યુરેનિયમ ન્યુક્લીનું સંક્ષિપ્તમાં વિભાજન. ન્યુક્લિયર ફિશન પ્રતિક્રિયાઓ

ધ્યેય: યુરેનિયમ ન્યુક્લીના વિભાજન વિશે વિદ્યાર્થીઓની સમજણ રચવી.

• અગાઉ અભ્યાસ કરેલ સામગ્રી તપાસો;
• યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજનની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લો;
• સાંકળ પ્રતિક્રિયા થવાની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લો;
• સાંકળ પ્રતિક્રિયાના કોર્સને અસર કરતા પરિબળો શોધો;
• વિદ્યાર્થીઓની વાણી અને વિચારસરણીનો વિકાસ કરો;
• આપેલ સમયની અંદર પોતાની પ્રવૃત્તિઓનું વિશ્લેષણ, નિયંત્રણ અને સમાયોજિત કરવાની ક્ષમતા વિકસાવો.

સાધનો: કોમ્પ્યુટર, પ્રોજેક્શન સિસ્ટમ, ડિડેક્ટિક સામગ્રી (પરીક્ષણ "કર્નલ કમ્પોઝિશન"), ડિસ્ક "ઇન્ટરેક્ટિવ કોર્સ. ભૌતિકશાસ્ત્ર 7-11 ગ્રેડ" (ફિઝિકન) અને "1C-ટ્યુટર. ભૌતિકશાસ્ત્ર" (1C).

શુભેચ્છા, પાઠ યોજનાની જાહેરાત.

વિદ્યાર્થીઓનું સ્વતંત્ર કાર્ય - કસોટી પૂર્ણ કરવી ( પરિશિષ્ટ 1 ). ટેસ્ટ માટે એક સાચો જવાબ જરૂરી છે.

અમે તાજેતરમાં શીખ્યા કે કેટલાક રાસાયણિક તત્વો કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન અન્ય રાસાયણિક તત્વોમાં પરિવર્તિત થાય છે. તમે શું વિચારો છો જો કેટલાક અણુના ન્યુક્લિયસ હશે રાસાયણિક તત્વકેટલાક કણ, ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુટ્રોન, યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસમાં દિશામાન કરો? (વિદ્યાર્થીઓના સૂચનો સાંભળીને)

ચાલો તમારી ધારણાઓ તપાસીએ (સાથે કામ કરો ઇન્ટરેક્ટિવ મોડલ"પરમાણુ વિભાજન""ઇન્ટરેક્ટિવ કોર્સ. ભૌતિકશાસ્ત્ર 7-11kl” ).

પરિણામ શું આવ્યું?

- જ્યારે ન્યુટ્રોન યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસને અથડાવે છે, ત્યારે આપણે જોઈએ છીએ કે પરિણામે, 2 ટુકડાઓ અને 2-3 ન્યુટ્રોન રચાય છે.

આ જ અસર 1939 માં જર્મન વૈજ્ઞાનિકો ઓટ્ટો હેન અને ફ્રિટ્ઝ સ્ટ્રાસમેન દ્વારા પ્રાપ્ત થઈ હતી. તેઓએ શોધ્યું કે યુરેનિયમ ન્યુક્લી સાથે ન્યુટ્રોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, કિરણોત્સર્ગી ફ્રેગમેન્ટ ન્યુક્લી દેખાય છે, જેનો સમૂહ અને ચાર્જ યુરેનિયમ ન્યુક્લીની અનુરૂપ લાક્ષણિકતાઓના લગભગ અડધા છે. આ રીતે થતા પરમાણુ વિભાજનને ફરજિયાત વિભાજન કહેવામાં આવે છે, સ્વયંસ્ફુરિત વિખંડનથી વિપરીત, જે કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પરિવર્તન દરમિયાન થાય છે.

ન્યુક્લિયસ ઉત્તેજિત થાય છે અને વિકૃત થવાનું શરૂ કરે છે. ન્યુક્લિયસ શા માટે 2 ભાગોમાં તૂટી જાય છે? ભંગાણ કયા દળો હેઠળ થાય છે?

ન્યુક્લિયસની અંદર કઈ શક્તિઓ કાર્ય કરે છે?

- ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અને ન્યુક્લિયર.

ઠીક છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક દળો પોતાને કેવી રીતે પ્રગટ કરે છે?

- ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બળો ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચે કાર્ય કરે છે. ન્યુક્લિયસમાં ચાર્જ થયેલ કણ પ્રોટોન છે. પ્રોટોન હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હોવાથી, તેમની વચ્ચે પ્રતિકૂળ દળો કાર્ય કરે છે.

સાચું, પરંતુ તેઓ પોતાને કેવી રીતે પ્રગટ કરે છે? પરમાણુ દળો?

- ન્યુક્લિયર ફોર્સ એ બધા ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચે આકર્ષણનું બળ છે.

તો, કયા દળોના પ્રભાવ હેઠળ ન્યુક્લિયસ ફાટી જાય છે?

– (જો મુશ્કેલીઓ ઊભી થાય, તો હું અગ્રણી પ્રશ્નો પૂછું છું અને વિદ્યાર્થીઓને સાચા નિષ્કર્ષ પર લઈ જઉં છું) ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળ દળોના પ્રભાવ હેઠળ, ન્યુક્લિયસ બે ભાગોમાં તૂટી જાય છે, જે જુદી જુદી દિશામાં ઉડે છે અને 2-3 ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જન કરે છે.

ટુકડાઓ ખૂબ જ ઝડપે દૂર ઉડી જાય છે. તે તારણ આપે છે કે ન્યુક્લિયસની આંતરિક ઊર્જાનો ભાગ ઉડતા ટુકડાઓ અને કણોની ગતિ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ટુકડાઓમાં પડે છે પર્યાવરણ. તમને શું લાગે છે કે તેમની સાથે શું થઈ રહ્યું છે?

- ટુકડાઓ પર્યાવરણમાં ધીમું થાય છે.

ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાનું ઉલ્લંઘન ન કરવા માટે, આપણે કહેવું જોઈએ કે ગતિ ઊર્જાનું શું થશે?

- ટુકડાઓની ગતિ ઊર્જા પર્યાવરણની આંતરિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

શું તમે નોંધ કરી શકો છો કે માધ્યમની આંતરિક ઊર્જા બદલાઈ ગઈ છે?

- હા, વાતાવરણ ગરમ થઈ રહ્યું છે.

શું વિભાજનમાં ભાગ લેનાર પરિબળ આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફારને અસર કરશે? વિવિધ માત્રામાંયુરેનિયમ ન્યુક્લી?

- અલબત્ત, મોટી સંખ્યામાં યુરેનિયમ ન્યુક્લીના એક સાથે વિભાજન સાથે, યુરેનિયમની આસપાસના પર્યાવરણની આંતરિક ઊર્જા વધે છે.

રસાયણશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી, તમે જાણો છો કે પ્રતિક્રિયાઓ ઊર્જાના શોષણ અને પ્રકાશન બંને સાથે થઈ શકે છે. યુરેનિયમ ન્યુક્લીની ફિશન પ્રતિક્રિયાના કોર્સ વિશે આપણે શું કહી શકીએ?

- ન્યુક્લિયર ફિશન પ્રતિક્રિયા યુરેનિયમ આવે છેપર્યાવરણમાં ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે.

અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં રહેલી ઊર્જા પ્રચંડ છે. ઉદાહરણ તરીકે, યુરેનિયમના 1 ગ્રામમાં હાજર તમામ ન્યુક્લીઓના સંપૂર્ણ વિભાજન સાથે, 2.5 ટન તેલના દહન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઉર્જાનો સમાન જથ્થો છોડવામાં આવશે. અમને જાણવા મળ્યું કે ટુકડાઓનું શું થશે, ન્યુટ્રોન કેવી રીતે વર્તે છે?

– (વિદ્યાર્થીઓની ધારણાઓ સાંભળવી, અરસપરસ "ચેન રીએક્શન" મોડેલ સાથે કામ કરીને ધારણાઓ તપાસવી“1C રીપીટર. ભૌતિકશાસ્ત્ર" ).

તે સાચું છે, તેમના માર્ગ પરના ન્યુટ્રોન યુરેનિયમ ન્યુક્લીને મળી શકે છે અને વિભાજનનું કારણ બની શકે છે. આ પ્રતિક્રિયાને સાંકળ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

તો, સાંકળ પ્રતિક્રિયા થવાની સ્થિતિ શું છે?

