జరగదు. విచ్ఛిత్తి సాధ్యమయ్యే కనీస ఉత్తేజిత శక్తి సంభావ్య విచ్ఛిత్తి అవరోధం అని పిలుస్తారుమరియు చిహ్నం ద్వారా సూచించబడుతుంది యు f. న్యూక్లియస్ యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి ఉంటే విచ్ఛిత్తి సాధ్యమవుతుంది ఇ * > యు f. ఉంటే ఇ * < యు f, అప్పుడు విభజన అసాధ్యం. అన్ని భారీ కేంద్రకాలు (థోరియం, యురేనియం, ప్లూటోనియం మొదలైనవి) విలువలను కలిగి ఉంటాయి యు fదాదాపు అదే మరియు 5.1 – 5.4 MeVకి సమానం. అటువంటి పరిస్థితులలో, అన్ని భారీ కేంద్రకాలు విచ్ఛిత్తికి ఒకే సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించవలసి ఉంటుంది. అయితే, అది కాదు.

న్యూట్రాన్ల ద్వారా విచ్ఛిత్తికి సంబంధించి, న్యూక్లియైలు రెండు వేర్వేరు సమూహాలుగా విభజించబడ్డాయి:

వంటి బేసి కెర్నలు 233 యు, 235 యు, 239 పు, 241 పు. వాళ్ళుథర్మల్ న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా కూడా సులభంగా విచ్ఛిత్తి చెందుతాయి, అందుకే వాటిని తరచుగా "ఇంధన" కేంద్రకాలు అంటారు;

సరి-సరి కెర్నలు 232 వ, 234 యు, 238 యు, 240 పు, 242 పు థర్మల్ న్యూట్రాన్లు విచ్ఛిత్తి చేయవు, కాబట్టి వాటిని తరచుగా "ముడి న్యూట్రాన్లు" అని పిలుస్తారు.

న్యూట్రాన్ బేసి కేంద్రకాన్ని తాకినప్పుడు, సరి-సరి కేంద్రకం ఏర్పడుతుంది (ఉదాహరణకు, 235 యు + n → 236 యు), న్యూట్రాన్ యొక్క బంధన శక్తి ముఖ్యంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, తద్వారా న్యూట్రాన్ యొక్క సున్నా గతిశక్తి వద్ద కూడా, ఉత్తేజిత శక్తి విచ్ఛిత్తి అవరోధం యొక్క ఎత్తు కంటే ఎక్కువగా మారుతుంది మరియు కేంద్రకం సులభంగా విభజిస్తుంది.

న్యూట్రాన్ సరి-సరి కేంద్రకాన్ని తాకినప్పుడు (ఉదాహరణకు, 238 యు + n → 239 యు), బేసి కేంద్రకం ఏర్పడుతుంది, న్యూట్రాన్ యొక్క బంధన శక్తి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు విచ్ఛిత్తి అవరోధాన్ని అధిగమించడానికి ఇది సరిపోదు. కానీ తరువాతి సందర్భంలో, థర్మల్ కాదు, తగినంత పెద్ద గతిశక్తి కలిగిన వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ న్యూక్లియస్‌లోకి ప్రవేశిస్తే, అప్పుడు అది మొత్తం ఉత్తేజిత శక్తిగా మారవచ్చు. ఇ * > యు f, మరియు విభజన జరుగుతుంది. సరి-సరి కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి సాధ్యమయ్యే న్యూట్రాన్ యొక్క కనిష్ట గతిశక్తిని అంటారు థ్రెషోల్డ్ విచ్ఛిత్తి శక్తి E అప్పటి నుండి. కెర్నల్ కోసం 238 యు ఈ శక్తి ఇ అప్పటి నుండి≈ 1 MeV. ఇతర సరి-సరి న్యూక్లియైల కోసం థ్రెషోల్డ్ ఎనర్జీలు దాదాపు ఒకే విలువలను కలిగి ఉంటాయి. కాబట్టి అటువంటి అన్ని కేంద్రకాలు కూడా విచ్ఛిత్తి, కానీ వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ల ద్వారా మాత్రమే.

ఆకస్మిక విభజన.ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల ద్వారా ఒకదానికొకటి తిప్పికొట్టడం మరియు తద్వారా కేంద్రకాన్ని ముక్కలు చేయడానికి ప్రయత్నించే ప్రోటాన్‌ల అధిక ఓవర్‌లోడ్ కారణంగా, భారీ కేంద్రకాలు చాలా అస్థిరంగా మారతాయి మరియు అందువల్ల ఎటువంటి బాహ్య ప్రభావం లేకుండా వాటి స్వంతంగా విభజించగలవు. ఈ ఆకస్మిక విభజన అంటారు ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి. విచ్ఛిత్తి అవరోధం గుండా వెళుతున్న శకలాలు టన్నెలింగ్ ప్రభావం ద్వారా ఆల్ఫా క్షయం మాదిరిగానే ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి సంభవిస్తుంది. కానీ శకలాల యొక్క పెద్ద ఛార్జ్ కారణంగా, యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి సమయంలో సంభావ్య అవరోధం గుండా వాటి సంభావ్యత ఆల్ఫా కణాల కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తికి సంబంధించి సగం జీవితం, తదనుగుణంగా, చాలా ఎక్కువ ఇక. కాబట్టి యురేనియం-238 న్యూక్లియైల ఆల్ఫా క్షయం కాలం టి α = 4.5 10 9 సంవత్సరాలు, అయితే ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తికి టి f= 10 16 సంవత్సరాలు, అనగా. 2.5 మిలియన్ రెట్లు ఎక్కువ. అణు ఛార్జ్ పెరిగేకొద్దీ, విలువలు టి fవేగంగా తగ్గుతున్నాయి. కాబట్టి Z>100 విలువతో కృత్రిమ ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాల కేంద్రకాల కోసం (క్రింద చూడండి). టి fనిమిషాల్లో మరియు సెకన్లలో కొలుస్తారు, మరియు కొన్ని న్యూక్లైడ్‌ల కోసం ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి క్షయం యొక్క మరింత ప్రాధాన్యత రకంగా మారుతుంది. ఇది ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని లెక్కించడానికి అనుమతిస్తుంది నాల్గవ రకం రేడియోధార్మిక క్షయంఆల్ఫాతో పాటు, బీటా మరియు గామా క్షీణిస్తుంది.

అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో శక్తి విడుదల.అంజీర్ 1.1లోని గ్రాఫ్. యురేనియం న్యూక్లియై (≈ 7.5 MeV/న్యూక్లియోన్)లోని న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట బైండింగ్ శక్తి సగం ద్రవ్యరాశి (≈ 8.4 MeV/న్యూక్లియాన్) కలిగిన న్యూక్లియైల కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉందని చూపిస్తుంది, ఇవి శకలాలు రూపంలో విచ్ఛిత్తి సమయంలో పొందబడతాయి. దీనర్థం శకలాలు యురేనియం న్యూక్లియైల కంటే చాలా బలంగా కట్టుబడి ఉంటాయి మరియు వాటి నిర్మాణం సమయంలో, న్యూక్లియోన్ల పునర్వ్యవస్థీకరణ కారణంగా, అదనపు బైండింగ్ శక్తి ప్రతి న్యూక్లియాన్‌కు సుమారుగా 0.9 MeV మొత్తంలో విడుదల అవుతుంది. మరియు ఒక కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తిలో 236 న్యూక్లియోన్లు పాల్గొంటాయి కాబట్టి, ఒక కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో మొత్తం శక్తి విడుదల 236·0.9 ≈ 212 MeV. ఈ శక్తిలో ఎక్కువ భాగం వాటి గతి శక్తి రూపంలో శకలాలకు వెళుతుంది. కానీ న్యూక్లియై విచ్ఛిత్తి జరిగినప్పుడు, శకలాలు కాకుండా, అనేక విభిన్న కణాలు విడుదలవుతాయి, ఇవి మిగిలిన శక్తిని తీసుకువెళతాయి. థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి సమయంలో వివిధ కణాల మధ్య సుమారుగా శక్తి పంపిణీ టేబుల్ 1.3లో ఇవ్వబడింది. మొత్తం శక్తి (215 MeV) పైన చేసిన అంచనాతో (212 MeV) బాగా అంగీకరిస్తుంది. ఈ శక్తి మొత్తంలో, 10 MeV యాంటిన్యూట్రినోల ద్వారా బాహ్య అంతరిక్షంలోకి తీసుకువెళుతుంది "కోలుకోలేని నష్టాలు". మిగిలిన శక్తి వివిధ రియాక్టర్ పదార్థాలలో శోషించబడుతుంది మరియు చివరికి థర్మల్ శక్తిగా మార్చబడుతుంది, ఇది నేరుగా (అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లు మరియు అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో) లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి (అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లు మరియు అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో) ఉపయోగించబడుతుంది.

పట్టిక 1.3. భారీ కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి సమయంలో శక్తి పంపిణీ

ప్రభావవంతమైన విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్లు.థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లతో న్యూక్లియై విచ్ఛిత్తి కూడా ఇంటర్మీడియట్ మరియు ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్‌లతో విచ్ఛిత్తి చేయగలదు; అందువల్ల, వాటి కోసం, రేడియేటివ్ క్యాప్చర్‌తో (పైన చూడండి), మూడు ప్రాంతాలలో విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్ల ప్రవర్తన యొక్క లక్షణాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.

థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ప్రాంతంలో, "1/v" చట్టం ప్రకారం పెరుగుతున్న శక్తితో విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్లు కూడా మారుతాయి. విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్ల విలువలు σ f ఈ ప్రాంతంలో సగటున టేబుల్ 1.4లో ఇవ్వబడ్డాయి.

పట్టిక 1.4. థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా కొన్ని కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి కోసం క్రాస్ సెక్షన్లు

దురదృష్టవశాత్తు, ఒక న్యూట్రాన్ యురేనియం లేదా ప్లూటోనియం కేంద్రకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, విచ్ఛిత్తి మాత్రమే కాకుండా, విచ్ఛిత్తి లేకుండా న్యూట్రాన్ యొక్క రేడియేషన్ క్యాప్చర్ కూడా జరుగుతుంది, ఉదాహరణకు 235 U(n,γ) 236 U. ఈ ప్రక్రియ రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్‌కు హానికరం. , మరియు రెట్టింపు:

ఒక న్యూట్రాన్ పోతుంది, ఇది విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్యలో పాల్గొనదు;

న్యూక్లియర్ ఫ్యూయల్ కోర్ 235 U పోతుంది, ఇది సరి-సరి న్యూక్లియస్ 236 Uగా మారుతుంది, ఇది పైన పేర్కొన్న విధంగా థర్మల్ న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా విచ్ఛిత్తి చేయబడదు.

కానీ టేబుల్ 5 నుండి చూడగలిగినట్లుగా, అన్ని సందర్భాల్లో విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్‌లు రేడియేషన్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్‌ల కంటే పెద్దవిగా మారతాయి, కాబట్టి ఉపయోగకరమైన విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియ అవాంఛనీయమైన రేడియేషన్ క్యాప్చర్ ప్రక్రియ కంటే ఎక్కువ సంభావ్యతతో జరుగుతుంది. ఈ రెండు ప్రక్రియల క్రాస్ సెక్షన్ల నిష్పత్తుల ద్వారా ఇది ప్రత్యేకంగా స్పష్టంగా ప్రదర్శించబడుతుంది (టేబుల్ 1.4లోని చివరి పంక్తి).

ఇంటర్మీడియట్ న్యూట్రాన్ల ప్రాంతంలో, శక్తిపై విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్ల ఆధారపడటం, అలాగే రేడియేటివ్ క్యాప్చర్ సమయంలో, ప్రతిధ్వని శిఖరాలను వెల్లడిస్తుంది. సగటున, ఈ ప్రాంతంలో "ఆల్ఫా" పరామితి యొక్క విలువలు థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ప్రాంతం కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటాయి, అందువల్ల, ఇంటర్మీడియట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లు నిర్మించబడుతున్నప్పటికీ, అవి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడవు.

వేగవంతమైన న్యూట్రాన్‌ల ప్రాంతంలో, న్యూట్రాన్ శక్తిపై విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్‌ల ఆధారపడటం సాఫీగా మారుతుంది, అయితే రేడియేటివ్ క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్‌ల మాదిరిగా కాకుండా, విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్‌లు న్యూట్రాన్ శక్తిని పెంచడంతో తగ్గడమే కాకుండా, కొంతవరకు పెరుగుతాయి. ఇది రేడియేటివ్ న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ మరియు విచ్ఛిత్తి యొక్క సంభావ్యత యొక్క నిష్పత్తిలో గణనీయమైన మెరుగుదలకు దారి తీస్తుంది, ముఖ్యంగా ప్లూటోనియం కోసం, వేగవంతమైన న్యూట్రాన్‌లకు నిష్పత్తి α = 0.029, అనగా. థర్మల్ న్యూట్రాన్ల కంటే 12 రెట్లు ఎక్కువ. ఈ పరిస్థితి థర్మల్ రియాక్టర్‌లతో పోలిస్తే ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్‌లపై పనిచేసే న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌ల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాల్లో ఒకటి.

విచ్ఛిత్తి థ్రెషోల్డ్ వరకు సమాన-సరి న్యూక్లైడ్‌ల విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్‌లు సహజంగా సున్నాకి సమానంగా ఉంటాయి మరియు థ్రెషోల్డ్ పైన, అవి సున్నాకి భిన్నంగా ఉన్నప్పటికీ, అవి ఎప్పుడూ పెద్ద విలువలను పొందవు. కాబట్టి విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్ 238 U 1 MeV కంటే ఎక్కువ శక్తి వద్ద అది 0.5 బార్న్‌గా మారుతుంది.

విచ్ఛిత్తి శకలాలు.అధిక శక్తి ఉన్నప్పటికీ (ప్రతి భాగానికి సుమారుగా 82 MeV), గాలిలోని శకలాల పరిధులు ఎక్కువగా ఉండవు మరియు ఆల్ఫా కణాల (సుమారు 2 సెం.మీ.) శ్రేణుల కంటే కొంత తక్కువగా ఉంటాయి. ఆల్ఫా కణాలు గణనీయంగా తక్కువ శక్తులను (4 - 9 MeV) కలిగి ఉన్నప్పటికీ ఇది జరుగుతుంది. శకలం యొక్క విద్యుత్ ఛార్జ్ ఆల్ఫా కణం యొక్క ఛార్జ్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఇది మాధ్యమంలోని అణువులను అయనీకరణం చేయడానికి మరియు ఉత్తేజపరిచేందుకు శక్తిని చాలా తీవ్రంగా కోల్పోతుంది.

