Ядерные свойства делящихся изотопов

Для большинства изотопов сечения поглощения меняются обратно пропорционально скорости нейтронов. В таблице 1 приведены сечения деления, захвата и поглощения для трех изотопов делящихся на тепловых нейтронах.

Таблица 1 – Свойства делящихся ядер на тепловых нейтронах

Изотоп U²³⁵ испытывает деление как на медленных (тепловых), так и на быстрых нейтронах с энергией более 1,1 МэВ.

В процессе деления образуются две группы нейтронов – мгновенные и запаздывающие. Мгновенные составляют около 99 % от их общего количества и вылетают в течение очень короткого промежутка времени (10–14с). Запаздывающие испускаются уже осколками деления через достаточно большие промежутки времени (в среднем около долей секунд до 55 с) этот 1 % запаздывающих нейтронов позволяет четко контролировать цепную реакцию в ядерных реакторах и вести управление эксплуатацией объекта в целом.

Вследствие достаточно высоких значений радиационного захвата для делящихся изотопов, например, U²³⁵ c обогащением 2-5% масс. В ядерном реакторе на 100 тепловых нейтронов, взаимодействующих с ядром U²³⁵, только 85 вызывают акт деления. Остальные 15 претерпевают радиационный захват, что приводит к образованию U²³⁶, являющимся вредным поглотителем нейтронов.

Радиационный захват нейтронов Pu²³⁹ протекает по следующей ядерной реакции:

Что же касается дробной величины выхода нейтронов на один акт деления – это не парадокс, а всего лишь усредненная величина на очень большое число актов деления. Иными словами, не все нейтроны ведут к акту деления радиационным захватом.

Итак, поглощение U²³⁸ нейтронов приводит к синтезу ядер Pu²³⁹, что в свою очередь увеличивает количество ядерного топлива в активной зоне ядерного реактора. Таким образом, по мере появления Pu²³⁹ уже значительная часть делений приходится на его долю с выделением энергии до 40 % от общего числа делений U²³⁵.

Дата добавления: 2015-08-21