- એક સાંકળ પ્રતિક્રિયા એ હકીકતને કારણે શક્ય છે કે દરેક ન્યુક્લિયસનું વિભાજન 2-3 ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે, જે અન્ય ન્યુક્લિયસના વિભાજનમાં ભાગ લઈ શકે છે.

તે આપણે જોઈએ છીએ કુલ સંખ્યાયુરેનિયમના ટુકડામાં મુક્ત ન્યુટ્રોન સમય જતાં હિમપ્રપાતની જેમ વધે છે. આ શું પરિણમી શકે છે?

- વિસ્ફોટ માટે.

- પરમાણુ વિભાજનની સંખ્યામાં વધારો થાય છે અને તે મુજબ, એકમ સમય દીઠ પ્રકાશિત ઊર્જા.

પરંતુ બીજો વિકલ્પ પણ શક્ય છે, જેમાં નંબર મફત ન્યુટ્રોનસમય સાથે ઘટે છે, ન્યુક્લિયસ તેના માર્ગમાં ન્યુટ્રોનને મળતું નથી. આ કિસ્સામાં સાંકળ પ્રતિક્રિયાનું શું થશે?

- તે બંધ થઈ જશે.

શું આવી પ્રતિક્રિયાઓની ઊર્જાનો શાંતિપૂર્ણ હેતુઓ માટે ઉપયોગ કરવો શક્ય છે?

પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે આગળ વધવી જોઈએ?

- પ્રતિક્રિયા એવી રીતે આગળ વધવી જોઈએ કે સમય જતાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સ્થિર રહે.

અમે કેવી રીતે ખાતરી કરી શકીએ કે ન્યુટ્રોનની સંખ્યા હંમેશા સ્થિર રહે છે?

- (પુરુષોના સૂચનો)

આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, તમારે જાણવાની જરૂર છે કે યુરેનિયમના ટુકડામાં મુક્ત ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યામાં વધારો અને ઘટાડો કયા પરિબળોને પ્રભાવિત કરે છે જેમાં સાંકળ પ્રતિક્રિયા થાય છે.

આ પરિબળો પૈકી એક છે યુરેનિયમનો સમૂહ . હકીકત એ છે કે પરમાણુ વિભાજન દરમિયાન ઉત્સર્જિત દરેક ન્યુટ્રોન અન્ય ન્યુક્લીઓના વિભાજનનું કારણ બનતું નથી. જો યુરેનિયમના ટુકડાનું દળ (અને, તે મુજબ, પરિમાણ) ખૂબ નાનું હોય, તો ઘણા ન્યુટ્રોન તેમાંથી ઉડી જશે, તેમના માર્ગમાં ન્યુક્લિયસને મળવા માટે સમય નહીં મળે, તેના વિભાજનનું કારણ બનશે અને આમ નવી પેઢી પેદા કરશે. પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખવા માટે જરૂરી ન્યુટ્રોન. આ કિસ્સામાં, સાંકળ પ્રતિક્રિયા બંધ થશે. પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખવા માટે, યુરેનિયમના સમૂહને ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી વધારવું જરૂરી છે, જેને કહેવાય છે જટિલ.

સમૂહ વધવાથી સાંકળ પ્રતિક્રિયા શા માટે શક્ય બને છે?

- કેવી રીતે વધુ માસટુકડો, ન્યુટ્રોન ન્યુક્લીને મળવાની સંભાવના વધારે છે. તદનુસાર, અણુ વિભાજનની સંખ્યા અને ઉત્સર્જિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા વધે છે.

યુરેનિયમના ચોક્કસ કહેવાતા નિર્ણાયક સમૂહ પર, પરમાણુ વિભાજન દરમિયાન ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા ખોવાયેલા ન્યુટ્રોનની સંખ્યા (એટલે ​​​​કે, વિભાજન વિના ન્યુક્લી દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે અને ટુકડાની બહાર ઉત્સર્જિત થાય છે) જેટલી બને છે.

તેથી, તેમની કુલ સંખ્યા અપરિવર્તિત રહે છે. આ કિસ્સામાં, સાંકળ પ્રતિક્રિયા લાંબા સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે, રોક્યા વિના અને વિસ્ફોટક બન્યા વિના.

યુરેનિયમનો સૌથી નાનો સમૂહ કે જેના પર સાંકળ પ્રતિક્રિયા થઈ શકે છે તેને ક્રિટિકલ માસ કહેવામાં આવે છે.

જો યુરેનિયમનું દળ નિર્ણાયક માસ કરતા વધારે હોય તો પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે આગળ વધશે?

- ફ્રી ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં તીવ્ર વધારો થવાના પરિણામે, સાંકળ પ્રતિક્રિયા વિસ્ફોટ તરફ દોરી જાય છે.

જો તે જટિલ કરતાં ઓછું હોય તો શું?

- મુક્ત ન્યુટ્રોનની અછતને કારણે પ્રતિક્રિયા આગળ વધતી નથી.

ન્યુટ્રોનનું નુકસાન (જે ન્યુક્લી સાથે પ્રતિક્રિયા કર્યા વિના યુરેનિયમમાંથી ઉડી જાય છે) માત્ર યુરેનિયમના જથ્થામાં વધારો કરીને જ નહીં, પરંતુ ખાસ ઉપયોગ કરીને પણ ઘટાડી શકાય છે. પ્રતિબિંબીત શેલ . આ કરવા માટે, યુરેનિયમનો ટુકડો પદાર્થના બનેલા શેલમાં મૂકવામાં આવે છે જે ન્યુટ્રોનને સારી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે (ઉદાહરણ તરીકે, બેરિલિયમ). આ શેલમાંથી પ્રતિબિંબિત થતાં, ન્યુટ્રોન યુરેનિયમમાં પાછા ફરે છે અને પરમાણુ વિભાજનમાં ભાગ લઈ શકે છે.

સામૂહિક અને પ્રતિબિંબીત શેલની હાજરી ઉપરાંત, ત્યાં અન્ય ઘણા પરિબળો છે જેના પર સાંકળ પ્રતિક્રિયાની શક્યતા આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો યુરેનિયમનો ટુકડો સમાવે છે ખૂબ અશુદ્ધિઓ અન્ય રાસાયણિક તત્વો, પછી તેઓ મોટાભાગના ન્યુટ્રોનને શોષી લે છે અને પ્રતિક્રિયા બંધ થાય છે.

પ્રતિક્રિયાના કોર્સને અસર કરતું બીજું પરિબળ છે ઉપલબ્ધતા કહેવાતા યુરેનિયમમાં ન્યુટ્રોન મધ્યસ્થી . હકીકત એ છે કે યુરેનિયમ-235 ન્યુક્લીના પ્રભાવ હેઠળ વિભાજન થવાની સંભાવના છે ધીમા ન્યુટ્રોન. અને જ્યારે ન્યુક્લી વિભાજન થાય છે, ત્યારે ઝડપી ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન થાય છે. જો ઝડપી ન્યુટ્રોન ધીમું કરવામાં આવે છે, તો તેમાંથી મોટા ભાગના ન્યુક્લીના અનુગામી વિભાજન સાથે યુરેનિયમ-235 ન્યુક્લી દ્વારા કબજે કરવામાં આવશે જેમ કે ગ્રેફાઇટ, હર્થ, હેવી વોટર અને કેટલાક અન્યનો મધ્યસ્થી તરીકે ઉપયોગ થાય છે. આ પદાર્થો લગભગ તેમને શોષ્યા વિના માત્ર ન્યુટ્રોનને ધીમું કરે છે.

તો, મુખ્ય પરિબળો શું છે જે સાંકળ પ્રતિક્રિયાના કોર્સને પ્રભાવિત કરી શકે છે?

- સાંકળ પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવના યુરેનિયમના સમૂહ, તેમાં રહેલી અશુદ્ધિઓની માત્રા, શેલ અને મધ્યસ્થીની હાજરી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

યુરેનિયમ-235 ના ગોળાકાર ભાગનું નિર્ણાયક દળ આશરે 50 કિગ્રા છે. વધુમાં, તેની ત્રિજ્યા માત્ર 9 સેમી છે, કારણ કે યુરેનિયમની ઘનતા ખૂબ ઊંચી છે.