మరింత ఖచ్చితమైన కొలతలు శకలాలు యొక్క మార్గాలు, ఒక నియమం వలె, ఒకేలా ఉండవు మరియు 1.8 మరియు 2.2 సెంటీమీటర్ల విలువల చుట్టూ సమూహం చేయబడ్డాయి.

సాధారణంగా, విచ్ఛిత్తి 70 నుండి 160 వరకు అనేక రకాల ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో శకలాలు ఉత్పత్తి చేయగలదు (అనగా, సుమారు 90 వేర్వేరు విలువలు), కానీ అటువంటి ద్రవ్యరాశితో శకలాలు వేర్వేరు సంభావ్యతలతో ఏర్పడతాయి. ఈ సంభావ్యతలు సాధారణంగా పిలవబడే వాటి ద్వారా వ్యక్తీకరించబడతాయి శకలం నిష్క్రమిస్తుంది వై ఎఇచ్చిన ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో ఎ: వై ఎ = ఎన్ ఎ / ఎన్ f, ఎక్కడ ఎన్ ఎ- ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో శకలాల సంఖ్య ఎసమయంలో ఉద్భవించింది ఎన్ f, అణు విచ్చినము. సాధారణంగా పరిమాణం వై ఎశాతంగా వ్యక్తీకరించబడింది.

ద్రవ్యరాశి సంఖ్యల ద్వారా విచ్ఛిత్తి ఫ్రాగ్మెంట్ దిగుబడి యొక్క పంపిణీ వక్రరేఖ రెండు గరిష్టాలను కలిగి ఉంటుంది (లేదా "హంప్స్"), ఒక గరిష్టం A = 90 ప్రాంతంలో మరియు రెండవది A = 140 ప్రాంతంలో ఉంది. అణు పరీక్షలు లేదా అణు ప్రమాదాల తర్వాత పతనం - జాడలలో చాలా తరచుగా కనిపించే ఈ ద్రవ్యరాశి యొక్క కేంద్రకాలు అని గమనించండి. 131 I, 133 I, 90 Sr, 137 Cs వంటి న్యూక్లైడ్‌ల జాడలను గుర్తుకు తెచ్చుకుంటే సరిపోతుంది.

మొదటి క్షణంలో శకలాలులోని ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు న్యూట్రాన్ల సంఖ్య నిష్పత్తి యురేనియం న్యూక్లియస్‌లో ఉన్నట్లుగా దాదాపుగా అదే విధంగా మారుతుంది, అనగా. 143:92 = 1.55. కానీ సగటు ద్రవ్యరాశి కలిగిన స్థిరమైన కేంద్రకాల కోసం, శకలాలు చెందినవి, ఈ నిష్పత్తి ఐక్యతకు చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది: ఉదాహరణకు, స్థిరమైన 118 Sn కేంద్రకం కోసం ఈ నిష్పత్తి 1.36. దీనర్థం ఫ్రాగ్మెంట్ న్యూక్లియైలు న్యూట్రాన్‌లతో భారీగా ఓవర్‌లోడ్ చేయబడి ఉంటాయి మరియు అవి బీటా క్షయం ద్వారా ఈ ఓవర్‌లోడ్‌ను వదిలించుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తాయి, దీనిలో న్యూట్రాన్లు ప్రోటాన్‌లుగా మారుతాయి. అదే సమయంలో, ప్రాథమిక శకలం స్థిరమైన న్యూక్లైడ్‌గా మారడానికి, అనేక వరుస బీటా క్షీణతలు అవసరం కావచ్చు, మొత్తం గొలుసును ఏర్పరుస్తుంది, ఉదాహరణకు:

(స్థిరంగా).

ఇక్కడ, బాణాల క్రింద, న్యూక్లైడ్‌ల సగం జీవితాలు ఉన్నాయి: లు- సెకన్లు, h-చూడండి, వై- సంవత్సరాలు. ఒక విచ్ఛిత్తి శకలం సాధారణంగా యురేనియం కేంద్రకం యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో నేరుగా ఉత్పన్నమయ్యే మొట్టమొదటి కేంద్రకం మాత్రమే అని గమనించండి (ఈ సందర్భంలో, 135 Sb) బీటా క్షయం ఫలితంగా ఏర్పడే అన్ని ఇతర న్యూక్లైడ్‌లు, శకలాలు మరియు స్థిరమైన తుది న్యూక్లైడ్‌లతో కలిపి అంటారు. విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు. గొలుసు వెంట ద్రవ్యరాశి సంఖ్య మారదు కాబట్టి, యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఏర్పడే అటువంటి గొలుసుల మొత్తం సంఖ్య ఉత్పన్నమయ్యే ద్రవ్యరాశి సంఖ్యల సంఖ్యకు సమానం, అనగా. దాదాపు 90. మరియు ప్రతి గొలుసు సగటున 5 రేడియోధార్మిక న్యూక్లైడ్‌లను కలిగి ఉన్నందున, విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులలో మొత్తం 450 రేడియోన్యూక్లైడ్‌లను సెకను భిన్నాల నుండి మిలియన్ల సంవత్సరాల వరకు అనేక రకాల అర్ధ-జీవితాలతో లెక్కించవచ్చు. అణు రియాక్టర్‌లో, విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల చేరడం కొన్ని సమస్యలను సృష్టిస్తుంది, ఎందుకంటే మొదట, అవి న్యూట్రాన్‌లను గ్రహిస్తాయి మరియు తద్వారా విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్యను క్లిష్టతరం చేస్తాయి మరియు రెండవది, వాటి బీటా క్షయం కారణంగా, అవశేష ఉష్ణ ఉత్పత్తి ఏర్పడుతుంది, ఇది రియాక్టర్ మూసివేయబడిన తర్వాత చాలా కాలం పాటు కొనసాగుతుంది (ఉష్ణ ఉత్పత్తి అవశేషాలలో కొనసాగుతుంది. చెర్నోబిల్ రియాక్టర్ నేటికీ) . విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల యొక్క రేడియోధార్మికత కూడా మానవులకు గణనీయమైన ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది.

ద్వితీయ విచ్ఛిత్తి న్యూట్రాన్లు.అణు విచ్ఛిత్తికి కారణమయ్యే న్యూట్రాన్‌లను ప్రైమరీ అని, అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఉత్పత్తి అయ్యే న్యూట్రాన్‌లను సెకండరీ అని అంటారు. ద్వితీయ విచ్ఛిత్తి న్యూట్రాన్లు వాటి కదలిక ప్రారంభంలోనే శకలాలు విడుదలవుతాయి. ఇప్పటికే గుర్తించినట్లుగా, విచ్ఛిత్తి తర్వాత వెంటనే శకలాలు న్యూట్రాన్‌లతో భారీగా ఓవర్‌లోడ్ చేయబడతాయి; ఈ సందర్భంలో, శకలాలు యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి వాటిలోని న్యూట్రాన్ల యొక్క బైండింగ్ శక్తిని మించిపోతుంది, ఇది న్యూట్రాన్ తప్పించుకునే అవకాశాన్ని ముందే నిర్ణయిస్తుంది. ఫ్రాగ్మెంట్ కోర్‌ను విడిచిపెట్టి, న్యూట్రాన్ దానితో కొంత శక్తిని తీసుకువెళుతుంది, దీని ఫలితంగా ఫ్రాగ్మెంట్ కోర్ యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి తగ్గుతుంది. ఫ్రాగ్మెంట్ న్యూక్లియస్ యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి దానిలోని న్యూట్రాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి కంటే తక్కువగా మారిన తర్వాత, న్యూట్రాన్ల ఉద్గారం ఆగిపోతుంది.

వేర్వేరు కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి చేసినప్పుడు, వేర్వేరు సంఖ్యల ద్వితీయ న్యూట్రాన్లు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, సాధారణంగా 0 నుండి 5 వరకు (చాలా తరచుగా 2-3). రియాక్టర్ లెక్కల కోసం, ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనకు విడుదలయ్యే ద్వితీయ న్యూట్రాన్‌ల సగటు సంఖ్య ప్రత్యేక ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంటుంది. ఈ సంఖ్యను సాధారణంగా గ్రీకు అక్షరం ν (nu) లేదా, తరచుగా, ν fతో సూచిస్తారు. ν f యొక్క విలువలు ఫిస్సైల్ న్యూక్లియస్ రకం మరియు ప్రాథమిక న్యూట్రాన్ల శక్తిపై ఆధారపడి ఉంటాయి. కొన్ని ఉదాహరణలు టేబుల్ 1.5లో ఇవ్వబడ్డాయి. ఈ పట్టికలో సమర్పించబడిన డేటా, ఫిస్సైల్ న్యూక్లియస్ యొక్క పెరుగుతున్న ఛార్జ్ మరియు ద్రవ్యరాశి మరియు ప్రాధమిక న్యూట్రాన్ల శక్తితో ν f విలువలు పెరుగుతాయని చూపిస్తుంది.

పట్టిక 1.5. థర్మల్ మరియు ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన ద్వితీయ న్యూట్రాన్ల సగటు మొత్తాలు

ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్ల యొక్క మరొక ప్రయోజనం తరువాతి పరిస్థితులతో ముడిపడి ఉంది - పెద్ద సంఖ్యలో ద్వితీయ న్యూట్రాన్‌లు అణు ఇంధనం యొక్క విస్తరించిన పునరుత్పత్తి ప్రక్రియను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తాయి (క్రింద చూడండి). సెకండరీ న్యూట్రాన్లు న్యూక్లియైస్ యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి సమయంలో కూడా ఉత్పన్నమవుతాయి. కాబట్టి ν f (U-238) = 1.98, మరియు ν f (Cf-252) = 3.767.

శకలాల యొక్క అత్యంత ఉత్తేజిత కేంద్రకాల ద్వారా ద్వితీయ న్యూట్రాన్‌ల ఉద్గార ప్రక్రియ అత్యంత వేడిచేసిన ద్రవం యొక్క ఉపరితలం నుండి అణువుల ఆవిరి ప్రక్రియను పోలి ఉంటుంది. కాబట్టి, ద్వితీయ న్యూట్రాన్‌ల శక్తి స్పెక్ట్రం థర్మల్ మోషన్ సమయంలో అణువుల మాక్స్‌వెల్ పంపిణీని పోలి ఉంటుంది. ఈ స్పెక్ట్రం గరిష్టంగా 0.8 MeV శక్తితో ఉంటుంది మరియు ద్వితీయ విచ్ఛిత్తి న్యూట్రాన్‌ల సగటు శక్తి 2 MeV.

ద్వితీయ న్యూట్రాన్ల యొక్క ప్రధాన భాగం అణు విచ్ఛిత్తి తర్వాత సగటున 10 -14 సెకన్లలోపు శకలాల కేంద్రకాల నుండి తప్పించుకుంటుంది, అనగా. దాదాపు తక్షణమే. కాబట్టి, ద్వితీయ న్యూట్రాన్ల యొక్క ఈ భాగాన్ని ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్లు అంటారు. కానీ పిలవబడేవి కూడా ఉన్నాయి ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్లు, రియాక్టర్లలో ముఖ్యమైన మరియు చాలా ప్రత్యేక పాత్రను పోషిస్తాయి .

అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్లు.సెకండరీ న్యూట్రాన్ల యొక్క చిన్న భాగం (సాధారణంగా< 1 %) испускается облученным нейтронами образцом делящегося материала спустя долгое время после прекращения облучения, когда деления ядер в образце тоже, естественно, уже не происходят. Происхождение запаздывающих нейтронов связано с бета-распадом некоторых осколков деления. Если бета-распад происходит на уровень конечного ядра, энергия возбуждения которого превышает энергию связи нейтрона, то распад ядра из этого состояния может произойти не путем испускания гамма-кванта, как обычно, а путем испускания нейтрона. Вылет нейтрона происходит практически в то же мгновение, как только образуется возбужденное ядро, но относительно процесса деления исходного ядра этот момент оказывается отодвинутым на время, которое потребовалось для бета-распада осколка. Поэтому запаздывающие нейтроны вылетают практически одновременно с бета-частицами, и их выход во времени описывается таким же экспоненциальным законом и с тем же периодом полураспада, что и бета-распад осколка.

ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల భిన్నం అన్ని ద్వితీయ విచ్ఛిత్తి న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యకు ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది: β = ఎన్ జప్ n / ఎన్ n. వివిధ శక్తుల న్యూట్రాన్ల ద్వారా విచ్ఛిత్తి చేయబడినప్పుడు కొన్ని కేంద్రకాల కోసం β విలువలు టేబుల్ 1.6లో ఇవ్వబడ్డాయి.

పట్టిక 1.6. అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల నిష్పత్తి

ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌లు వివిధ ఫ్రాగ్మెంట్ న్యూక్లియైల క్షయం నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి (ఆలస్యం న్యూట్రాన్ పూర్వగామి కేంద్రకాలు అని పిలుస్తారు), వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత అర్ధ-జీవితంతో క్షీణిస్తుంది, ఆలస్యం న్యూట్రాన్‌లు అనేక సమూహాలను ఏర్పరుస్తాయి, వీటిలో ప్రతి దాని స్వంత అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ సమూహాల యొక్క ప్రధాన పారామితులు పట్టికలో ఇవ్వబడ్డాయి. 1.7 ఈ పట్టికలో, ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల సాపేక్ష దిగుబడులు ఏకత్వానికి సాధారణీకరించబడతాయి. ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల శక్తులు ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్‌ల (2 MeV) సగటు శక్తి కంటే కొంత తక్కువగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి తక్కువ ఉత్తేజిత శకలాలు నుండి విడుదలవుతాయి. ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల సమూహాల సగం-జీవితాలు వివిక్త పూర్వగాముల అర్ధ-జీవితాలతో సరిగ్గా ఏకీభవించవు, ఎందుకంటే వాస్తవానికి ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌లకు చాలా ఎక్కువ పూర్వగాములు ఉన్నాయి - కొంతమంది పరిశోధకులు వాటిలో అనేక డజన్ల వరకు కనుగొన్నారు. సారూప్య కాలాలతో పూర్వీకుల నుండి వచ్చిన న్యూట్రాన్‌లు ఒక నిర్దిష్ట సగటు వ్యవధితో ఒక సమూహంగా విలీనం అవుతాయి, ఇది పట్టికలలోకి ప్రవేశించబడుతుంది. అదే కారణంగా, సమూహాల దిగుబడి మరియు వాటి కాలాలు ఫిస్సైల్ న్యూక్లియస్ రకం మరియు ప్రాధమిక న్యూట్రాన్ల శక్తిపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఎందుకంటే ఈ రెండు పారామితులు మారినప్పుడు, విచ్ఛిత్తి శకలాలు దిగుబడి మారుతాయి మరియు తత్ఫలితంగా, సమూహాల కూర్పు కూడా మారుతుంది.