મધ્યસ્થ અને પ્રતિબિંબીત શેલનો ઉપયોગ કરીને અને અશુદ્ધિઓની માત્રામાં ઘટાડો કરીને, યુરેનિયમના નિર્ણાયક સમૂહને 0.8 કિલો સુધી ઘટાડી શકાય છે.

પરમાણુ સાંકળ પ્રતિક્રિયા. યુરેનિયમના ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન પરના પ્રયોગોના પરિણામે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ, યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસ લગભગ અડધા સમૂહ અને ચાર્જના બે ન્યુક્લી (ટુકડાઓ) માં વિભાજિત થાય છે; આ પ્રક્રિયા અનેક (બે અથવા ત્રણ) ન્યુટ્રોન (ફિગ. 402) ના ઉત્સર્જન સાથે છે. યુરેનિયમ ઉપરાંત, છેલ્લા તત્વોમાંથી કેટલાક અન્ય તત્વો વિભાજન માટે સક્ષમ છે સામયિક કોષ્ટકમેન્ડેલીવ. આ તત્વો, યુરેનિયમની જેમ, વિભાજન માત્ર ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ જ નહીં, પણ વિના પણ બાહ્ય પ્રભાવો(સ્વયંસ્ફૂર્તિથી). સ્વયંસ્ફુરિત વિખંડન પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે સોવિયત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓકે.એ. પેટ્રઝાક અને જ્યોર્જી નિકોલાઈવિચ ફ્લેરોવ (જન્મ 1913) 1940માં. તે ખૂબ જ દુર્લભ પ્રક્રિયા છે. આમ, 1 ગ્રામ યુરેનિયમમાં, કલાક દીઠ માત્ર 20 સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન થાય છે.

ચોખા. 402. ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસનું વિભાજન: a) ન્યુક્લિયસ ન્યુટ્રોનને પકડે છે; b) ન્યુક્લિયસ પર ન્યુટ્રોનની અસર બાદમાં ઓસીલેટ થવાનું કારણ બને છે; c) કોર બે ટુકડાઓમાં વહેંચાયેલું છે; તે જ સમયે ઘણા વધુ ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે

મ્યુચ્યુઅલ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિસ્પ્લેશનને કારણે, વિભાજનના ટુકડાઓ વિરુદ્ધ દિશામાં વિખેરાઈ જાય છે, પ્રચંડ ગતિ ઊર્જા (લગભગ ) પ્રાપ્ત કરે છે. વિભાજન પ્રતિક્રિયા આમ ઊર્જાના નોંધપાત્ર પ્રકાશન સાથે થાય છે. ઝડપી ગતિશીલ ટુકડાઓ માધ્યમના અણુઓને સઘન રીતે આયનીકરણ કરે છે. ટુકડાઓની આ મિલકતનો ઉપયોગ આયનીકરણ ચેમ્બર અથવા ક્લાઉડ ચેમ્બરનો ઉપયોગ કરીને વિભાજન પ્રક્રિયાઓને શોધવા માટે થાય છે. ક્લાઉડ ચેમ્બરમાં ફિશન ફ્રેગમેન્ટ ટ્રેસનો ફોટોગ્રાફ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 403. તે અત્યંત નોંધપાત્ર છે કે યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસ (કહેવાતા ગૌણ વિભાજન ન્યુટ્રોન) ના વિભાજન દરમિયાન ઉત્સર્જિત ન્યુટ્રોન નવા યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજનનું કારણ બની શકે છે. આનો આભાર, વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવાનું શક્ય છે: એકવાર થાય છે, પ્રતિક્રિયા, સૈદ્ધાંતિક રીતે, તેના પોતાના પર ચાલુ રાખી શકે છે, બધાને આવરી લે છે. મોટી સંખ્યાકોરો આવી વધતી સેલોન પ્રતિક્રિયાના વિકાસ રેખાકૃતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 404.

ચોખા. 403. ક્લાઉડ ચેમ્બરમાં યુરેનિયમના વિભાજનના ટુકડાઓના નિશાનનો ફોટોગ્રાફ: ચેમ્બરને અવરોધિત કરતી પ્લેટ પર જમા કરાયેલ યુરેનિયમના પાતળા સ્તરમાંથી ટુકડાઓ () વિરુદ્ધ દિશામાં ઉડે છે. ઇમેજ ચેમ્બરમાં સમાવિષ્ટ વોટર કારના પરમાણુઓમાંથી ન્યુટ્રોન દ્વારા પછાડવામાં આવેલા પ્રોટોનના ઘણા પાતળા નિશાનો પણ દર્શાવે છે.

વ્યવહારમાં વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવી સરળ નથી; અનુભવ દર્શાવે છે કે કુદરતી યુરેનિયમના સમૂહમાં સાંકળ પ્રતિક્રિયા થતી નથી. આનું કારણ ગૌણ ન્યુટ્રોન્સના નુકશાનમાં રહેલું છે; કુદરતી યુરેનિયમમાં સૌથી વધુન્યુટ્રોન વિખંડન કર્યા વિના રમતમાંથી બહાર નીકળી જાય છે. અભ્યાસો દર્શાવે છે તેમ, ન્યુટ્રોનનું નુકસાન યુરેનિયમના સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ - યુરેનિયમ - 238 () માં થાય છે. આ આઇસોટોપ ન્યુટ્રોન સાથે ચાંદીની પ્રતિક્રિયા જેવી પ્રતિક્રિયા દ્વારા સરળતાથી ન્યુટ્રોનને શોષી લે છે (જુઓ § 222); આ કૃત્રિમ રીતે કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ ઉત્પન્ન કરે છે. તે મુશ્કેલી સાથે અને માત્ર ઝડપી ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ વિભાજિત થાય છે.

આઇસોટોપ કે જે કુદરતી યુરેનિયમમાં જથ્થામાં સમાયેલ છે તે સાંકળ પ્રતિક્રિયા માટે વધુ અનુકૂળ ગુણધર્મો ધરાવે છે. તે કોઈપણ ઊર્જાના ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ વિભાજિત થાય છે - ઝડપી અને ધીમી, અને ન્યુટ્રોન ઊર્જા જેટલી ઓછી હશે તેટલું સારું. વિભાજન સાથે સ્પર્ધા કરતી પ્રક્રિયા - ન્યુટ્રોનનું સરળ શોષણ - અસંભવિત, વિપરીત છે. તેથી, શુદ્ધ યુરેનિયમ -235 માં વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયા શક્ય છે, જો કે, યુરેનિયમ -235 નું દળ પૂરતું મોટું છે. યુરેનિયમમાં નીચા માસતેના પદાર્થની બહાર ગૌણ ન્યુટ્રોનના ઉત્સર્જનને કારણે ફિશન પ્રતિક્રિયા સમાપ્ત થાય છે.

ચોખા. 404. મૂલ્યવાન ફિશન પ્રતિક્રિયાનો વિકાસ: પરંપરાગત રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે જ્યારે ન્યુક્લિયસ ફિશશન થાય છે, ત્યારે બે ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે અને ન્યુટ્રોનનું કોઈ નુકશાન થતું નથી, એટલે કે. દરેક ન્યુટ્રોન નવા વિભાજનનું કારણ બને છે; વર્તુળો - વિભાજન ટુકડાઓ, તીરો - વિખંડન ન્યુટ્રોન

વાસ્તવમાં, અણુ ન્યુક્લિયસના નાના કદને કારણે, ન્યુટ્રોન આકસ્મિક રીતે ન્યુક્લિયસ સાથે અથડાતા પહેલા દ્રવ્ય દ્વારા નોંધપાત્ર અંતર (સેન્ટીમીટરમાં માપવામાં આવે છે) મુસાફરી કરે છે. જો શરીરનું કદ નાનું છે, તો પછી બહાર નીકળવાના માર્ગ પર અથડામણની સંભાવના ઓછી છે. લગભગ તમામ સેકન્ડરી ફિશન ન્યુટ્રોન શરીરની સપાટી પરથી નવા વિભાજન કર્યા વિના ઉત્સર્જિત થાય છે, એટલે કે, પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખ્યા વિના.