పట్టిక 1.7. థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ద్వారా 235 U విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల సమూహాల పారామితులు

ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్లు విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్యను నియంత్రించడంలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తాయిమరియు మొత్తం న్యూక్లియర్ రియాక్టర్ యొక్క ఆపరేషన్.

విచ్ఛిత్తి సమయంలో తక్షణ గామా రేడియేషన్.చివరి న్యూట్రాన్ భాగాన్ని విడిచిపెట్టిన తర్వాత, శకలం యొక్క కేంద్రకం యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి దానిలోని న్యూట్రాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్‌ల నుండి తప్పించుకోవడం అసాధ్యం అవుతుంది. కానీ కొంత అదనపు శక్తి ఇప్పటికీ శకలంలోనే ఉంది. ఈ అదనపు శక్తి ఉద్గార గామా కిరణాల శ్రేణి ద్వారా కేంద్రకం నుండి దూరంగా ఉంటుంది. పైన పేర్కొన్నట్లుగా, తక్షణ గామా కిరణాల మొత్తం శక్తి దాదాపు 8 MeV, ప్రతి విచ్ఛిత్తికి వాటి సగటు సంఖ్య సుమారు 10, కాబట్టి, భారీ కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఒక గామా కిరణం యొక్క సగటు శక్తి సుమారు 0.8 MeV.

అందువల్ల, అణు రియాక్టర్ అనేది న్యూట్రాన్లకు మాత్రమే కాకుండా, గామా రేడియేషన్‌కు కూడా శక్తివంతమైన మూలం, మరియు ఈ రెండు రకాల రేడియేషన్‌ల నుండి రక్షించడం అవసరం.

1934లో, E. ఫెర్మి 238 Uను న్యూట్రాన్‌లతో వికిరణం చేయడం ద్వారా ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలను పొందాలని నిర్ణయించుకున్నాడు. E. ఫెర్మీ యొక్క ఆలోచన ఏమిటంటే, 239 U ఐసోటోప్ యొక్క β - క్షయం ఫలితంగా, పరమాణు సంఖ్య Z = 93 కలిగిన రసాయన మూలకం ఏర్పడుతుంది.అయితే, 93వ మూలకం ఏర్పడటాన్ని గుర్తించడం సాధ్యం కాలేదు. బదులుగా, O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్ నిర్వహించిన రేడియోధార్మిక మూలకాల యొక్క రేడియోకెమికల్ విశ్లేషణ ఫలితంగా, న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం వికిరణం యొక్క ఉత్పత్తులలో ఒకటి బేరియం (Z = 56) - సగటు పరమాణు బరువు యొక్క రసాయన మూలకం. , అయితే ఫెర్మీ సిద్ధాంతం యొక్క ఊహ ప్రకారం ట్రాన్స్యురేనియం మూలకాలు పొందవలసి ఉంది.
యురేనియం న్యూక్లియస్ ద్వారా న్యూట్రాన్‌ను సంగ్రహించిన ఫలితంగా, సమ్మేళనం కేంద్రకం రెండు భాగాలుగా కూలిపోతుందని L. మీట్నర్ మరియు O. ఫ్రిష్ సూచించారు.

92 U + n → 56 Ba + 36 Kr + xn.

యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియ సెకండరీ న్యూట్రాన్ల (x > 1) రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఇతర యురేనియం కేంద్రకాల యొక్క విచ్ఛిత్తికి కారణమవుతుంది, ఇది విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య సంభవించే సామర్థ్యాన్ని తెరుస్తుంది - ఒక న్యూట్రాన్ శాఖలుగా ఏర్పడుతుంది. యురేనియం న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి గొలుసు. ఈ సందర్భంలో, విచ్ఛిత్తి చేయబడిన కేంద్రకాల సంఖ్య విపరీతంగా పెరగాలి. N. బోర్ మరియు J. వీలర్ 235 U ఐసోటోప్ ద్వారా న్యూట్రాన్ సంగ్రహణ ఫలితంగా ఏర్పడిన 236 U కేంద్రకం విడిపోవడానికి అవసరమైన క్లిష్టమైన శక్తిని లెక్కించారు. ఈ విలువ 6.2 MeV, ఇది 235 U ద్వారా థర్మల్ న్యూట్రాన్‌ను సంగ్రహించే సమయంలో ఏర్పడిన 236 U ఐసోటోప్ యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లను సంగ్రహించినప్పుడు, 235 U యొక్క విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్య సాధ్యమవుతుంది. అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్ 238 U, క్లిష్టమైన శక్తి 5.9 MeV, అయితే థర్మల్ న్యూట్రాన్ సంగ్రహించబడినప్పుడు, ఫలితంగా 239 U కేంద్రకం యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి 5.2 MeV మాత్రమే. అందువల్ల, థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో ప్రకృతిలో అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్ 238 U యొక్క విచ్ఛిత్తి యొక్క గొలుసు ప్రతిచర్య అసాధ్యంగా మారుతుంది. ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో, ≈ 200 MeV శక్తి విడుదల అవుతుంది (పోలిక కోసం, రసాయన దహన ప్రతిచర్యలలో, ఒక ప్రతిచర్య సంఘటనలో ≈ 10 eV శక్తి విడుదల అవుతుంది). విచ్ఛిత్తి చైన్ రియాక్షన్ కోసం పరిస్థితులను సృష్టించే అవకాశం అణు రియాక్టర్లు మరియు అణు ఆయుధాలను రూపొందించడానికి గొలుసు ప్రతిచర్య యొక్క శక్తిని ఉపయోగించుకునే అవకాశాలను తెరిచింది. మొదటి అణు రియాక్టర్ 1942లో USAలో E. ఫెర్మీచే నిర్మించబడింది. USSRలో, మొదటి అణు రియాక్టర్ 1946లో I. కుర్చాటోవ్ నాయకత్వంలో ప్రారంభించబడింది. 1954లో, ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ ఓబ్నిన్స్క్‌లో పనిచేయడం ప్రారంభించింది. ప్రస్తుతం, 30 దేశాల్లోని దాదాపు 440 అణు రియాక్టర్లలో విద్యుత్ శక్తి ఉత్పత్తి అవుతుంది.
1940లో, జి. ఫ్లెరోవ్ మరియు కె. పెట్ర్జాక్ యురేనియం యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని కనుగొన్నారు. ప్రయోగం యొక్క సంక్లిష్టత క్రింది బొమ్మల ద్వారా రుజువు చేయబడింది. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తికి సంబంధించి పాక్షిక అర్ధ-జీవితం 10 16 -10 17 సంవత్సరాలు, అయితే 238 U ఐసోటోప్ యొక్క క్షయం కాలం 4.5∙10 9 సంవత్సరాలు. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ప్రధాన క్షయం ఛానల్ α క్షయం. 238 U ఐసోటోప్ యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిని గమనించడానికి, 10 7-10 8 α-క్షయం సంఘటనల నేపథ్యానికి వ్యతిరేకంగా ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనను నమోదు చేయడం అవసరం.
ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి యొక్క సంభావ్యత ప్రధానంగా విచ్ఛిత్తి అవరోధం యొక్క పారగమ్యత ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. పెరుగుతున్న అణు ఛార్జ్‌తో ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి సంభావ్యత పెరుగుతుంది, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో, డివిజన్ పరామితి Z 2 /A పెరుగుతుంది. ఐసోటోపులలో Z< 92-95 деление происходит преимущественно с образованием двух осколков деления с отношением масс тяжёлого и лёгкого осколков 3:2. В изотопах Z >100, సమాన ద్రవ్యరాశి యొక్క శకలాలు ఏర్పడటంతో సుష్ట విచ్ఛిత్తి ప్రబలంగా ఉంటుంది. న్యూక్లియర్ ఛార్జ్ పెరిగేకొద్దీ, α-క్షయంతో పోలిస్తే స్పాంటేనియస్ ఫిషన్ నిష్పత్తి పెరుగుతుంది.

అణు విచ్చినము. కథ

1934- E. ఫెర్మీ, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియంను వికిరణం చేస్తూ, ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో రేడియోధార్మిక కేంద్రకాలను కనుగొంది, దాని స్వభావాన్ని నిర్ణయించడం సాధ్యం కాదు.
L. స్జిలార్డ్ న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ ఆలోచనను ముందుకు తెచ్చారు.

1939− O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్ ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో బేరియంను కనుగొన్నారు.
న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో యురేనియం పోల్చదగిన ద్రవ్యరాశి యొక్క రెండు శకలాలుగా విభజించబడిందని L. మీట్నర్ మరియు O. ఫ్రిష్ మొదటిసారి ప్రకటించారు.
N. బోర్ మరియు J. వీలర్ విచ్ఛిత్తి పరామితిని పరిచయం చేయడం ద్వారా అణు విచ్ఛిత్తికి పరిమాణాత్మక వివరణ ఇచ్చారు.
యా. ఫ్రెంకెల్ స్లో న్యూట్రాన్ల ద్వారా అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క డ్రాప్ సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేశాడు.
L. Szilard, E. Wigner, E. ఫెర్మి, J. వీలర్, F. జోలియోట్-క్యూరీ, Y. Zeldovich, Y. Khariton యురేనియంలో సంభవించే అణు విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్య యొక్క సంభావ్యతను నిరూపించారు.

1940− జి. ఫ్లెరోవ్ మరియు కె. పీట్ర్జాక్ యురేనియం U కేంద్రకాల యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి యొక్క దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నారు.

1942− E. ఫెర్మి మొదటి అణు రియాక్టర్‌లో నియంత్రిత విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్యను నిర్వహించింది.

1945− మొదటి అణ్వాయుధ పరీక్ష (నెవాడా, USA). జపాన్‌లోని హిరోషిమా (ఆగస్టు 6) మరియు నాగసాకి (ఆగస్టు 9) నగరాలపై అమెరికా సైనికులు అణు బాంబులు విసిరారు.

1946- I.V నాయకత్వంలో కుర్చాటోవ్, ఐరోపాలో మొదటి రియాక్టర్ ప్రారంభించబడింది.

1954− ప్రపంచంలో మొట్టమొదటి అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ ప్రారంభించబడింది (ఓబ్నిన్స్క్, USSR).

అణు విచ్చినము.1934 నుండి, E. ఫెర్మీ పరమాణువులపై బాంబులు వేయడానికి న్యూట్రాన్‌లను ఉపయోగించడం ప్రారంభించింది. అప్పటి నుండి, కృత్రిమ పరివర్తన ద్వారా పొందిన స్థిరమైన లేదా రేడియోధార్మిక కేంద్రకాల సంఖ్య అనేక వందలకి పెరిగింది మరియు ఆవర్తన పట్టికలోని దాదాపు అన్ని ప్రదేశాలు ఐసోటోపులతో నిండి ఉన్నాయి.
ఈ అణు ప్రతిచర్యలన్నింటిలో ఉత్పన్నమయ్యే పరమాణువులు ఆవర్తన పట్టికలో బాంబు దాడి చేసిన పరమాణువు లేదా పొరుగు ప్రదేశాలలో అదే స్థానాన్ని ఆక్రమించాయి. అందువల్ల, 1938లో హాన్ మరియు స్ట్రాస్‌మాన్ రుజువు ఆవర్తన పట్టికలోని చివరి మూలకం వద్ద న్యూట్రాన్‌లతో పేలినప్పుడు గొప్ప సంచలనాన్ని సృష్టించింది.−యురేనియం−ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మధ్య భాగాలలో ఉన్న మూలకాలలోకి కుళ్ళిపోవడం జరుగుతుంది. ఇక్కడ వివిధ రకాల క్షయం ఉన్నాయి. ఫలితంగా వచ్చే అణువులు చాలా వరకు అస్థిరంగా ఉంటాయి మరియు వెంటనే మరింత క్షీణిస్తాయి; కొన్ని సెకన్లలో సగం జీవితాలను కొలుస్తాయి, కాబట్టి హాన్ అటువంటి వేగవంతమైన ప్రక్రియను పొడిగించడానికి క్యూరీ యొక్క విశ్లేషణాత్మక పద్ధతిని ఉపయోగించాల్సి వచ్చింది. యురేనియం, ప్రొటాక్టినియం మరియు థోరియం యొక్క అప్‌స్ట్రీమ్ మూలకాలు కూడా న్యూట్రాన్‌లకు గురైనప్పుడు అదే విధమైన క్షీణతను ప్రదర్శిస్తాయని గమనించడం ముఖ్యం, అయినప్పటికీ యురేనియం విషయంలో కంటే క్షయం సంభవించడానికి అధిక న్యూట్రాన్ శక్తులు అవసరం. దీనితో పాటు, 1940లో, G. N. ఫ్లెరోవ్ మరియు K. A. పెట్ర్‌జాక్, యురేనియం కేంద్రకం యొక్క సహజ విచ్ఛిత్తిని కనుగొన్నారు, ఇది అప్పటి వరకు తెలిసిన అతిపెద్ద సగం జీవితాన్ని కలిగి ఉంది: సుమారు 2· 10 15 సంవత్సరాలు; ఈ ప్రక్రియలో విడుదలైన న్యూట్రాన్ల వల్ల ఈ వాస్తవం స్పష్టమవుతుంది. "సహజ" ఆవర్తన వ్యవస్థ మూడు పేరున్న అంశాలతో ఎందుకు ముగుస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం ఇది సాధ్యపడింది. ట్రాన్స్‌యురానిక్ మూలకాలు ఇప్పుడు ప్రసిద్ధి చెందాయి, కానీ అవి చాలా అస్థిరంగా ఉన్నాయి, అవి త్వరగా క్షీణిస్తాయి.
న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ఇప్పుడు పరమాణు శక్తిని ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది, దీనిని చాలా మంది ఇప్పటికే "జూల్స్ వెర్న్ కల"గా ఊహించారు.

M. లావ్, “ఫిజిక్స్ చరిత్ర”

1939 O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం లవణాలను వికిరణం చేస్తూ, ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులలో బేరియం (Z = 56)ను కనుగొన్నారు

ఒట్టో గన్ (1879 – 1968)

అణు విచ్ఛిత్తి అనేది ఒక కేంద్రకాన్ని సారూప్య ద్రవ్యరాశితో రెండు (తక్కువ తరచుగా మూడు) కేంద్రకాలుగా విభజించడం, వీటిని విచ్ఛిత్తి శకలాలు అంటారు. విచ్ఛిత్తి సమయంలో, ఇతర కణాలు కూడా కనిపిస్తాయి - న్యూట్రాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు, α- కణాలు. విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా, ~200 MeV శక్తి విడుదల అవుతుంది. విచ్ఛిత్తి ఇతర కణాల ప్రభావంతో ఆకస్మికంగా లేదా బలవంతంగా ఉంటుంది, చాలా తరచుగా న్యూట్రాన్లు.
విచ్ఛిత్తి యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం ఏమిటంటే, విచ్ఛిత్తి శకలాలు, ఒక నియమం వలె, ద్రవ్యరాశిలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి, అనగా అసమాన విచ్ఛిత్తి ప్రబలంగా ఉంటుంది. అందువలన, యురేనియం ఐసోటోప్ 236 U యొక్క అత్యంత సంభావ్య విచ్ఛిత్తి విషయంలో, శకలాల ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి 1.46. భారీ శకలం ద్రవ్యరాశి సంఖ్య 139 (జినాన్), మరియు తేలికపాటి భాగం 95 (స్ట్రాంటియం) ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది. రెండు ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్‌ల ఉద్గారాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పరిశీలనలో ఉన్న విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది

రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి
1944 – ఓ. గన్.
న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం కేంద్రకాల యొక్క విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్య యొక్క ఆవిష్కరణ కోసం.

విచ్ఛిత్తి శకలాలు

ఫిసైల్ న్యూక్లియస్ ద్రవ్యరాశిపై కాంతి మరియు భారీ శకలాల సమూహాల సగటు ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడటం.

అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క ఆవిష్కరణ. 1939

నేను స్వీడన్‌కు చేరుకున్నాను, అక్కడ లిస్ మీట్నర్ ఒంటరితనంతో బాధపడుతోంది, మరియు నేను అంకితభావంతో ఉన్న మేనల్లుడిలా, క్రిస్మస్ కోసం ఆమెను సందర్శించాలని నిర్ణయించుకున్నాను. ఆమె గోథెన్‌బర్గ్ సమీపంలోని కుంగల్వ్ అనే చిన్న హోటల్‌లో నివసించింది. నేను ఆమెను అల్పాహారం వద్ద కనుగొన్నాను. గన్ నుండి తనకు వచ్చిన ఉత్తరం గురించి ఆమె ఆలోచించింది. యురేనియం న్యూట్రాన్‌లతో వికిరణం చేయబడినప్పుడు బేరియం ఏర్పడిందని నివేదించిన లేఖలోని విషయాల గురించి నాకు చాలా సందేహం ఉంది. అయితే, ఆమె అవకాశాన్ని ఆకర్షించింది. మేము మంచులో నడిచాము, ఆమె కాలినడకన, నేను స్కిస్‌పై నడిచాము (ఆమె నా వెనుక పడకుండా ఈ విధంగా చేయగలదని ఆమె చెప్పింది మరియు ఆమె నిరూపించింది). నడక ముగిసే సమయానికి మేము ఇప్పటికే కొన్ని తీర్మానాలను రూపొందించవచ్చు; కోర్ విడిపోలేదు మరియు దాని నుండి ముక్కలు ఎగిరిపోలేదు, కానీ ఇది బోర్ యొక్క కేంద్రకం యొక్క బిందువు నమూనాను మరింత గుర్తుకు తెచ్చే ప్రక్రియ; ఒక బిందువు వలె, కేంద్రకం పొడిగించవచ్చు మరియు విభజించవచ్చు. న్యూక్లియోన్‌ల యొక్క విద్యుత్ ఛార్జ్ ఉపరితల ఉద్రిక్తతను ఎలా తగ్గిస్తుందో నేను పరిశోధించాను, ఇది Z = 100 వద్ద సున్నాగా మరియు యురేనియంకు బహుశా చాలా తక్కువగా ఉందని నేను కనుగొన్నాను. సామూహిక లోపం కారణంగా ప్రతి క్షయం సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తిని నిర్ణయించడానికి Lise Meitner పనిచేసింది. ఆమె మాస్ డిఫెక్ట్ కర్వ్ గురించి చాలా స్పష్టంగా చెప్పింది. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ కారణంగా, విచ్ఛిత్తి మూలకాలు సుమారు 200 MeV శక్తిని పొందుతాయని తేలింది మరియు ఇది ద్రవ్యరాశి లోపంతో సంబంధం ఉన్న శక్తికి ఖచ్చితంగా అనుగుణంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, సంభావ్య అవరోధం గుండా వెళ్ళే భావనతో సంబంధం లేకుండా ప్రక్రియ పూర్తిగా శాస్త్రీయంగా కొనసాగవచ్చు, ఇది ఇక్కడ పనికిరానిది.
మేము క్రిస్మస్ సందర్భంగా రెండు లేదా మూడు రోజులు కలిసి గడిపాము. అప్పుడు నేను కోపెన్‌హాగన్‌కు తిరిగి వచ్చాను మరియు బోర్‌ అప్పటికే USAకి బయలుదేరే ఓడలో ఎక్కుతున్న సమయంలోనే మా ఆలోచన గురించి అతనికి తెలియజేయడానికి సమయం లేదు. నేను మాట్లాడటం ప్రారంభించిన వెంటనే అతను తన నుదిటిపై ఎలా కొట్టాడో నాకు గుర్తుంది: “ఓహ్, మనం ఎంత మూర్ఖులం! ఈ విషయాన్ని మనం ముందే గమనించాలి." కానీ అతను గమనించలేదు మరియు ఎవరూ గమనించలేదు.
లిస్ మీట్నర్ మరియు నేను ఒక వ్యాసం రాశాము. అదే సమయంలో, మేము కోపెన్‌హాగన్ నుండి స్టాక్‌హోమ్ వరకు సుదూర టెలిఫోన్ ద్వారా నిరంతరం సన్నిహితంగా ఉంటాము.

O. ఫ్రిష్, జ్ఞాపకాలు. UFN. 1968. T. 96, సంచిక 4, పే. 697.

ఆకస్మిక అణు విచ్ఛిత్తి

దిగువ వివరించిన ప్రయోగాలలో, అణు విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలను రికార్డ్ చేయడానికి ఫ్రిష్ ప్రతిపాదించిన పద్ధతిని మేము ఉపయోగించాము. యురేనియం ఆక్సైడ్ పొరతో పూత పూసిన ప్లేట్‌లతో కూడిన అయనీకరణ గది యురేనియం నుండి విడుదలయ్యే α కణాలు వ్యవస్థ ద్వారా గుర్తించబడని విధంగా కాన్ఫిగర్ చేయబడిన లీనియర్ యాంప్లిఫైయర్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది; శకలాల నుండి వచ్చే ప్రేరణలు, α- కణాల నుండి వచ్చే ప్రేరణల కంటే చాలా పెద్ద పరిమాణంలో, అవుట్‌పుట్ థైరాట్రాన్‌ను అన్‌లాక్ చేస్తాయి మరియు యాంత్రిక రిలేగా పరిగణించబడతాయి.
1000 సెం.మీ 2కి మొత్తం 15 ప్లేట్ల వైశాల్యంతో బహుళస్థాయి ఫ్లాట్ కెపాసిటర్ రూపంలో అయనీకరణ చాంబర్ ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడింది. ఒకదానికొకటి 3 మిమీ దూరంలో ఉన్న ప్లేట్లు యురేనియం ఆక్సైడ్ 10 పొరతో పూత పూయబడ్డాయి. -20 mg/సెం 2 .
శకలాలు లెక్కించడానికి కాన్ఫిగర్ చేయబడిన యాంప్లిఫైయర్‌తో మొట్టమొదటి ప్రయోగాలలో, రిలే మరియు ఓసిల్లోస్కోప్‌పై ఆకస్మిక (న్యూట్రాన్ మూలం లేనప్పుడు) పల్స్‌లను గమనించడం సాధ్యమైంది. ఈ పప్పుల సంఖ్య తక్కువగా ఉంది (1 గంటలో 6), మరియు సాధారణ రకం కెమెరాలతో ఈ దృగ్విషయాన్ని గమనించడం సాధ్యం కాదని అర్థం చేసుకోవచ్చు.
అని ఆలోచిస్తూ ఉంటాం మేము గమనించిన ప్రభావం యురేనియం యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా ఏర్పడిన శకలాలు ఆపాదించబడాలి...

ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి మా ఫలితాల మూల్యాంకనం నుండి పొందిన సగం-జీవితాలతో ఉత్తేజిత U ఐసోటోప్‌లలో ఒకదానికి ఆపాదించబడాలి:

యు 238 – 10 16 ~ 10 17 సంవత్సరాలు,
యు 235 – 10 14 ~ 10 15 సంవత్సరాలు,
యు 234 – 10 12 ~ 10 13 సంవత్సరాలు.

ఐసోటోప్ క్షయం 238 యు

ఆకస్మిక అణు విచ్ఛిత్తి

ఆకస్మికంగా ఫిస్సైల్ ఐసోటోపుల సగం-జీవితాలు Z = 92 - 100

యురేనియం-గ్రాఫైట్ లాటిస్‌తో మొదటి ప్రయోగాత్మక వ్యవస్థ 1941లో E. ఫెర్మీ నాయకత్వంలో నిర్మించబడింది. ఇది 2.5 మీటర్ల పొడవు గల ఒక గ్రాఫైట్ క్యూబ్, ఇందులో దాదాపు 7 టన్నుల యురేనియం ఆక్సైడ్ ఉంటుంది, ఇనుప పాత్రలలో చుట్టబడి ఉంటుంది, వీటిని ఒకదానికొకటి సమాన దూరంలో క్యూబ్‌లో ఉంచారు. యురేనియం-గ్రాఫైట్ లాటిస్ దిగువన RaBe న్యూట్రాన్ మూలం ఉంచబడింది. అటువంటి వ్యవస్థలో పునరుత్పత్తి గుణకం ≈ 0.7. యురేనియం ఆక్సైడ్ 2 నుండి 5% మలినాలను కలిగి ఉంటుంది. తదుపరి ప్రయత్నాలు స్వచ్ఛమైన పదార్థాలను పొందడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి మరియు మే 1942 నాటికి, యురేనియం ఆక్సైడ్ పొందబడింది, దీనిలో అశుద్ధం 1% కంటే తక్కువగా ఉంది. విచ్ఛిత్తి గొలుసు ప్రతిచర్యను నిర్ధారించడానికి, పెద్ద మొత్తంలో గ్రాఫైట్ మరియు యురేనియం - అనేక టన్నుల క్రమంలో ఉపయోగించడం అవసరం. మలినాలు మిలియన్‌కు కొన్ని భాగాల కంటే తక్కువగా ఉండాలి. చికాగో విశ్వవిద్యాలయంలో ఫెర్మీచే 1942 చివరి నాటికి సమీకరించబడిన రియాక్టర్, పై నుండి కత్తిరించబడిన అసంపూర్ణ గోళాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంది. ఇందులో 40 టన్నుల యురేనియం మరియు 385 టన్నుల గ్రాఫైట్ ఉన్నాయి. డిసెంబర్ 2, 1942 సాయంత్రం, న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్ రాడ్‌లను తొలగించిన తర్వాత, రియాక్టర్ లోపల న్యూక్లియర్ చైన్ రియాక్షన్ జరుగుతోందని కనుగొనబడింది. కొలిచిన గుణకం 1.0006. ప్రారంభంలో, రియాక్టర్ 0.5 W శక్తి స్థాయిలో పనిచేసింది. డిసెంబర్ 12 నాటికి, దాని శక్తి 200 వాట్లకు పెరిగింది. తదనంతరం, రియాక్టర్ సురక్షితమైన ప్రదేశానికి తరలించబడింది మరియు దాని శక్తి అనేక kW కి పెరిగింది. అదే సమయంలో, రియాక్టర్ రోజుకు 0.002 గ్రా యురేనియం -235 వినియోగించింది.

USSR లో మొదటి అణు రియాక్టర్

USSRలో మొదటి అణు పరిశోధన రియాక్టర్ కోసం భవనం, F-1, జూన్ 1946 నాటికి సిద్ధంగా ఉంది.
అవసరమైన అన్ని ప్రయోగాలు నిర్వహించిన తరువాత, రియాక్టర్ కోసం నియంత్రణ మరియు రక్షణ వ్యవస్థ అభివృద్ధి చేయబడింది, రియాక్టర్ యొక్క కొలతలు స్థాపించబడ్డాయి, అవసరమైన అన్ని ప్రయోగాలు రియాక్టర్ నమూనాలతో నిర్వహించబడ్డాయి, న్యూట్రాన్ సాంద్రత నిర్ణయించబడింది అనేక నమూనాలు, గ్రాఫైట్ బ్లాక్‌లు (అణు స్వచ్ఛత అని పిలవబడేవి) మరియు (న్యూట్రాన్-భౌతిక తనిఖీల తర్వాత) యురేనియం బ్లాక్‌లు పొందబడ్డాయి, నవంబర్ 1946లో వారు F-1 రియాక్టర్ నిర్మాణాన్ని ప్రారంభించారు.
రియాక్టర్ యొక్క మొత్తం వ్యాసార్థం 3.8 మీ. దీనికి 400 టన్నుల గ్రాఫైట్ మరియు 45 టన్నుల యురేనియం అవసరం. రియాక్టర్ పొరలుగా సమావేశమై డిసెంబర్ 25, 1946న 15:00 గంటలకు చివరి, 62వ పొరను సమీకరించారు. అత్యవసర కడ్డీలు అని పిలవబడే వాటిని తీసివేసిన తరువాత, నియంత్రణ రాడ్ పెరిగింది, న్యూట్రాన్ సాంద్రత గణన ప్రారంభమైంది మరియు డిసెంబర్ 25, 1946 న 18:00 గంటలకు, USSR లోని మొదటి రియాక్టర్ ప్రాణం పోసుకుని పని చేయడం ప్రారంభించింది. అణు రియాక్టర్‌ను సృష్టించిన శాస్త్రవేత్తలకు మరియు మొత్తం సోవియట్ ప్రజలకు ఇది అద్భుతమైన విజయం. మరియు ఏడాదిన్నర తరువాత, జూన్ 10, 1948 న, చానెళ్లలో నీటితో ఉన్న పారిశ్రామిక రియాక్టర్ క్లిష్టమైన స్థితికి చేరుకుంది మరియు త్వరలో కొత్త రకం అణు ఇంధనం, ప్లూటోనియం యొక్క పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి ప్రారంభమైంది.

అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో శక్తి విడుదల.ఇతర అణు ప్రతిచర్యలలో వలె, విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి పరస్పర కణాల మరియు తుది ఉత్పత్తుల ద్రవ్యరాశిలో వ్యత్యాసానికి సమానం. యురేనియంలోని ఒక న్యూక్లియాన్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి మరియు యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఒక న్యూక్లియాన్ యొక్క బంధన శక్తి శకలాలుగా ఉంటుంది కాబట్టి, శక్తి తప్పనిసరిగా విడుదల చేయబడాలి.

అందువలన, అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో, అపారమైన శక్తి విడుదల చేయబడుతుంది, దానిలో ఎక్కువ భాగం విచ్ఛిత్తి శకలాలు యొక్క గతి శక్తి రూపంలో విడుదలవుతుంది.

ద్రవ్యరాశి ద్వారా విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల పంపిణీ.యురేనియం న్యూక్లియస్ చాలా సందర్భాలలో అసమానంగా విభజిస్తుంది. రెండు అణు శకలాలు వరుసగా వేర్వేరు వేగం మరియు వేర్వేరు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి.

శకలాలు వాటి ద్రవ్యరాశి ఆధారంగా రెండు సమూహాలుగా వస్తాయి; ఒకటి క్రిప్టాన్ దగ్గర మరియు మరొకటి జినాన్ దగ్గర శకలాలు ఒకదానికొకటి సగటున సంబంధం కలిగి ఉంటాయి, శక్తి మరియు మొమెంటం యొక్క పరిరక్షణ నియమాల నుండి, శకలాలు యొక్క గతి శక్తులు వాటి ద్రవ్యరాశికి విలోమానుపాతంలో ఉండాలని పొందవచ్చు:

విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తి దిగుబడి వక్రరేఖ బిందువు గుండా వెళుతున్న నిలువు సరళ రేఖకు సంబంధించి సుష్టంగా ఉంటుంది.మాగ్జిమా యొక్క ముఖ్యమైన వెడల్పు వివిధ రకాల విచ్ఛిత్తి మార్గాలను సూచిస్తుంది.

అన్నం. 82. ద్రవ్యరాశి ద్వారా యురేనియం విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల పంపిణీ

జాబితా చేయబడిన లక్షణాలు ప్రధానంగా థర్మల్ న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో విచ్ఛిత్తికి సంబంధించినవి; అనేక లేదా అంతకంటే ఎక్కువ శక్తులతో న్యూట్రాన్ల ప్రభావంతో విచ్ఛిత్తి విషయంలో, కేంద్రకం ద్రవ్యరాశిలో మరో రెండు సుష్ట శకలాలుగా విచ్ఛిన్నమవుతుంది.

విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల లక్షణాలు.యురేనియం అణువు యొక్క విచ్ఛిత్తి సమయంలో, చాలా షెల్ ఎలక్ట్రాన్లు తొలగించబడతాయి మరియు విచ్ఛిత్తి శకలాలు సుమారుగా అయనీకరణం చేయబడిన సానుకూల అయాన్లను గుణించబడతాయి, ఇవి పదార్ధం గుండా వెళుతున్నప్పుడు, అణువులను బలంగా అయనీకరణం చేస్తాయి. అందువల్ల, గాలిలోని శకలాలు పరిధులు చిన్నవి మరియు 2 సెం.మీ.

విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఏర్పడిన శకలాలు రేడియోధార్మికత కలిగి ఉండాలని, న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేసే అవకాశం ఉందని నిర్ధారించడం సులభం. నిజానికి, స్థిరమైన న్యూక్లియైల కోసం న్యూట్రాన్లు మరియు ప్రోటాన్ల సంఖ్య నిష్పత్తి A ని బట్టి ఈ క్రింది విధంగా మారుతుంది:

(స్కాన్ చూడండి)

విచ్ఛిత్తి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూక్లియైలు టేబుల్ మధ్యలో ఉంటాయి మరియు అందువల్ల వాటి స్థిరత్వానికి ఆమోదయోగ్యమైన దానికంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి. వాటిని క్షయం ద్వారా మరియు నేరుగా న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేయడం ద్వారా అదనపు న్యూట్రాన్‌ల నుండి విముక్తి పొందవచ్చు.

ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్లు.ఒక సాధ్యమైన విచ్ఛిత్తి ఎంపిక రేడియోధార్మిక బ్రోమిన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అంజీర్లో. 83 దాని క్షయం యొక్క రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది, దాని చివర స్థిరమైన ఐసోటోపులు ఉన్నాయి

ఈ గొలుసు యొక్క ఆసక్తికరమైన లక్షణం ఏమిటంటే, క్రిప్టాన్ అదనపు న్యూట్రాన్ నుండి విముక్తి పొందుతుంది - క్షీణత కారణంగా లేదా న్యూట్రాన్ యొక్క ప్రత్యక్ష ఉద్గారం కారణంగా అది ఉత్తేజిత స్థితిలో ఏర్పడినట్లయితే. ఈ న్యూట్రాన్‌లు విచ్ఛిత్తి తర్వాత 56 సెకన్లలో కనిపిస్తాయి (జీవితకాలం ఉత్తేజిత స్థితికి మారడానికి సంబంధించి ఉంటుంది, అయినప్పటికీ ఇది దాదాపు తక్షణమే న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేస్తుంది.

అన్నం. 83. యురేనియం విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఉత్తేజిత స్థితిలో ఏర్పడిన రేడియోధార్మిక బ్రోమిన్ క్షయం యొక్క పథకం

వాటిని ఆలస్యం న్యూట్రాన్లు అంటారు. కాలక్రమేణా, ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్ల తీవ్రత సాధారణ రేడియోధార్మిక క్షయం వలె విపరీతంగా క్షీణిస్తుంది.

ఈ న్యూట్రాన్ల శక్తి కేంద్రకం యొక్క ఉత్తేజిత శక్తికి సమానం. అవి విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే అన్ని న్యూట్రాన్‌లలో కేవలం 0.75% మాత్రమే అయినప్పటికీ, ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌లు గొలుసు చర్యలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.

ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్లు. 99% కంటే ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లు చాలా తక్కువ సమయంలో విడుదలవుతాయి; వాటిని ప్రాంప్ట్ న్యూట్రాన్లు అంటారు.

విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, ఒక ప్రాథమిక ప్రశ్న తలెత్తుతుంది: ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో ఎన్ని న్యూట్రాన్లు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి; ఈ ప్రశ్న ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే వాటి సంఖ్య సగటున పెద్దగా ఉంటే, అవి తదుపరి కేంద్రకాలను విచ్ఛిత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి, అనగా, గొలుసు ప్రతిచర్యను సృష్టించే అవకాశం ఏర్పడుతుంది. 1939-1940లో ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి. ప్రపంచంలోని దాదాపు అన్ని అతిపెద్ద అణు ప్రయోగశాలలలో పనిచేశారు.

అన్నం. 84. యురేనియం-235 యొక్క విచ్ఛిత్తి నుండి పొందిన న్యూట్రాన్ల శక్తి స్పెక్ట్రం

విచ్ఛిత్తి శక్తి పంపిణీ.ఫ్రాగ్మెంట్ ఎనర్జీ యొక్క ప్రత్యక్ష కొలతలు మరియు ఇతర విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల ద్వారా తీసుకువెళ్ళే శక్తి క్రింది సుమారు శక్తి పంపిణీని అందించాయి

యురేనియం న్యూక్లియై విచ్ఛిత్తి జరుగుతుంది కింది విధంగా:మొదట, ఒక న్యూట్రాన్ న్యూక్లియస్‌ను తాకుతుంది, బుల్లెట్ ఆపిల్‌ను తాకినట్లు. ఆపిల్ విషయంలో, బుల్లెట్ దానిలో రంధ్రం చేస్తుంది లేదా ముక్కలుగా పేల్చివేస్తుంది. న్యూట్రాన్ న్యూక్లియస్‌లోకి ప్రవేశించినప్పుడు, అది అణు శక్తులచే సంగ్రహించబడుతుంది. న్యూట్రాన్ తటస్థంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తులచే తిప్పికొట్టబడదు.

యురేనియం న్యూక్లియస్ విచ్ఛిత్తి ఎలా జరుగుతుంది?

కాబట్టి, న్యూక్లియస్‌లోకి ప్రవేశించిన తరువాత, న్యూట్రాన్ సమతుల్యతను భంగపరుస్తుంది మరియు న్యూక్లియస్ ఉత్తేజితమవుతుంది. ఇది డంబెల్ లేదా ఇన్ఫినిటీ గుర్తు వంటి వైపులా విస్తరించి ఉంటుంది: ∞ . అణు శక్తులు, తెలిసినట్లుగా, కణాల పరిమాణానికి అనుగుణంగా దూరం వద్ద పనిచేస్తాయి. కేంద్రకం విస్తరించబడినప్పుడు, "డంబెల్" యొక్క బయటి కణాలకు అణు శక్తుల ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే విద్యుత్ శక్తులు అంత దూరంలో చాలా శక్తివంతంగా పనిచేస్తాయి మరియు కేంద్రకం కేవలం రెండు భాగాలుగా నలిగిపోతుంది. ఈ సందర్భంలో, మరో రెండు లేదా మూడు న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయి.

న్యూక్లియస్ యొక్క శకలాలు మరియు విడుదలైన న్యూట్రాన్లు వేర్వేరు దిశల్లో గొప్ప వేగంతో చెల్లాచెదురుగా ఉంటాయి. పర్యావరణం ద్వారా శకలాలు చాలా త్వరగా మందగిస్తాయి, కానీ వాటి గతి శక్తి అపారమైనది. ఇది పర్యావరణం యొక్క అంతర్గత శక్తిగా మార్చబడుతుంది, ఇది వేడెక్కుతుంది. ఈ సందర్భంలో, విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తం అపారమైనది. ఒక గ్రాము యురేనియం యొక్క పూర్తి విచ్ఛిత్తి నుండి పొందిన శక్తి 2.5 టన్నుల నూనెను కాల్చడం ద్వారా పొందిన శక్తికి సమానం.

అనేక కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి యొక్క చైన్ రియాక్షన్

మేము ఒక యురేనియం న్యూక్లియస్ యొక్క విచ్ఛిత్తిని చూశాము. విచ్ఛిత్తి సమయంలో, అనేక (సాధారణంగా రెండు లేదా మూడు) న్యూట్రాన్లు విడుదలవుతాయి. అవి చాలా వేగంతో వేరుగా ఎగురుతాయి మరియు ఇతర పరమాణువుల కేంద్రకాలలోకి సులభంగా ప్రవేశించగలవు, వాటిలో విచ్ఛిత్తి ప్రతిచర్యకు కారణమవుతాయి. ఇది చైన్ రియాక్షన్.

అంటే, అణు విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా పొందిన న్యూట్రాన్‌లు ఇతర కేంద్రకాలను విచ్ఛిత్తికి ఉత్తేజపరుస్తాయి మరియు బలవంతం చేస్తాయి, అవి తమంతట తాముగా న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేస్తాయి, ఇవి మరింత విచ్ఛిత్తిని ప్రేరేపిస్తాయి. మరియు తక్షణ సమీపంలో ఉన్న అన్ని యురేనియం కేంద్రకాల విచ్ఛిత్తి జరిగే వరకు.

ఈ సందర్భంలో, చైన్ రియాక్షన్ సంభవించవచ్చు హిమపాతం లాంటిది, ఉదాహరణకు, అణు బాంబు పేలుడు సందర్భంలో. అణు విచ్ఛిత్తి సంఖ్య తక్కువ వ్యవధిలో విపరీతంగా పెరుగుతుంది. అయితే, చైన్ రియాక్షన్ కూడా సంభవించవచ్చు క్షీణతతో.

వాస్తవం ఏమిటంటే, అన్ని న్యూట్రాన్లు తమ మార్గంలో న్యూక్లియైలను కలవవు, అవి విచ్ఛిత్తికి ప్రేరేపిస్తాయి. మనకు గుర్తున్నట్లుగా, ఒక పదార్ధం లోపల ప్రధాన వాల్యూమ్ కణాల మధ్య శూన్యతతో ఆక్రమించబడుతుంది. అందువల్ల, కొన్ని న్యూట్రాన్లు మార్గంలో దేనితోనూ ఢీకొనకుండా అన్ని పదార్థాల గుండా ఎగురుతాయి. మరియు కాలక్రమేణా అణు విచ్ఛిత్తి సంఖ్య తగ్గితే, ప్రతిచర్య క్రమంగా క్షీణిస్తుంది.

అణు ప్రతిచర్యలు మరియు యురేనియం యొక్క క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి

ప్రతిచర్య రకాన్ని ఏది నిర్ణయిస్తుంది?యురేనియం ద్రవ్యరాశి నుండి. ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి, ఎగిరే న్యూట్రాన్ దాని మార్గంలో ఎక్కువ కణాలు కలుస్తుంది మరియు న్యూక్లియస్‌లోకి ప్రవేశించే అవకాశం ఎక్కువ. అందువల్ల, యురేనియం యొక్క “క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి” వేరు చేయబడుతుంది - ఇది చైన్ రియాక్షన్ సాధ్యమయ్యే కనీస ద్రవ్యరాశి.

ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్ల సంఖ్య, బయటకు వెళ్లే న్యూట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది. మరియు పదార్ధం యొక్క మొత్తం వాల్యూమ్ ఉత్పత్తి అయ్యే వరకు ప్రతిచర్య దాదాపు అదే వేగంతో కొనసాగుతుంది. ఇది అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో ఆచరణలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు దీనిని నియంత్రిత అణు ప్రతిచర్య అంటారు.