મોટા શરીરમાંથી, મુખ્યત્વે સપાટીના સ્તરમાં બનેલા ન્યુટ્રોન બહાર ઉડે છે. શરીરની અંદર બનેલા ન્યુટ્રોન તેમની સામે યુરેનિયમની પૂરતી જાડાઈ ધરાવે છે અને મોટાભાગે, પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખીને નવા વિભાજનનું કારણ બને છે (ફિગ. 405). યુરેનિયમનું દળ જેટલું વધારે છે, તેના જથ્થાનું પ્રમાણ જેટલું નાનું છે તે સપાટીનું સ્તર છે, જેમાંથી ઘણા ન્યુટ્રોન ખોવાઈ જાય છે, અને સાંકળ પ્રતિક્રિયાના વિકાસ માટે વધુ અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ છે.

ચોખા. 405. માં વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયાનો વિકાસ. a) ઓછા દળ પર, મોટાભાગના વિખંડન ન્યુટ્રોન બહાર ઉડી જાય છે. b) બી મોટા સમૂહયુરેનિયમમાં, ઘણા વિભાજન ન્યુટ્રોન નવા ન્યુક્લીના વિભાજનનું કારણ બને છે; વિભાગોની સંખ્યા પેઢી દર પેઢી વધે છે. વર્તુળો - વિખંડન ટુકડાઓ, તીરો - વિખંડન ન્યુટ્રોન

ની માત્રામાં ધીમે ધીમે વધારો કરીને, આપણે નિર્ણાયક સમૂહ સુધી પહોંચી જઈશું, એટલે કે સૌથી નાના સમૂહ, જેમાંથી શરૂ કરીને વિભાજનની અનડેમ્પ્ડ સાંકળ પ્રતિક્રિયા. સમૂહમાં વધુ વધારા સાથે, પ્રતિક્રિયા ઝડપથી વિકસિત થવાનું શરૂ થશે (તે સ્વયંભૂ વિભાજનથી શરૂ થશે). જ્યારે સમૂહ નિર્ણાયક મૂલ્યની નીચે ઘટે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા મરી જાય છે.

તેથી, વિભાજન સાંકળ પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવી શકે છે. જો તમે મૂકો પર્યાપ્ત જથ્થોશુદ્ધ, અલગ.

જેમ આપણે §202 માં જોયું તેમ, આઇસોટોપ અલગ કરવું એ એક જટિલ અને ખર્ચાળ કામગીરી છે, પરંતુ તે હજુ પણ કરી શકાય છે. ખરેખર, કુદરતી યુરેનિયમમાંથી નિષ્કર્ષણ એ એક એવી રીત હતી જેમાં ફિશન ચેઇન રિએક્શનને વ્યવહારમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું.

આ સાથે, સાંકળ પ્રતિક્રિયા બીજી રીતે પ્રાપ્ત થઈ હતી જેને યુરેનિયમ આઇસોટોપ્સને અલગ કરવાની જરૂર નહોતી. આ પદ્ધતિ સિદ્ધાંતમાં થોડી વધુ જટિલ છે, પરંતુ અમલમાં મૂકવી સરળ છે. તે થર્મલ ગતિ વેગમાં ઝડપી ગૌણ વિખંડન ન્યુટ્રોનને ધીમું કરવાનો ઉપયોગ કરે છે. આપણે જોયું છે કે કુદરતી યુરેનિયમમાં તાત્કાલિક ગૌણ ન્યુટ્રોન મુખ્યત્વે આઇસોટોપ દ્વારા શોષાય છે. કારણ કે માં શોષણ વિભાજન તરફ દોરી જતું નથી, પ્રતિક્રિયા સમાપ્ત થાય છે. માપ બતાવે છે તેમ, જ્યારે ન્યુટ્રોન થર્મલ ઝડપે ધીમું થાય છે, ત્યારે શોષણ ક્ષમતા શોષણ ક્ષમતા કરતાં વધુ વધે છે. આઇસોટોપ દ્વારા ન્યુટ્રોનનું શોષણ, વિભાજન તરફ દોરી જાય છે, અગ્રતા લે છે. તેથી, જો વિચ્છેદન ન્યુટ્રોન ધીમું કરવામાં આવે છે, તેમને માં શોષાતા અટકાવે છે, કુદરતી યુરેનિયમ સાથે સાંકળ પ્રતિક્રિયા શક્ય બનશે.

ચોખા. 406. કુદરતી યુરેનિયમની સિસ્ટમ અને એક મધ્યસ્થ જેમાં વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયા વિકસી શકે છે

વ્યવહારમાં, આ પરિણામ મધ્યસ્થ (ફિગ. 406) માં દુર્લભ જાળીના સ્વરૂપમાં કુદરતી યુરેનિયમના ગરમ સળિયા મૂકીને પ્રાપ્ત થાય છે. નીચા સાથે પદાર્થો અણુ સમૂહઅને નબળા રીતે શોષી લેતા ન્યુટ્રોન. સારા મધ્યસ્થીઓ ગ્રેફાઇટ, ભારે પાણી અને બેરિલિયમ છે.

એક સળિયામાં યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસ ફિશન થવા દો. સળિયા પ્રમાણમાં પાતળી હોવાથી, લગભગ તમામ ઝડપી ગૌણ ન્યુટ્રોન મધ્યસ્થમાં છટકી જશે. સળિયા જાળીમાં ખૂબ ઓછા પ્રમાણમાં સ્થિત છે. ઉત્સર્જિત ન્યુટ્રોન, નવા સળિયાને અથડાતા પહેલા, મધ્યસ્થ ન્યુક્લી સાથે ઘણી અથડામણનો અનુભવ કરે છે અને થર્મલ ગતિની ગતિ ધીમી પડી જાય છે (ફિગ. 407). પછી યુરેનિયમ સળિયા પર અથડાયા પછી, ન્યુટ્રોન મોટાભાગે તેમાં સમાઈ જશે અને નવા વિભાજનનું કારણ બનશે, જેનાથી પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહેશે. વિખંડન સાંકળ પ્રતિક્રિયા સૌપ્રથમ 1942 માં યુએસએમાં હાથ ધરવામાં આવી હતી. ઇટાલિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એનરિકો ફર્મી (1901-1954)ની આગેવાની હેઠળના વૈજ્ઞાનિકોનું જૂથ કુદરતી યુરેનિયમ ધરાવતી સિસ્ટમમાં. આ પ્રક્રિયા 1946 માં યુએસએસઆરમાં સ્વતંત્ર રીતે લાગુ કરવામાં આવી હતી. એકેડેમિશિયન ઇગોર વાસિલીવિચ કુર્ચાટોવ (1903-1960) અને તેમનો સ્ટાફ.

ચોખા. 407. કુદરતી યુરેનિયમ અને મધ્યસ્થની સિસ્ટમમાં મૂલ્યવાન વિભાજન પ્રતિક્રિયાનો વિકાસ. ઝડપી ન્યુટ્રોન, પાતળા સળિયામાંથી ઉડીને, મધ્યસ્થને અથડાવે છે અને ધીમો પડી જાય છે. એકવાર યુરેનિયમમાં પાછા ફર્યા પછી, ધીમો પડી ગયેલો ન્યુટ્રોન મોટે ભાગે માં શોષાય છે, જેના કારણે વિભાજન થાય છે (પ્રતીક: બે સફેદ વર્તુળો). કેટલાક ન્યુટ્રોન વિભાજન (પ્રતીક: કાળું વર્તુળ) કર્યા વિના, માં શોષાય છે.

અણુ વિભાજન- એક પરમાણુ ન્યુક્લિયસને બે (ઓછી વખત ત્રણ) ન્યુક્લિયસમાં વિભાજિત કરવાની પ્રક્રિયા સમાન સમૂહ સાથે, જેને વિભાજન ટુકડાઓ કહેવાય છે. વિભાજનના પરિણામે, અન્ય પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો પણ ઉદ્ભવે છે: પ્રકાશ ન્યુક્લી (મુખ્યત્વે આલ્ફા કણો), ન્યુટ્રોન અને ગામા કિરણો. વિભાજન સ્વયંસ્ફુરિત (સ્વયંસ્ફુરિત) અને ફરજ પડી શકે છે (અન્ય કણો સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, મુખ્યત્વે ન્યુટ્રોન સાથે). ભારે ન્યુક્લીનું વિભાજન એ એક્ઝોથર્મિક પ્રક્રિયા છે, જેના પરિણામે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની ગતિ ઊર્જા, તેમજ કિરણોત્સર્ગના સ્વરૂપમાં મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે. પરમાણુ વિભાજન પરમાણુ રિએક્ટર અને પરમાણુ શસ્ત્રોમાં ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે. વિભાજન પ્રક્રિયા ત્યારે જ થઈ શકે છે જ્યારે વિભાજન ન્યુક્લિયસની પ્રારંભિક સ્થિતિની સંભવિત ઊર્જા વિભાજન ટુકડાઓના સમૂહના સરવાળા કરતાં વધી જાય. ભારે ન્યુક્લિયસની ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા તેમના દળમાં વધારો સાથે ઘટતી હોવાથી, આ સ્થિતિ સમૂહ સંખ્યા સાથે લગભગ તમામ ન્યુક્લી માટે સંતુષ્ટ છે.