వ్యాసం యొక్క కంటెంట్

న్యూక్లియస్ ఫిషన్,న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా బాంబు దాడి చేసినప్పుడు అణు కేంద్రకం రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ శకలాలుగా విడిపోయే అణు ప్రతిచర్య. శకలాల మొత్తం ద్రవ్యరాశి సాధారణంగా అసలు కేంద్రకం మరియు బాంబర్డింగ్ న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశి మొత్తం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. "మిస్సింగ్ మాస్" mశక్తిగా మారుతుంది ఇఐన్స్టీన్ సూత్రం ప్రకారం ఇ = mc 2 ఎక్కడ సి- కాంతి యొక్క వేగము. కాంతి వేగం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది (299,792,458 మీ/సె), ఒక చిన్న ద్రవ్యరాశి అపారమైన శక్తికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ శక్తిని విద్యుత్తుగా మార్చవచ్చు.

అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి విచ్ఛిత్తి శకలాలు మందగించినప్పుడు వేడిగా మారుతుంది. ఉష్ణ విడుదల రేటు యూనిట్ సమయానికి విభజించే కేంద్రకాల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పెద్ద సంఖ్యలో న్యూక్లియైల విచ్ఛిత్తి తక్కువ సమయంలో చిన్న పరిమాణంలో సంభవించినప్పుడు, ప్రతిచర్య పేలుడు పాత్రను కలిగి ఉంటుంది. ఇది అణు బాంబు యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం. సాపేక్షంగా తక్కువ సంఖ్యలో కేంద్రకాలు ఎక్కువ కాలం పాటు పెద్ద పరిమాణంలో విభజించబడితే, ఫలితంగా ఉపయోగించబడే వేడి విడుదల అవుతుంది. దీని ఆధారంగానే అణువిద్యుత్ కేంద్రాలు ఏర్పడ్డాయి. అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో, అణు విచ్ఛిత్తి ఫలితంగా అణు రియాక్టర్లలో విడుదలయ్యే వేడి ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది విద్యుత్ జనరేటర్లను మార్చే టర్బైన్లకు సరఫరా చేయబడుతుంది.

విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియల ఆచరణాత్మక ఉపయోగం కోసం, యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం చాలా సరిఅయినవి. అవి ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటాయి (వివిధ ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో ఇచ్చిన మూలకం యొక్క పరమాణువులు), ఇవి చాలా తక్కువ శక్తులతో కూడా న్యూట్రాన్‌లను గ్రహించినప్పుడు విచ్ఛిత్తి చెందుతాయి.

విచ్ఛిత్తి శక్తి యొక్క ఆచరణాత్మక ఉపయోగానికి కీలకం ఏమిటంటే, విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో కొన్ని మూలకాలు న్యూట్రాన్‌లను విడుదల చేస్తాయి. అణు విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఒక న్యూట్రాన్ శోషించబడినప్పటికీ, విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో కొత్త న్యూట్రాన్‌ల సృష్టి ద్వారా ఈ నష్టం ఏర్పడుతుంది. విచ్ఛిత్తి సంభవించే పరికరం తగినంత పెద్ద ("క్లిష్టమైన") ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటే, కొత్త న్యూట్రాన్ల కారణంగా "చైన్ రియాక్షన్" నిర్వహించబడుతుంది. విచ్ఛిత్తికి కారణమయ్యే న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా గొలుసు ప్రతిచర్యను నియంత్రించవచ్చు. ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఉంటే, విచ్ఛిత్తి యొక్క తీవ్రత పెరుగుతుంది మరియు ఒకటి కంటే తక్కువ ఉంటే, అది తగ్గుతుంది.

హిస్టారికల్ రిఫరెన్స్

అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క ఆవిష్కరణ చరిత్ర A. బెక్వెరెల్ (1852-1908) యొక్క పనితో ప్రారంభమవుతుంది. 1896లో వివిధ పదార్ధాల ఫాస్ఫోరేసెన్స్‌ను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, యురేనియం కలిగిన ఖనిజాలు ఆకస్మికంగా రేడియేషన్‌ను విడుదల చేస్తాయని కనుగొన్నాడు, ఇది ఖనిజం మరియు ప్లేట్ మధ్య అపారదర్శక ఘనపదార్థాన్ని ఉంచినప్పటికీ ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్ నల్లబడటానికి కారణమవుతుంది. ఈ రేడియేషన్‌లో ఆల్ఫా పార్టికల్స్ (హీలియం న్యూక్లియై), బీటా పార్టికల్స్ (ఎలక్ట్రాన్లు) మరియు గామా క్వాంటా (హార్డ్ ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ రేడియేషన్) ఉంటాయని వివిధ ప్రయోగకారులు నిర్ధారించారు.

మానవునిచే కృత్రిమంగా సంభవించిన మొదటి అణు పరివర్తన 1919లో E. రూథర్‌ఫోర్డ్ ద్వారా జరిగింది, అతను యురేనియం ఆల్ఫా కణాలతో నైట్రోజన్‌ను వికిరణం చేయడం ద్వారా నైట్రోజన్‌ను ఆక్సిజన్‌గా మార్చాడు. ఈ ప్రతిచర్య శక్తి యొక్క శోషణతో కూడి ఉంటుంది, ఎందుకంటే దాని ఉత్పత్తుల ద్రవ్యరాశి - ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ - ప్రతిచర్యలోకి ప్రవేశించే కణాల ద్రవ్యరాశిని మించిపోయింది - నత్రజని మరియు ఆల్ఫా కణాలు. అణుశక్తి విడుదలను మొదటిసారిగా 1932లో జె. కాక్‌క్రాఫ్ట్ మరియు ఇ. వాల్టన్ సాధించారు, వీరు లిథియంను ప్రోటాన్‌లతో పేల్చారు. ఈ ప్రతిచర్యలో, ప్రతిచర్యలోకి ప్రవేశించే కేంద్రకాల ద్రవ్యరాశి ఉత్పత్తుల ద్రవ్యరాశి కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా శక్తి విడుదలైంది.

1932లో, J. చాడ్విక్ న్యూట్రాన్‌ను కనుగొన్నాడు, ఇది హైడ్రోజన్ పరమాణువు యొక్క న్యూక్లియస్ ద్రవ్యరాశికి దాదాపు సమానమైన ద్రవ్యరాశి కలిగిన తటస్థ కణం. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ కణం యొక్క లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించారు. ఒక న్యూట్రాన్, ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ లేకుండా మరియు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన న్యూక్లియస్ ద్వారా తిప్పికొట్టబడకుండా, అణు ప్రతిచర్యలకు కారణమయ్యే అవకాశం ఎక్కువగా ఉంటుందని ఊహించబడింది. తరువాతి ఫలితాలు ఈ అంచనాను ధృవీకరించాయి. రోమ్‌లో, E. ఫెర్మీ మరియు అతని సహచరులు ఆవర్తన పట్టికలోని దాదాపు అన్ని మూలకాలను న్యూట్రాన్‌లతో వికిరణం చేశారు మరియు కొత్త ఐసోటోపుల ఏర్పాటుతో అణు ప్రతిచర్యలను గమనించారు. గామా మరియు బీటా రేడియేషన్ రూపంలో "కృత్రిమ" రేడియోధార్మికత కొత్త ఐసోటోప్‌ల ఏర్పాటుకు సాక్ష్యం.

అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క అవకాశం యొక్క మొదటి సూచనలు.

నేడు తెలిసిన అనేక న్యూట్రాన్ ప్రతిచర్యల ఆవిష్కరణకు ఫెర్మీ బాధ్యత వహిస్తుంది. ముఖ్యంగా, అతను న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం (క్రమ సంఖ్య 92 ఉన్న మూలకం)పై బాంబు పేల్చడం ద్వారా క్రమ సంఖ్య 93 (నెప్ట్యూనియం)తో మూలకాన్ని పొందేందుకు ప్రయత్నించాడు. అదే సమయంలో, అతను ప్రతిపాదిత ప్రతిచర్యలో న్యూట్రాన్ల సంగ్రహణ ఫలితంగా విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్లను రికార్డ్ చేశాడు

238 U + 1 n ® 239 Np + బి–,

ఇక్కడ 238 U అనేది యురేనియం-238 యొక్క ఐసోటోప్, 1 n ఒక న్యూట్రాన్, 239 Np నెప్ట్యూనియం మరియు బి--ఎలక్ట్రాన్. అయితే, ఫలితాలు మిశ్రమంగా ఉన్నాయి. రికార్డ్ చేయబడిన రేడియోధార్మికత యురేనియం యొక్క ఐసోటోప్‌లు లేదా యురేనియం కంటే ముందు ఆవర్తన పట్టికలో ఉన్న ఇతర మూలకాలకి చెందినది అనే అవకాశాన్ని మినహాయించడానికి, రేడియోధార్మిక మూలకాల యొక్క రసాయన విశ్లేషణను నిర్వహించడం అవసరం.

విశ్లేషణ యొక్క ఫలితాలు తెలియని మూలకాలు క్రమ సంఖ్యలు 93, 94, 95 మరియు 96కు అనుగుణంగా ఉన్నాయని చూపించాయి. అందువల్ల, ఫెర్మి అతను ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలను పొందినట్లు నిర్ధారించాడు. అయినప్పటికీ, జర్మనీలోని O. హాన్ మరియు F. స్ట్రాస్‌మాన్, సమగ్ర రసాయన విశ్లేషణ చేసిన తర్వాత, న్యూట్రాన్‌లతో యురేనియం యొక్క వికిరణం ఫలితంగా ఏర్పడే మూలకాలలో, రేడియోధార్మిక బేరియం ఉన్నట్లు కనుగొన్నారు. దీని అర్థం కొన్ని యురేనియం న్యూక్లియైలు బహుశా రెండు పెద్ద శకలాలుగా విడిపోయి ఉండవచ్చు.

విభజన అవకాశం యొక్క నిర్ధారణ.

దీని తరువాత, కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ఫెర్మీ, J. డన్నింగ్ మరియు J. పెగ్రామ్ అణు విచ్ఛిత్తి వాస్తవానికి జరుగుతుందని ప్రయోగాలు చేశారు. న్యూట్రాన్ల ద్వారా యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి అనుపాత కౌంటర్లు, క్లౌడ్ ఛాంబర్ మరియు విచ్ఛిత్తి శకలాలు చేరడం ద్వారా నిర్ధారించబడింది. న్యూట్రాన్ మూలం యురేనియం నమూనాను చేరుకున్నప్పుడు, అధిక-శక్తి పప్పులు విడుదలవుతాయని మొదటి పద్ధతి చూపించింది. క్లౌడ్ ఛాంబర్‌లో న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా పేలిన యురేనియం న్యూక్లియస్ రెండు శకలాలుగా విడిపోవడం కనిపించింది. సిద్ధాంతం ఊహించినట్లుగా, శకలాలు రేడియోధార్మికత అని నిర్ధారించడం తరువాతి పద్ధతి సాధ్యపడింది. ఇవన్నీ కలిసి విచ్ఛిత్తి వాస్తవానికి సంభవిస్తుందని నమ్మకంగా నిరూపించాయి మరియు విచ్ఛిత్తి సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తిని నమ్మకంగా నిర్ధారించడం సాధ్యమైంది.

న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యకు, స్థిరమైన కేంద్రకాల్లోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్యకు అనుమతించదగిన నిష్పత్తి అణు పరిమాణం తగ్గడంతో తగ్గుతుంది కాబట్టి, శకలాలులోని న్యూట్రాన్‌ల భిన్నం అసలు యురేనియం న్యూక్లియస్‌లో కంటే తక్కువగా ఉండాలి. అందువల్ల, విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియ న్యూట్రాన్ల ఉద్గారాలతో కలిసి ఉంటుందని భావించడానికి ప్రతి కారణం ఉంది. దీనిని F. జోలియట్-క్యూరీ మరియు అతని సహచరులు త్వరలో ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించారు: విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో వెలువడే న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య శోషించబడిన న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య కంటే ఎక్కువగా ఉంది. శోషించబడిన ప్రతి న్యూట్రాన్‌కు దాదాపు రెండున్నర కొత్త న్యూట్రాన్‌లు ఉన్నాయని తేలింది. చైన్ రియాక్షన్ యొక్క అవకాశం మరియు అనూహ్యంగా శక్తివంతమైన శక్తి వనరును సృష్టించే అవకాశాలు మరియు సైనిక ప్రయోజనాల కోసం దాని ఉపయోగం వెంటనే స్పష్టంగా కనిపించాయి. దీని తరువాత, అనేక దేశాలలో (ముఖ్యంగా జర్మనీ మరియు USA), లోతైన రహస్య పరిస్థితులలో అణు బాంబును రూపొందించే పని ప్రారంభమైంది.

రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం సమయంలో పరిణామాలు.

1940 నుండి 1945 వరకు, అభివృద్ధి దిశ సైనిక పరిశీలనల ద్వారా నిర్ణయించబడింది. 1941లో, తక్కువ మొత్తంలో ప్లూటోనియం పొందబడింది మరియు యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం యొక్క అనేక అణు పారామితులు స్థాపించబడ్డాయి. USAలో, దీనికి అవసరమైన అత్యంత ముఖ్యమైన ఉత్పత్తి మరియు పరిశోధనా సంస్థలు మాన్‌హట్టన్ మిలిటరీ ఇంజనీరింగ్ జిల్లా అధికార పరిధిలో ఉన్నాయి, యురేనియం ప్రాజెక్ట్ ఆగస్టు 13, 1942న బదిలీ చేయబడింది. కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయంలో (న్యూయార్క్), E. ఫెర్మి మరియు W. జిన్ నేతృత్వంలోని ఉద్యోగుల బృందం యురేనియం డయాక్సైడ్ మరియు గ్రాఫైట్ బ్లాక్‌ల లాటిస్‌లో న్యూట్రాన్‌ల గుణకారాన్ని అధ్యయనం చేసిన మొదటి ప్రయోగాలను నిర్వహించింది - ఒక పరమాణు "బాయిలర్". . జనవరి 1942లో, ఈ పని చికాగో విశ్వవిద్యాలయానికి బదిలీ చేయబడింది, ఇక్కడ జూలై 1942 ఫలితాలు స్వీయ-నిరంతర గొలుసు ప్రతిచర్య యొక్క అవకాశాన్ని చూపుతున్నాయి. ప్రారంభంలో, రియాక్టర్ 0.5 W శక్తితో పనిచేసింది, కానీ 10 రోజుల తర్వాత శక్తి 200 W కి పెరిగింది. పెద్ద మొత్తంలో అణుశక్తిని ఉత్పత్తి చేసే అవకాశం మొదటిసారిగా జూలై 16, 1945న అలమోగోర్డో టెస్ట్ సైట్ (న్యూ మెక్సికో) వద్ద మొదటి అణు బాంబు పేలుడుతో ప్రదర్శించబడింది.