જો કે, અનુભવ બતાવે છે તેમ, સૌથી ભારે ન્યુક્લીનું વિભાજન પણ ખૂબ જ ઓછી સંભાવના સાથે સ્વયંભૂ થઈ જાય છે. આનો અર્થ એ છે કે ત્યાં ઊર્જા અવરોધ છે ( વિભાજન અવરોધ), વિભાજન અટકાવે છે. વિભાજન અવરોધની ગણતરી સહિત અણુ વિભાજનની પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરવા માટે ઘણા મોડેલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, પરંતુ તેમાંથી કોઈ પણ પ્રક્રિયાને સંપૂર્ણ રીતે સમજાવી શકતું નથી.

હકીકત એ છે કે ભારે ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન ઊર્જા મુક્ત થાય છે તે સીધી અવલંબનથી અનુસરે છે ચોક્કસ ઊર્જાજોડાણો ε = સમૂહ સંખ્યા A માંથી E પ્રકાશ (A,Z)/A. જ્યારે ભારે ન્યુક્લિયસનું વિભાજન થાય છે, ત્યારે હળવા ન્યુક્લિયસ રચાય છે જેમાં ન્યુક્લિઅન્સ વધુ મજબૂત રીતે બંધાયેલા હોય છે, અને વિભાજન દરમિયાન ઊર્જાનો એક ભાગ મુક્ત થાય છે. નિયમ પ્રમાણે, પરમાણુ વિભાજન 1-4 ન્યુટ્રોનના ઉત્સર્જન સાથે છે. ચાલો પ્રારંભિક અને અંતિમ ન્યુક્લીની બંધનકર્તા ઊર્જાના સંદર્ભમાં વિભાજન ઊર્જા Q ને વ્યક્ત કરીએ. અમે પ્રારંભિક ન્યુક્લિયસની ઊર્જા લખીએ છીએ, જેમાં Z પ્રોટોન અને N ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે, અને સમૂહ M(A,Z) અને બંધનકર્તા ઊર્જા E st (A,Z), નીચેના સ્વરૂપમાં છે:

M(A,Z)c 2 = (Zm p + Nm n)c 2 - E St (A,Z).

ન્યુક્લિયસ (A,Z) નું 2 ટુકડાઓ (A 1,Z 1) અને (A 2,Z 2) માં વિભાજન N n ની રચના સાથે છે. = A – A 1 – A 2 પ્રોમ્પ્ટ ન્યુટ્રોન. જો ન્યુક્લિયસ (A,Z) M 1 (A 1 ,Z 1), M 2 (A 2 ,Z 2) અને બંધનકર્તા ઊર્જા E св1 (A 1,Z 1), E св2 (A 2) સાથે ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે , Z 2), પછી વિભાજન ઊર્જા માટે આપણી પાસે અભિવ્યક્તિ છે:

Q div = (M(A,Z) – )c 2 = E St 1 (A 1 ,Z 1) + E St (A 2 ,Z 2) – E St (A,Z),

A = A 1 + A 2 + N n, Z = Z 1 + Z 2.

23. વિભાજનનો પ્રાથમિક સિદ્ધાંત.

1939 માં એન. બોરઅને જે. વ્હીલર, અને પણ યાવિભાજનનો પ્રાયોગિક ધોરણે વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો તે પહેલાં, આ પ્રક્રિયાનો એક સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો, જે ચાર્જ કરેલ પ્રવાહીના ટીપાં તરીકે ન્યુક્લિયસના વિચાર પર આધારિત હતો.

વિભાજન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઉર્જા સીધી માંથી મેળવી શકાય છે Weizsäcker સૂત્રો.

ચાલો ભારે ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઊર્જાની માત્રાની ગણતરી કરીએ. ચાલો આપણે A 1 = 240 અને Z 1 = 90 ધારીને, ન્યુક્લી (f.1) ની બંધનકર્તા ઊર્જા માટેના અભિવ્યક્તિઓ (f.2) માં બદલીએ. (f.1) માં છેલ્લી પદની તેની નાનીતા અને અવેજીને અવગણના કરીએ છીએ. પરિમાણો a 2 અને a 3 ની કિંમતો, આપણને મળે છે

આના પરથી આપણે મેળવીએ છીએ કે વિખંડન ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ છે જ્યારે Z 2 /A > 17. Z 2 /A ની કિંમતને વિભાજન પરિમાણ કહેવામાં આવે છે. વિખંડન દરમિયાન પ્રકાશિત ઊર્જા E Z 2 /A વધવા સાથે વધે છે; Z 2 /A = 17 યટ્રીયમ અને ઝિર્કોનિયમ પ્રદેશમાં ન્યુક્લી માટે. પ્રાપ્ત અંદાજો પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે A > 90 સાથેના તમામ ન્યુક્લિયસ માટે વિભાજન ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ છે. સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનના સંદર્ભમાં મોટાભાગના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર શા માટે સ્થિર હોય છે? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે, ચાલો જોઈએ કે વિભાજન દરમિયાન ન્યુક્લિયસનો આકાર કેવી રીતે બદલાય છે.

ચાલો વિભાજનના પ્રારંભિક તબક્કાને ધ્યાનમાં લઈએ, જ્યારે ન્યુક્લિયસ, વધતા r સાથે, ક્રાંતિના વધુને વધુ વિસ્તરેલ લંબગોળ આકાર લે છે. વિભાજનના આ તબક્કે, r એ ગોળાકાર આકારમાંથી ન્યુક્લિયસના વિચલનનું માપ છે (ફિગ. 3). ન્યુક્લિયસના આકારના ઉત્ક્રાંતિને કારણે, તેના ફેરફાર સંભવિત ઊર્જાસપાટીના સરવાળામાં ફેરફાર દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે અને કુલોમ્બ ઊર્જા E" n + E" k એવું માનવામાં આવે છે કે વિરૂપતા દરમિયાન ન્યુક્લિયસનું પ્રમાણ યથાવત રહે છે. આ કિસ્સામાં, સપાટી ઊર્જા E"n વધે છે, કારણ કે ન્યુક્લિયસનું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધે છે. કુલોમ્બ ઊર્જા E"k ઘટે છે, કારણ કે ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર વધે છે. ગોળાકાર કોરને, નાના પરિમાણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ સહેજ વિકૃતિના પરિણામે, અક્ષીય સપ્રમાણ લંબગોળ આકાર લેવા દો. તે બતાવી શકાય છે કે સપાટીની ઉર્જા E" n અને કુલોમ્બ ઉર્જા E" k આના આધારે નીચે મુજબ બદલાય છે:

નાના લંબગોળ વિકૃતિઓના કિસ્સામાં, સપાટીની ઊર્જામાં વધારો કુલોમ્બ ઊર્જામાં ઘટાડો કરતાં વધુ ઝડપથી થાય છે. ભારે ન્યુક્લી 2E n > E k ના પ્રદેશમાં સપાટી અને કુલોમ્બ ઊર્જાનો સરવાળો વધવાની સાથે વધે છે. (f.4) અને (f.5) માંથી તે અનુસરે છે કે નાના લંબગોળ વિકૃતિઓ પર, સપાટીની ઊર્જામાં વધારો ન્યુક્લિયસના આકારમાં વધુ ફેરફારોને અટકાવે છે, અને પરિણામે, વિભાજન. અભિવ્યક્તિ (f.5) નાના મૂલ્યો (નાના વિકૃતિઓ) માટે માન્ય છે. જો વિરૂપતા એટલી મહાન છે કે કોર ડમ્બેલનો આકાર લે છે, તો પછી દળોસપાટી તણાવ , કુલોમ્બ દળોની જેમ, ન્યુક્લિયસને વિભાજીત કરવા અને ટુકડાઓને ગોળાકાર આકાર આપવાનું વલણ ધરાવે છે. આ વિચ્છેદનના તબક્કે, તાણમાં વધારા સાથે કુલોમ્બ અને સપાટી બંનેની ઊર્જામાં ઘટાડો થાય છે. તે. ન્યુક્લિયસના વિરૂપતામાં ધીમે ધીમે વધારો સાથે, તેની સંભવિત ઊર્જા મહત્તમ પસાર થાય છે. હવે r નો અર્થ ભાવિ ટુકડાઓના કેન્દ્રો વચ્ચેના અંતરનો છે. જેમ જેમ ટુકડાઓ એકબીજાથી દૂર જાય છે તેમ તેમ તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઊર્જા ઘટતી જશે, કારણ કે કુલોમ્બ રિપ્લેશન એનર્જી ઘટતી જાય છે. 4.શૂન્ય સ્તર સંભવિત ઉર્જા બે બિન-પરસ્પર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા ટુકડાઓની સપાટી અને કુલોમ્બ ઊર્જાના સરવાળાને અનુરૂપ છે.), 132 MeV ની બરાબર. આમ, ગોલ્ડ ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન, લગભગ 40 MeV ની ઊંચાઈ સાથે સંભવિત અવરોધને દૂર કરવો જરૂરી છે. અવરોધ H ની ઊંચાઈ કરતાં વધારે છેઓછું વલણ પ્રારંભિક ન્યુક્લિયસમાં કુલોમ્બ અને સપાટી ઊર્જા E k /E p. આ ગુણોત્તર, બદલામાં, વધતા વિભાજ્યતા પરિમાણ Z 2 /A સાથે વધે છે (જુઓ (f.4) , ). ન્યુક્લિયસ જેટલું ભારે, અવરોધ H ની ઊંચાઈ ઓછી

કારણ કે ફિસિબિલિટી પરિમાણ વધતી જતી માસ સંખ્યા સાથે વધે છે: તે. ટીપું મોડેલ મુજબ, પ્રકૃતિમાં Z 2 /A > 49 સાથે કોઈ ન્યુક્લી ન હોવો જોઈએ, કારણ કે તેઓ લગભગ તરત જ (લાક્ષણિકતા માટેપરમાણુ સમય

લગભગ 10 -22 સે) સ્વયંભૂ વિભાજન. Z 2 /A > 49 ("સ્થિરતાનો ટાપુ") સાથે અણુ ન્યુક્લીનું અસ્તિત્વ શેલ સ્ટ્રક્ચર દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે. ફિશન પેરામીટર Z 2 /A ના મૂલ્ય પર આકાર, સંભવિત અવરોધ H ની ઊંચાઈ અને વિભાજન ઊર્જા Eની અવલંબન ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 5.< 49, для которых высота барьера Н не равна нулю, с точки зрения Z 2 /A સાથે ન્યુક્લીનું સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનશાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્ર અશક્ય ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના દૃષ્ટિકોણથી, સંભવિત અવરોધમાંથી પસાર થવાના પરિણામે આવા વિભાજન શક્ય છે અને તેને સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન કહેવામાં આવે છે. સંભાવનાસ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન > વધતા વિભાજ્યતા પરિમાણ Z 2 /A સાથે વધે છે, એટલે કે. ઘટતી અવરોધ ઊંચાઈ સાથે. સામાન્ય રીતે, T 1/2 થી હળવાથી ભારે મધ્યવર્તી કેન્દ્ર તરફ જતી વખતે પ્રમાણમાં સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનનું અર્ધ જીવન ઘટે છે. < 49 может быть вызвано любыми частицами: фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, -частицами и т.д., если энергия, которую они вносят в ядро достаточна для преодоления барьера деления.

260 કુ માટે 232 મી થી 0.3 સે. માટે 10 21 વર્ષ. Z 2 /A સાથે ન્યુક્લીનું ફોર્સ્ડ ફિશન

વિખંડન દરમિયાન પ્રકાશિત ઊર્જા E Z 2 /A વધવા સાથે વધે છે. Z 2 /A = 17 ની કિંમત 89 Y (yttrium) માટે. તે. વિખંડન એ યટ્રીયમ કરતાં ભારે તમામ ન્યુક્લીઓ માટે ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ છે. શા માટે મોટાભાગના ન્યુક્લી સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન માટે પ્રતિરોધક છે? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે, વિભાજન પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે.
વિભાજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ન્યુક્લિયસનો આકાર બદલાય છે. કોર ક્રમિક રીતે નીચેના તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે (ફિગ. 7.1): બોલ, લંબગોળ, ડમ્બેલ, બે પિઅર-આકારના ટુકડા, બે ગોળાકાર ટુકડા. વિભાજનના વિવિધ તબક્કામાં ન્યુક્લિયસની સંભવિત ઊર્જા કેવી રીતે બદલાય છે? વિસ્તૃતીકરણ સાથે પ્રારંભિક કોરક્રાંતિના વધુને વધુ વિસ્તરેલ લંબગોળ સ્વરૂપ લે છે. આ કિસ્સામાં, ન્યુક્લિયસના આકારની ઉત્ક્રાંતિને કારણે, તેની સંભવિત ઊર્જામાં ફેરફાર સપાટીના સરવાળા અને કુલોમ્બ ઊર્જા E p + E k દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, સપાટીની ઊર્જા વધે છે ન્યુક્લિયસની સપાટીનો વિસ્તાર વધે છે. પ્રોટોન વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર વધવાથી કુલોમ્બ ઊર્જા ઘટે છે. જો, સહેજ વિરૂપતા હેઠળ, નાના પરિમાણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ હોય, તો મૂળ કોર અક્ષીય સપ્રમાણ લંબગોળ આકાર લે છે, સપાટી ઊર્જા E" p અને Coulomb energy E" k નીચે પ્રમાણે વિરૂપતા પરિમાણના કાર્યો તરીકે બદલાય છે:

ગુણોત્તરમાં (7.4–7.5) ઇ n અને ઇ k એ પ્રારંભિક ગોળાકાર સપ્રમાણ ન્યુક્લિયસની સપાટી અને કુલોમ્બ ઊર્જા છે.
ભારે મધ્યવર્તી કેન્દ્રના પ્રદેશમાં 2E p > E k અને સપાટી અને કુલોમ્બ ઊર્જાનો સરવાળો વધવા સાથે વધે છે. (7.4) અને (7.5) માંથી તે અનુસરે છે કે નાના વિકૃતિઓ પર, સપાટીની ઊર્જામાં વધારો ન્યુક્લિયસના આકારમાં વધુ ફેરફારોને અટકાવે છે, અને પરિણામે, વિભાજન.
સંબંધ (7.5) નાના વિકૃતિઓ માટે માન્ય છે. જો વિરૂપતા એટલી મોટી છે કે કોર ડમ્બેલનો આકાર લે છે, તો સપાટી અને કુલોમ્બ દળો કોરને અલગ કરવાનું વલણ ધરાવે છે અને ટુકડાઓને ગોળાકાર આકાર આપે છે. આમ, ન્યુક્લિયસના વિરૂપતામાં ધીમે ધીમે વધારો સાથે, તેની સંભવિત ઊર્જા મહત્તમમાંથી પસાર થાય છે. r પર આધાર રાખીને ન્યુક્લિયસની સપાટી અને કુલોમ્બ એનર્જીમાં થતા ફેરફારોનો ગ્રાફ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 7.2.