న్యూక్లియర్ రియాక్టర్లు

అణు రియాక్టర్ అనేది అణు విచ్ఛిత్తి యొక్క నియంత్రిత, స్వీయ-నిరంతర గొలుసు ప్రతిచర్య సాధ్యమయ్యే సదుపాయం. రియాక్టర్లను ఉపయోగించిన ఇంధనం (ఫిసిల్ మరియు ముడి ఐసోటోప్‌లు), మోడరేటర్ రకం, ఇంధన మూలకాల రకం మరియు శీతలకరణి రకం ద్వారా వర్గీకరించవచ్చు.

ఫిస్సైల్ ఐసోటోపులు.

మూడు ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి - యురేనియం-235, ప్లూటోనియం-239 మరియు యురేనియం-233. యురేనియం-235 ఐసోటోప్ విభజన ద్వారా పొందబడుతుంది; ప్లూటోనియం-239 - యురేనియం-238 ప్లూటోనియంగా మార్చబడిన రియాక్టర్లలో, 238 U ® 239 U ® 239 Np ® 239 Pu; యురేనియం-233 - రియాక్టర్లలో థోరియం-232 యురేనియంగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది. పవర్ రియాక్టర్ కోసం అణు ఇంధనం దాని అణు మరియు రసాయన లక్షణాలను, అలాగే ఖర్చును పరిగణనలోకి తీసుకొని ఎంపిక చేయబడుతుంది.

దిగువ పట్టిక ఫిస్సైల్ ఐసోటోపుల యొక్క ప్రధాన పారామితులను అందిస్తుంది. మొత్తం క్రాస్ సెక్షన్ న్యూట్రాన్ మరియు ఇచ్చిన న్యూక్లియస్ మధ్య ఏదైనా రకమైన పరస్పర చర్య యొక్క సంభావ్యతను వర్ణిస్తుంది. విచ్ఛిత్తి క్రాస్ సెక్షన్ న్యూట్రాన్ ద్వారా న్యూక్లియస్ విచ్ఛిత్తి యొక్క సంభావ్యతను వర్ణిస్తుంది. శోషించబడిన న్యూట్రాన్‌కు శక్తి ఉత్పాదన విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో ఏ న్యూక్లియై భాగం పాల్గొనదు అనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక విచ్ఛిత్తి సంఘటనలో విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్ల సంఖ్య గొలుసు ప్రతిచర్యను నిర్వహించే కోణం నుండి ముఖ్యమైనది. శోషించబడిన న్యూట్రాన్‌కు కొత్త న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది విచ్ఛిత్తి యొక్క తీవ్రతను వర్ణిస్తుంది. విచ్ఛిత్తి జరిగిన తర్వాత వెలువడే ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల భిన్నం పదార్థంలో నిల్వ చేయబడిన శక్తికి సంబంధించినది.

ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌ల లక్షణాలు

ప్రతి ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌కి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు ఉన్నాయని టేబుల్ డేటా చూపిస్తుంది. ఉదాహరణకు, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌లకు (0.025 eV శక్తితో) అతిపెద్ద క్రాస్ సెక్షన్ ఉన్న ఐసోటోప్ విషయంలో, న్యూట్రాన్ మోడరేటర్‌ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశిని సాధించడానికి తక్కువ ఇంధనం అవసరం. శోషించబడిన న్యూట్రాన్‌కు అత్యధిక సంఖ్యలో న్యూట్రాన్‌లు ప్లూటోనియం ఫాస్ట్ రియాక్టర్ (1 MeV)లో సంభవిస్తాయి కాబట్టి, బ్రీడింగ్ మోడ్‌లో ప్లూటోనియంను వేగవంతమైన రియాక్టర్‌లో లేదా యురేనియం-233ని థర్మల్ రియాక్టర్‌లో ఉపయోగించడం ఉత్తమం, థర్మల్ రియాక్టర్‌లో యురేనియం-235 కంటే. యురేనియం-235 అనేది ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్‌ల యొక్క పెద్ద నిష్పత్తిని కలిగి ఉన్నందున, నియంత్రణ సౌలభ్యం యొక్క కోణం నుండి మరింత ప్రాధాన్యతనిస్తుంది.

ముడి పదార్థం ఐసోటోపులు.

రెండు ముడి పదార్థాల ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి: థోరియం-232 మరియు యురేనియం-238, వీటి నుండి ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌లు యురేనియం-233 మరియు ప్లూటోనియం-239 లభిస్తాయి. ముడి పదార్థ ఐసోటోప్‌లను ఉపయోగించే సాంకేతికత సుసంపన్నత అవసరం వంటి వివిధ అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. యురేనియం ధాతువులో 0.7% యురేనియం-235 ఉంటుంది మరియు థోరియం ధాతువులో ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌లు లేవు. అందువల్ల, థోరియంకు సుసంపన్నమైన ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్ తప్పనిసరిగా జోడించబడాలి. శోషించబడిన న్యూట్రాన్‌కు కొత్త న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య కూడా ముఖ్యమైనది. ఈ కారకాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, థర్మల్ న్యూట్రాన్‌ల (0.025 eV శక్తికి మందగించిన) విషయంలో మనం యురేనియం-233కి ప్రాధాన్యత ఇవ్వాలి, ఎందుకంటే అటువంటి పరిస్థితులలో విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల మార్పిడి కారకం ఒక "ఖర్చు" ఫిస్సైల్ న్యూక్లియస్‌కి కొత్త ఫిస్సైల్ న్యూక్లియైల సంఖ్య.

రిటార్డర్లు.

విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో విడుదలయ్యే న్యూట్రాన్ల శక్తిని దాదాపు 1 MeV నుండి 0.025 eV ఉష్ణ శక్తికి తగ్గించడానికి మోడరేటర్ పనిచేస్తుంది. ప్రధానంగా నాన్-ఫిసిల్ పరమాణువుల కేంద్రకాలపై సాగే వికీర్ణం ఫలితంగా మోడరేషన్ సంభవిస్తుంది కాబట్టి, మోడరేటర్ పరమాణువుల ద్రవ్యరాశి వీలైనంత తక్కువగా ఉండాలి, తద్వారా న్యూట్రాన్ వాటికి గరిష్ట శక్తిని బదిలీ చేయగలదు. అదనంగా, మోడరేటర్ పరమాణువులు తప్పనిసరిగా చిన్న (స్కాటరింగ్ క్రాస్ సెక్షన్‌తో పోలిస్తే) క్యాప్చర్ క్రాస్ సెక్షన్‌ను కలిగి ఉండాలి, ఎందుకంటే న్యూట్రాన్ థర్మల్ ఎనర్జీకి మందగించే ముందు చాలాసార్లు మోడరేటర్ అణువులతో ఢీకొట్టవలసి ఉంటుంది.

ఉత్తమ మోడరేటర్ హైడ్రోజన్, ఎందుకంటే దాని ద్రవ్యరాశి దాదాపు న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశికి సమానంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల, హైడ్రోజన్‌తో ఢీకొన్నప్పుడు న్యూట్రాన్ అత్యధిక శక్తిని కోల్పోతుంది. కానీ సాధారణ (కాంతి) హైడ్రోజన్ న్యూట్రాన్‌లను చాలా బలంగా గ్రహిస్తుంది మరియు అందువల్ల మరింత సరిఅయిన మోడరేటర్‌లు, వాటి కొంచెం పెద్ద ద్రవ్యరాశి ఉన్నప్పటికీ, డ్యూటెరియం (భారీ హైడ్రోజన్) మరియు భారీ నీరు, ఎందుకంటే అవి తక్కువ న్యూట్రాన్‌లను గ్రహిస్తాయి. బెరీలియం మంచి మోడరేటర్‌గా పరిగణించబడుతుంది. కార్బన్ చాలా చిన్న న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్ సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది న్యూట్రాన్‌లను సమర్థవంతంగా నెమ్మదిస్తుంది, అయినప్పటికీ హైడ్రోజన్ కంటే వేగాన్ని తగ్గించడానికి చాలా ఎక్కువ ఘర్షణలు అవసరం.

సగటు ఎన్హైడ్రోజన్, డ్యూటెరియం, బెరీలియం మరియు కార్బన్‌లను ఉపయోగించి న్యూట్రాన్‌ను 1 MeV నుండి 0.025 eVకి తగ్గించడానికి అవసరమైన సాగే ఘర్షణలు వరుసగా 18, 27, 36 మరియు 135. మోడరేటర్‌లో బంధాల రసాయన శక్తి ఉన్నందున, 0.3 eV కంటే తక్కువ శక్తుల వద్ద ఘర్షణలు సాగే అవకాశం లేనందున ఈ విలువల యొక్క ఉజ్జాయింపు స్వభావం. తక్కువ శక్తుల వద్ద, పరమాణు లాటిస్ శక్తిని న్యూట్రాన్‌లకు బదిలీ చేయగలదు లేదా ఘర్షణలో ప్రభావవంతమైన ద్రవ్యరాశిని మార్చగలదు, తద్వారా మోడరేషన్ ప్రక్రియకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది.

కూలెంట్స్.

అణు రియాక్టర్లలో ఉపయోగించే శీతలకరణకాలు నీరు, భారీ నీరు, ద్రవ సోడియం, ద్రవ సోడియం పొటాషియం (NaK), హీలియం, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు టెర్ఫెనైల్ వంటి సేంద్రీయ ద్రవాలు. ఈ పదార్థాలు మంచి శీతలకరణి మరియు చిన్న న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్ సెక్షన్లను కలిగి ఉంటాయి.

నీరు ఒక అద్భుతమైన మోడరేటర్ మరియు శీతలకరణి, కానీ చాలా ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను గ్రహిస్తుంది మరియు 336 ° C ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద చాలా ఎక్కువ ఆవిరి పీడనాన్ని (14 MPa) కలిగి ఉంటుంది. బాగా తెలిసిన మోడరేటర్ భారీ నీరు. దీని లక్షణాలు సాధారణ నీటికి దగ్గరగా ఉంటాయి మరియు న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్ సెక్షన్ చిన్నదిగా ఉంటుంది. సోడియం ఒక అద్భుతమైన శీతలకరణి, కానీ న్యూట్రాన్ మోడరేటర్‌గా ప్రభావవంతంగా ఉండదు. అందుకే ఇది ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ విచ్ఛిత్తి ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. నిజమే, సోడియం అనేక నష్టాలను కలిగి ఉంది: ఇది రేడియోధార్మికతను ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది తక్కువ ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది రసాయనికంగా చురుకుగా ఉంటుంది మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనీభవిస్తుంది. సోడియం-పొటాషియం మిశ్రమం సోడియం మాదిరిగానే లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది, కానీ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవంగా ఉంటుంది. హీలియం ఒక అద్భుతమైన శీతలకరణి, కానీ దాని నిర్దిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ మంచి శీతలకరణి మరియు గ్రాఫైట్-మోడరేటెడ్ రియాక్టర్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. టెర్ఫెనైల్ నీటిపై ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద తక్కువ ఆవిరి పీడనాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అయితే రియాక్టర్లలో కనిపించే అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు రేడియేషన్ ఫ్లక్స్‌లకు గురైనప్పుడు అది కుళ్ళిపోతుంది మరియు పాలిమరైజ్ అవుతుంది.

ఇంధన మూలకాలు.

ఇంధన మూలకం (ఇంధన మూలకం) అనేది సీల్డ్ షెల్‌తో కూడిన ఇంధన కోర్. షెల్ విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల లీకేజీని మరియు శీతలకరణితో ఇంధనం యొక్క పరస్పర చర్యను నిరోధిస్తుంది. షెల్ పదార్థం బలహీనంగా న్యూట్రాన్లను గ్రహించి, ఆమోదయోగ్యమైన యాంత్రిక, హైడ్రాలిక్ మరియు ఉష్ణ వాహకత లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి. ఇంధన మూలకాలు సాధారణంగా అల్యూమినియం, జిర్కోనియం లేదా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ట్యూబ్‌లలో సింటెర్డ్ యురేనియం ఆక్సైడ్ గుళికలు; జిర్కోనియం, మాలిబ్డినం మరియు అల్యూమినియంతో యురేనియం మిశ్రమాల మాత్రలు, జిర్కోనియం లేదా అల్యూమినియంతో పూత (అల్యూమినియం మిశ్రమం విషయంలో); చెదరగొట్టబడిన యురేనియం కార్బైడ్‌తో గ్రాఫైట్ మాత్రలు, అభేద్యమైన గ్రాఫైట్‌తో పూత పూయబడ్డాయి.

ఈ ఇంధన మూలకాలన్నింటికీ వాటి ఉపయోగాలు ఉన్నాయి, అయితే ఒత్తిడితో కూడిన నీటి రియాక్టర్ల కోసం, స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ట్యూబ్‌లలోని యురేనియం ఆక్సైడ్ గుళికలకు ఎక్కువ ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. యురేనియం డయాక్సైడ్ నీటితో చర్య తీసుకోదు, అధిక రేడియేషన్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు అధిక ద్రవీభవన స్థానం కలిగి ఉంటుంది.

అధిక-ఉష్ణోగ్రత గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్లకు, గ్రాఫైట్ ఇంధన ఘటాలు చాలా సరిఅయినవిగా కనిపిస్తాయి, కానీ వాటికి తీవ్రమైన ప్రతికూలత ఉంది - వ్యాప్తి కారణంగా లేదా గ్రాఫైట్‌లోని లోపాల కారణంగా, వాయు విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు వాటి క్లాడింగ్ ద్వారా చొచ్చుకుపోతాయి.

సేంద్రీయ శీతలకరణిలు జిర్కోనియం ఇంధన మూలకాలతో విరుద్ధంగా ఉంటాయి మరియు అందువల్ల అల్యూమినియం మిశ్రమాలను ఉపయోగించడం అవసరం. ఆర్గానిక్-కూల్డ్ రియాక్టర్‌ల అవకాశాలు అల్యూమినియం మిశ్రమాలు లేదా శీతలకరణికి ఉష్ణ బదిలీని పెంచే రెక్కలను ఉపయోగించేందుకు అవసరమైన బలం (ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద) మరియు ఉష్ణ వాహకత కలిగిన పౌడర్ మెటలర్జీ ఉత్పత్తుల అభివృద్ధిపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఉష్ణ వాహకత కారణంగా ఇంధనం మరియు సేంద్రీయ శీతలకరణి మధ్య ఉష్ణ మార్పిడి చిన్నది కాబట్టి, ఉష్ణ బదిలీని పెంచడానికి ఉపరితల ఉడకబెట్టడం ఉపయోగించడం మంచిది. ఉపరితల ఉడకబెట్టడం వల్ల కొత్త సమస్యలు వస్తాయి, అయితే సేంద్రీయ ద్రవాల ఉపయోగం ప్రయోజనకరంగా ఉండాలంటే వీటిని తప్పనిసరిగా పరిష్కరించాలి.