સંભવિત અવરોધની હાજરી ન્યુક્લીના ત્વરિત સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનને અટકાવે છે. ન્યુક્લિયસને વિભાજિત કરવા માટે, તેને ઊર્જા Q પ્રદાન કરવાની જરૂર છે જે વિખંડન અવરોધ H ની ઊંચાઈ કરતાં વધી જાય. ફિશનિંગ ન્યુક્લિયસ E + H (ઉદાહરણ તરીકે સોનું) ની મહત્તમ સંભવિત ઊર્જા બે સરખા ટુકડાઓમાં ≈ 173 MeV છે, અને વિખંડન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઊર્જા E ની માત્રા 132 MeV છે. આમ, જ્યારે ગોલ્ડ ન્યુક્લિયસનું વિભાજન થાય છે, ત્યારે લગભગ 40 MeV ની ઊંચાઈ સાથે સંભવિત અવરોધને દૂર કરવો જરૂરી છે.
વિખંડન અવરોધ H ની ઊંચાઈ વધારે છે, પ્રારંભિક ન્યુક્લિયસમાં કુલોમ્બ અને સપાટી ઊર્જા E થી /E p નો ગુણોત્તર ઓછો છે. આ ગુણોત્તર, બદલામાં, વધતા ડિવિઝન પરિમાણ Z 2 /A (7.3) સાથે વધે છે. ન્યુક્લિયસ જેટલું ભારે છે, વિભાજન અવરોધ H ની ઊંચાઈ ઓછી છે, કારણ કે વિખંડન પરિમાણ, Z એ A ના પ્રમાણસર છે એમ ધારીને, વધતી જતી સમૂહ સંખ્યા સાથે વધે છે:

તેથી, ભારે ન્યુક્લિયસને સામાન્ય રીતે ન્યુક્લિયર ફિશન થવા માટે ઓછી ઉર્જા આપવાની જરૂર પડે છે.
વિખંડન અવરોધની ઊંચાઈ 2E p – E k = 0 (7.5) પર અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ કિસ્સામાં

2E p /E k = 2(a 2 A)/(a 3 Z 2),

Z 2 /A = 2a 2 /(a 3 Z 2) ≈ 49.

આમ, ડ્રોપલેટ મોડલ મુજબ, Z 2 /A > 49 સાથેના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકતા નથી, કારણ કે તેઓ 10-22 સેકન્ડના ક્રમના લાક્ષણિક પરમાણુ સમયની અંદર લગભગ તરત જ બે ટુકડાઓમાં સ્વયંભૂ રીતે વિભાજિત થવા જોઈએ. સંભવિત અવરોધ H ના આકાર અને ઊંચાઈની અવલંબન, તેમજ પરિમાણ Z 2 /A ના મૂલ્ય પર વિભાજન ઊર્જા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 7.3.

ચોખા. 7.3. સંભવિત અવરોધ અને વિભાજન ઊર્જા E ના આકાર અને ઊંચાઈની રેડિયલ અવલંબન વિવિધ કદપરિમાણ Z 2 /A. ચાલુ ઊભી અક્ષમૂલ્ય E p + E k પ્લોટ કરેલ છે.

Z 2 /A સાથે ન્યુક્લીનું સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન< 49, для которых высота барьера H не равна нулю, с точки зрения классической физики невозможно. Однако в квантовой механике такое деление возможно за счет ટનલ અસર- સંભવિત અવરોધ દ્વારા વિભાજન ટુકડાઓ પસાર થાય છે. તેને સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન કહેવામાં આવે છે. વધતા ફિશન પેરામીટર Z 2 /A સાથે સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનની સંભાવના વધે છે, એટલે કે, વિભાજન અવરોધની ઘટતી ઊંચાઈ સાથે. સામાન્ય રીતે, T 1/2 > 10 21 વર્ષ 260 Rf માટે 232th થી 0.3 s સુધી હળવાથી ભારે મધ્યવર્તી કેન્દ્ર તરફ જતી વખતે સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજનનો સમયગાળો ઘટે છે.
Z 2 /A સાથે ન્યુક્લીનું ફોર્સ્ડ ફિશન< 49 может быть вызвано их возбуждением фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, a частицами и другими частицами, если вносимая в ядро энергия достаточна для преодоления барьера деления.
ન્યુટ્રોન કેપ્ચર દરમિયાન બનેલા સંયોજન ન્યુક્લિયસ E* ની ઉત્તેજના ઊર્જાનું લઘુત્તમ મૂલ્ય આ ન્યુક્લિયસ ε n માં ન્યુટ્રોન બંધનકર્તા ઊર્જા જેટલું છે. કોષ્ટક 7.1 ન્યુટ્રોન કેપ્ચર પછી રચાયેલા Th, U અને Pu આઇસોટોપ્સ માટે અવરોધ ઊંચાઈ H અને ન્યુટ્રોન બંધનકર્તા ઊર્જા ε n ની તુલના કરે છે. ન્યુટ્રોનની બંધનકર્તા ઊર્જા ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે. પેરિંગ એનર્જીને કારણે, સમ ન્યુટ્રોનની બંધનકર્તા ઉર્જા વિષમ ન્યુટ્રોનની બંધનકર્તા ઉર્જા કરતા વધારે હોય છે.

કોષ્ટક 7.1

વિખંડન અવરોધ ઊંચાઈ H, ન્યુટ્રોન બંધનકર્તા ઊર્જા ε n

વિભાજનની લાક્ષણિકતા એ છે કે ટુકડાઓ, એક નિયમ તરીકે, હોય છે વિવિધ સમૂહ. 235 U ના સૌથી સંભવિત વિભાજનના કિસ્સામાં, ટુકડાઓનો સમૂહ ગુણોત્તર સરેરાશ ~ 1.5 છે. થર્મલ ન્યુટ્રોન દ્વારા 235 U ના વિભાજનમાંથી ટુકડાઓનું સામૂહિક વિતરણ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 7.4. સૌથી વધુ સંભવિત વિભાજન માટે, ભારે ટુકડાની સમૂહ સંખ્યા 139 છે, પ્રકાશ એક - 95. વિભાજન ઉત્પાદનોમાં A = 72 - 161 અને Z = 30 - 65 સાથેના ટુકડાઓ છે. બે ટુકડાઓમાં વિભાજનની સંભાવના સમાન સમૂહ શૂન્ય નથી. જ્યારે 235 U થર્મલ ન્યુટ્રોન દ્વારા વિભાજન કરવામાં આવે છે, ત્યારે સપ્રમાણ વિભાજનની સંભાવના એ = 139 અને 95 સાથેના ટુકડાઓમાં સૌથી વધુ સંભવિત વિભાજનના કિસ્સામાં કરતાં લગભગ ત્રણ ક્રમ ઓછી છે.
અસમપ્રમાણ વિભાજન ન્યુક્લિયસના શેલ માળખા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયસ એવી રીતે વિભાજિત થવાનો પ્રયત્ન કરે છે કે દરેક ટુકડાના ન્યુક્લિઅન્સનો મુખ્ય ભાગ સૌથી સ્થિર જાદુઈ હાડપિંજર બનાવે છે.
235 ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો ગુણોત્તર N/Z = 1.55 છે, જ્યારે સ્થિર આઇસોટોપ્સ, ટુકડાઓની સામૂહિક સંખ્યાની નજીક સમૂહ સંખ્યા ધરાવતા, આ ગુણોત્તર 1.25 − 1.45 છે. પરિણામે, વિચ્છેદનના ટુકડાઓ ન્યુટ્રોનથી ભારે ઓવરલોડ થાય છે અને તે હોવા જોઈએ.
β - કિરણોત્સર્ગી. તેથી, વિભાજન ટુકડાઓ ક્રમિક β - ક્ષયનો અનુભવ કરે છે, અને પ્રાથમિક ટુકડાનો ચાર્જ 4 − 6 એકમો દ્વારા બદલાઈ શકે છે. નીચે એક લાક્ષણિક સાંકળ છે કિરણોત્સર્ગી સડો 97 Kr – 235 U ના વિભાજન દરમિયાન રચાયેલા ટુકડાઓમાંથી એક:

પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાના ગુણોત્તરના ઉલ્લંઘનને કારણે થતા ટુકડાઓની ઉત્તેજના, સ્થિર ન્યુક્લીની લાક્ષણિકતા, પ્રોમ્પ્ટ ફિશન ન્યુટ્રોનના ઉત્સર્જનને કારણે પણ દૂર કરવામાં આવે છે. આ ન્યુટ્રોન ~ 10 -14 s કરતા ઓછા સમયમાં ટુકડાઓ ખસેડીને ઉત્સર્જિત થાય છે. સરેરાશ, દરેક ફિશન ઘટનામાં 2-3 પ્રોમ્પ્ટ ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે. તેમનો ઉર્જા સ્પેક્ટ્રમ મહત્તમ 1 MeV સાથે સતત છે. પ્રોમ્પ્ટ ન્યુટ્રોનની સરેરાશ ઉર્જા 2 MeV ની નજીક છે. દરેક વિખંડન ઘટનામાં એક કરતાં વધુ ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન ન્યુક્લિયર ફિશન ચેઇન રિએક્શન દ્વારા ઊર્જા મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે.
થર્મલ ન્યુટ્રોન દ્વારા 235 U ના સૌથી સંભવિત વિભાજન સાથે, પ્રકાશ ટુકડો (A = 95) ≈ 100 MeV ની ગતિ ઊર્જા મેળવે છે અને ભારે ટુકડો (A = 139) લગભગ 67 MeV ની ગતિ ઊર્જા મેળવે છે. આમ, કુલ ગતિ ઊર્જાટુકડાઓ ≈ 167 MeV. કુલ ઊર્જામાં વિભાગો આ કિસ્સામાં 200 MeV છે. આમ, બાકીની ઉર્જા (33 MeV) અન્ય વિભાજન ઉત્પાદનો (બીટા-સડો ટુકડાઓમાંથી ન્યુટ્રોન, ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનો, ટુકડાઓમાંથી γ-કિરણોત્સર્ગ અને તેમના સડો ઉત્પાદનો) વચ્ચે વહેંચવામાં આવે છે. થર્મલ ન્યુટ્રોન દ્વારા 235 U ના વિભાજન દરમિયાન વિવિધ ઉત્પાદનો વચ્ચે વિભાજન ઊર્જાનું વિતરણ કોષ્ટક 7.2 માં આપવામાં આવ્યું છે.