రియాక్టర్ రకాలు

100 కంటే ఎక్కువ విభిన్న రకాల రియాక్టర్‌లు సిద్ధాంతపరంగా సాధ్యమే, ఇంధనం, మోడరేటర్ మరియు కూలెంట్‌లలో విభిన్నంగా ఉంటాయి. చాలా సంప్రదాయ రియాక్టర్లు నీటిని శీతలకరణిగా, ఒత్తిడిలో లేదా మరిగే సమయంలో ఉపయోగిస్తాయి.

ప్రెజర్డ్ వాటర్ రియాక్టర్.

అటువంటి రియాక్టర్లలో, నీరు మోడరేటర్ మరియు శీతలకరణిగా పనిచేస్తుంది. వేడిచేసిన నీటిని ఉష్ణ వినిమాయకంలోకి ఒత్తిడిలో పంప్ చేయబడుతుంది, ఇక్కడ వేడి సెకండరీ సర్క్యూట్లో నీటికి బదిలీ చేయబడుతుంది, ఇది టర్బైన్ను తిరిగే ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

మరిగే రియాక్టర్.

అటువంటి రియాక్టర్‌లో, నీరు నేరుగా రియాక్టర్ కోర్‌లో మరుగుతుంది మరియు ఫలితంగా వచ్చే ఆవిరి టర్బైన్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. చాలా వేడినీటి రియాక్టర్లు నీటిని మోడరేటర్‌గా కూడా ఉపయోగిస్తాయి, అయితే కొన్నిసార్లు గ్రాఫైట్ మోడరేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

లిక్విడ్ మెటల్ కూల్డ్ రియాక్టర్.

అటువంటి రియాక్టర్‌లో, పైపుల ద్వారా ప్రసరించే ద్రవ లోహం రియాక్టర్‌లో విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో విడుదలయ్యే వేడిని బదిలీ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ రకమైన దాదాపు అన్ని రియాక్టర్లు సోడియంను శీతలకరణిగా ఉపయోగిస్తాయి. ప్రైమరీ సర్క్యూట్ పైపుల యొక్క ఇతర వైపున ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆవిరి సంప్రదాయ టర్బైన్‌కు అందించబడుతుంది. లిక్విడ్ మెటల్ కూల్డ్ రియాక్టర్ సాపేక్షంగా అధిక శక్తి న్యూట్రాన్‌లను (ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్) లేదా గ్రాఫైట్ లేదా బెరీలియం ఆక్సైడ్‌లో మోడరేట్ చేసిన న్యూట్రాన్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. లిక్విడ్-మెటల్-కూల్డ్ ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్ రియాక్టర్‌లు బ్రీడర్ రియాక్టర్‌ల కంటే ఎక్కువ ప్రాధాన్యతనిస్తాయి, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో మోడరేషన్‌తో సంబంధం ఉన్న న్యూట్రాన్ నష్టాలు లేవు.

గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్.

అటువంటి రియాక్టర్‌లో, విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో విడుదలయ్యే వేడిని వాయువు - కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేదా హీలియం ద్వారా ఆవిరి జనరేటర్‌కు బదిలీ చేస్తారు. న్యూట్రాన్ మోడరేటర్ సాధారణంగా గ్రాఫైట్. గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్ లిక్విడ్-కూల్డ్ రియాక్టర్ కంటే చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేయగలదు మరియు అందువల్ల పారిశ్రామిక తాపన వ్యవస్థలు మరియు అధిక సామర్థ్యం గల పవర్ ప్లాంట్లకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. చిన్న గ్యాస్-కూల్డ్ రియాక్టర్లు పెరిగిన కార్యాచరణ భద్రత ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి, ప్రత్యేకించి, రియాక్టర్ మెల్ట్‌డౌన్ ప్రమాదం లేదు.

సజాతీయ రియాక్టర్లు.

సజాతీయ రియాక్టర్ల యొక్క ప్రధాన భాగం యురేనియం యొక్క ఫిస్సైల్ ఐసోటోప్‌ను కలిగి ఉన్న సజాతీయ ద్రవాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ద్రవం సాధారణంగా యురేనియం యొక్క కరిగిన సమ్మేళనం. ఇది ఒక పెద్ద గోళాకార పీడన పాత్రలోకి పంప్ చేయబడుతుంది, ఇక్కడ ఒక విచ్ఛిత్తి గొలుసు చర్య క్లిష్టమైన ద్రవ్యరాశి వద్ద జరుగుతుంది. అప్పుడు ద్రవం ఆవిరి జనరేటర్‌లోకి మృదువుగా ఉంటుంది. డిజైన్ మరియు సాంకేతిక సమస్యల కారణంగా సజాతీయ రియాక్టర్లు విస్తృతంగా వ్యాపించలేదు.

రియాక్టివిటీ మరియు కంట్రోల్

న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌లో స్వీయ-నిరంతర గొలుసు ప్రతిచర్య యొక్క అవకాశం రియాక్టర్ నుండి ఎంత న్యూట్రాన్ లీకేజ్ అవుతుందనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. విచ్ఛిత్తి సమయంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్లు శోషణ ఫలితంగా అదృశ్యమవుతాయి. అదనంగా, ఒక పదార్ధం ద్వారా వ్యాప్తి చెందడం వల్ల న్యూట్రాన్ లీకేజ్ సాధ్యమవుతుంది, ఒక వాయువు మరొక దాని ద్వారా వ్యాపించే విధంగా ఉంటుంది.

అణు రియాక్టర్‌ను నియంత్రించడానికి, మీరు న్యూట్రాన్ గుణకార కారకాన్ని నియంత్రించగలగాలి కె, ఒక తరంలోని న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య మరియు మునుపటి తరంలోని న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది. వద్ద కె= 1 (క్రిటికల్ రియాక్టర్) స్థిరమైన తీవ్రతతో స్థిరమైన గొలుసు చర్య జరుగుతుంది. వద్ద కె> 1 (సూపర్క్రిటికల్ రియాక్టర్), ప్రక్రియ యొక్క తీవ్రత పెరుగుతుంది మరియు వద్ద కె r = 1 – (1/ కె) రియాక్టివిటీ అంటారు.)

ఆలస్యమైన న్యూట్రాన్ల దృగ్విషయం కారణంగా, న్యూట్రాన్ల "పుట్టుక" సమయం 0.001 సె నుండి 0.1 సె వరకు పెరుగుతుంది. ఈ లక్షణ ప్రతిచర్య సమయం మెకానికల్ యాక్యుయేటర్‌లను ఉపయోగించి దీన్ని నియంత్రించడానికి అనుమతిస్తుంది - న్యూట్రాన్‌లను (B, Cd, Hf, In, Eu, Gd, మొదలైనవి) గ్రహించే పదార్థంతో తయారు చేయబడిన నియంత్రణ రాడ్‌లు. నియంత్రణ సమయ స్థిరాంకం 0.1 సె లేదా అంతకంటే ఎక్కువ క్రమంలో ఉండాలి. భద్రతను నిర్ధారించడానికి, ఒక రియాక్టర్ ఆపరేటింగ్ మోడ్ ఎంపిక చేయబడింది, దీనిలో స్థిరమైన గొలుసు ప్రతిచర్యను నిర్వహించడానికి ప్రతి తరంలో ఆలస్యం న్యూట్రాన్లు అవసరమవుతాయి.

ఇచ్చిన శక్తి స్థాయిని నిర్ధారించడానికి, నియంత్రణ రాడ్లు మరియు న్యూట్రాన్ రిఫ్లెక్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి, అయితే రియాక్టర్ యొక్క సరైన రూపకల్పన ద్వారా నియంత్రణ పనిని గణనీయంగా సరళీకృతం చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు, శక్తి లేదా ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ రియాక్టివిటీ తగ్గిపోయేలా రియాక్టర్‌ను రూపొందించినట్లయితే, అది మరింత స్థిరంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల కారణంగా మందగమనం సరిపోకపోతే, రియాక్టర్‌లోని నీరు విస్తరిస్తుంది, అనగా. మోడరేటర్ యొక్క సాంద్రత తగ్గుతుంది. ఫలితంగా, యురేనియం -238 లో న్యూట్రాన్ల శోషణ పెరుగుతుంది, ఎందుకంటే వాటికి సమర్థవంతంగా వేగాన్ని తగ్గించడానికి సమయం లేదు. కొన్ని రియాక్టర్లు నీటి సాంద్రత తగ్గడం వల్ల రియాక్టర్ నుండి న్యూట్రాన్ లీకేజీని పెంచే కారకాన్ని ఉపయోగించుకుంటాయి. రియాక్టర్‌ను స్థిరీకరించడానికి మరొక మార్గం ఏమిటంటే, యురేనియం-238 వంటి “రెసోనెంట్ న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్‌ను” వేడి చేయడం, ఇది న్యూట్రాన్‌లను మరింత బలంగా గ్రహిస్తుంది.

భద్రతా వ్యవస్థలు.

రియాక్టర్ యొక్క భద్రత శక్తిలో పదునైన పెరుగుదల సందర్భంలో దానిని ఆపడానికి ఒకటి లేదా మరొక యంత్రాంగం ద్వారా నిర్ధారిస్తుంది. ఇది భౌతిక ప్రక్రియ యొక్క మెకానిజం లేదా నియంత్రణ మరియు రక్షణ వ్యవస్థ యొక్క ఆపరేషన్ లేదా రెండూ కావచ్చు. ఒత్తిడితో కూడిన నీటి రియాక్టర్‌లను రూపొందించేటప్పుడు, రియాక్టర్‌లోకి చల్లటి నీరు ప్రవేశించడం, శీతలకరణి ప్రవాహంలో తగ్గుదల మరియు స్టార్టప్ సమయంలో చాలా రియాక్టివిటీకి సంబంధించిన అత్యవసర పరిస్థితులు అందించబడతాయి. తగ్గుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ప్రతిచర్య తీవ్రత పెరుగుతుంది కాబట్టి, చల్లటి నీరు అకస్మాత్తుగా రియాక్టర్‌లోకి ప్రవేశించినప్పుడు, రియాక్టివిటీ మరియు శక్తి పెరుగుతుంది. రక్షణ వ్యవస్థ సాధారణంగా చల్లటి నీటిని ప్రవేశించకుండా నిరోధించడానికి ఆటోమేటిక్ లాక్‌ని కలిగి ఉంటుంది. శీతలకరణి ప్రవాహం తగ్గినప్పుడు, రియాక్టర్ దాని శక్తి పెరగకపోయినా, వేడెక్కుతుంది. అటువంటి సందర్భాలలో, ఆటోమేటిక్ షట్డౌన్ అవసరం. అదనంగా, రియాక్టర్‌ను మూసివేయడానికి అవసరమైన శీతలకరణిని సరఫరా చేయడానికి శీతలకరణి పంపులను తప్పనిసరిగా రూపొందించాలి. చాలా ఎక్కువ రియాక్టివిటీతో రియాక్టర్‌ను ప్రారంభించినప్పుడు అత్యవసర పరిస్థితి ఏర్పడవచ్చు. తక్కువ శక్తి స్థాయి కారణంగా, రియాక్టర్ చాలా ఆలస్యం అయ్యే వరకు ఉష్ణోగ్రత రక్షణ కోసం తగినంత వేడి చేయడానికి సమయం లేదు. అటువంటి సందర్భాలలో మాత్రమే నమ్మదగిన కొలత రియాక్టర్ యొక్క జాగ్రత్తగా ప్రారంభం.

మీరు ఈ క్రింది నియమాన్ని అనుసరిస్తే జాబితా చేయబడిన అత్యవసర పరిస్థితులను నివారించడం చాలా సులభం: సిస్టమ్ యొక్క రియాక్టివిటీని పెంచే అన్ని చర్యలు జాగ్రత్తగా మరియు నెమ్మదిగా నిర్వహించబడాలి. రియాక్టర్ భద్రతకు సంబంధించిన అతి ముఖ్యమైన సమస్య ఏమిటంటే, రియాక్టర్ కోర్‌లోని విచ్ఛిత్తి చర్య ఆగిపోయిన తర్వాత దాని దీర్ఘకాల శీతలీకరణ యొక్క సంపూర్ణ అవసరం. వాస్తవం ఏమిటంటే ఇంధన క్యాసెట్లలో మిగిలి ఉన్న రేడియోధార్మిక విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఇది పూర్తి శక్తితో ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే అవసరమైన శీతలీకరణ లేనప్పుడు ఇంధన కడ్డీలను కరిగించడానికి సరిపోతుంది. శీతలీకరణ నీటి సరఫరాలో క్లుప్తంగా అంతరాయం ఏర్పడి కోర్‌కు గణనీయమైన నష్టాన్ని కలిగించింది మరియు త్రీ మైల్ ఐలాండ్ (USA) వద్ద రియాక్టర్ ప్రమాదానికి దారితీసింది. అటువంటి ప్రమాదం జరిగినప్పుడు రియాక్టర్ కోర్ యొక్క నాశనం తక్కువ నష్టం. ప్రమాదకరమైన రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు లీక్ అయితే మరింత ఘోరంగా ఉంటుంది. చాలా పారిశ్రామిక రియాక్టర్‌లు హెర్మెటిక్‌గా మూసివున్న భద్రతా నాళాలతో అమర్చబడి ఉంటాయి, ఇవి ప్రమాదం జరిగినప్పుడు పర్యావరణంలోకి ఐసోటోప్‌ల విడుదలను నిరోధించాలి.

ముగింపులో, రియాక్టర్ నాశనం అయ్యే అవకాశం ఎక్కువగా దాని రూపకల్పన మరియు రూపకల్పనపై ఆధారపడి ఉంటుందని మేము గమనించాము. శీతలకరణి ప్రవాహాన్ని తగ్గించడం పెద్ద సమస్యలకు దారితీయని విధంగా రియాక్టర్లను రూపొందించవచ్చు. ఇవి వివిధ రకాలైన గ్యాస్ కూల్డ్ రియాక్టర్లు.