કોષ્ટક 7.2

વિભાજન ઊર્જા વિતરણ 235 યુ થર્મલ ન્યુટ્રોન

ઉત્પાદનો પરમાણુ વિભાજન(PYAD) એ 200 થી વધુનું જટિલ મિશ્રણ છે કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ 36 તત્વો (ઝીંકથી ગેડોલિનિયમ સુધી). મોટાભાગની પ્રવૃત્તિ અલ્પજીવી રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સમાંથી આવે છે. આમ, વિસ્ફોટના 7, 49 અને 343 દિવસ પછી, વિસ્ફોટના એક કલાક પછીની પ્રવૃત્તિની તુલનામાં, PYD ની પ્રવૃત્તિ અનુક્રમે 10, 100 અને 1000 ગણી ઘટી જાય છે. સૌથી જૈવિક રીતે નોંધપાત્ર રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સની ઉપજ કોષ્ટક 7.3 માં આપવામાં આવી છે. PYN ઉપરાંત, કિરણોત્સર્ગી દૂષણ પ્રેરિત પ્રવૃત્તિના રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ (3 H, 14 C, 28 Al, 24 Na, 56 Mn, 59 Fe, 60 Co, વગેરે) અને યુરેનિયમ અને પ્લુટોનિયમના અવિભાજિત ભાગને કારણે થાય છે. થર્મો દરમિયાન પ્રેરિત પ્રવૃત્તિની ભૂમિકા પરમાણુ વિસ્ફોટો.

કોષ્ટક 7.3

પરમાણુ વિસ્ફોટમાંથી કેટલાક ફિશન ઉત્પાદનોનું પ્રકાશન

વાતાવરણમાં પરમાણુ વિસ્ફોટો દરમિયાન, વરસાદનો નોંધપાત્ર ભાગ (જમીન વિસ્ફોટો માટે 50% સુધી) પરીક્ષણ વિસ્તારની નજીક પડે છે. કેટલાક કિરણોત્સર્ગી પદાર્થો વાતાવરણના નીચેના ભાગમાં જળવાઈ રહે છે અને પવનના પ્રભાવ હેઠળ, લાંબા અંતર, લગભગ સમાન અક્ષાંશ પર રહે છે. લગભગ એક મહિના સુધી હવામાં રહેવાથી, કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોઆ ચળવળ દરમિયાન, તેઓ ધીમે ધીમે પૃથ્વી પર પડે છે. મોટા ભાગના રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ ઊર્ધ્વમંડળમાં (10-15 કિમીની ઊંચાઈ સુધી) ઉત્સર્જિત થાય છે, જ્યાં તેઓ વૈશ્વિક સ્તરે વિખેરાઈ જાય છે અને મોટાભાગે વિઘટન પામે છે.
વિવિધ માળખાકીય તત્વો દાયકાઓથી અત્યંત સક્રિય છે પરમાણુ રિએક્ટર(કોષ્ટક 7.4)

કોષ્ટક 7.4

ત્રણ વર્ષની કામગીરી પછી રિએક્ટરમાંથી દૂર કરવામાં આવેલા બળતણ તત્વોમાં મુખ્ય ફિશન ઉત્પાદનોના વિશિષ્ટ પ્રવૃત્તિ મૂલ્યો (Bq/t યુરેનિયમ)

>> યુરેનિયમ ન્યુક્લીનું વિભાજન

§ 107 યુરેનિયમ ન્યુક્લીનું વિભાજન

કેટલાકના માત્ર ન્યુક્લીને ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે ભારે તત્વો. જ્યારે ન્યુક્લી વિભાજન થાય છે, ત્યારે બે કે ત્રણ ન્યુટ્રોન અને -કિરણો ઉત્સર્જિત થાય છે. તે જ સમયે, ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે.

યુરેનિયમ ફિશનની શોધ.યુરેનિયમ ન્યુક્લીના વિભાજનની શોધ 1938 માં જર્મન વૈજ્ઞાનિકો ઓ. હેન આઈએફ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. સ્ટ્રાસમેન. તેઓએ સ્થાપિત કર્યું કે જ્યારે યુરેનિયમ ન્યુટ્રોન સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે સામયિક કોષ્ટકના મધ્ય ભાગના તત્વો ઉદ્ભવે છે: બેરિયમ, ક્રિપ્ટોન, વગેરે. જો કે, ન્યુટ્રોનને કબજે કરનાર યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજન તરીકે આ હકીકતનું સાચું અર્થઘટન આપવામાં આવ્યું હતું. ઑસ્ટ્રિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી એલ. મિટનર સાથે અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી ઓ. ફ્રિશ દ્વારા 1939 ની શરૂઆત.

ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ન્યુક્લિયસની સ્થિરતાને ખલેલ પહોંચાડે છે. ન્યુક્લિયસ ઉત્સાહિત બને છે અને અસ્થિર બને છે, જે તેના ટુકડાઓમાં વિભાજન તરફ દોરી જાય છે. પરમાણુ વિભાજન શક્ય છે કારણ કે ભારે ન્યુક્લિયસનો બાકીનો સમૂહ વિભાજનના પરિણામે બનેલા ટુકડાઓના બાકીના સમૂહના સરવાળા કરતા વધારે છે. તેથી, વિચ્છેદન સાથેના વિશ્રામ સમૂહમાં ઘટાડાની સમકક્ષ ઊર્જાનું પ્રકાશન થાય છે.

ભારે ન્યુક્લિયસના વિભાજનની શક્યતાને ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા વિરુદ્ધ સમૂહ સંખ્યા Aના ગ્રાફનો ઉપયોગ કરીને પણ સમજાવી શકાય છે (ફિગ. 13.11 જુઓ). સામયિક કોષ્ટકમાં કબજે કરતા તત્વોના અણુઓના ન્યુક્લીની ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા છેલ્લા સ્થાનો(A 200), સામયિક કોષ્ટક (A 100) ની મધ્યમાં સ્થિત તત્વોના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા કરતાં આશરે 1 MeV ઓછી. તેથી, સામયિક કોષ્ટકના મધ્ય ભાગમાં આવેલા તત્વોના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં ભારે ન્યુક્લિયસના વિભાજનની પ્રક્રિયા ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ છે. વિભાજન પછી, સિસ્ટમ ન્યૂનતમ આંતરિક ઊર્જા સાથેની સ્થિતિમાં પ્રવેશ કરે છે. છેવટે, ન્યુક્લિયસની બંધનકર્તા ઊર્જા જેટલી વધારે છે, ન્યુક્લિયસના ઉદભવ પર મુક્ત થવી જોઈએ તેટલી વધુ ઊર્જા અને પરિણામે, ઓછી આંતરિક ઊર્જાનવી રચાયેલી સિસ્ટમ.

પરમાણુ વિભાજન દરમિયાન, ન્યુક્લિયન દીઠ બંધનકર્તા ઊર્જા 1 MeV વધે છે અને કુલ મુક્ત ઊર્જા પ્રચંડ હોવી જોઈએ - 200 MeV ના ક્રમમાં. અન્ય કોઈ હેઠળ પરમાણુ પ્રતિક્રિયા(વિભાજન સાથે સંબંધિત નથી) આવી મોટી ઉર્જા મુક્ત થતી નથી.

યુરેનિયમ ન્યુક્લિયસના વિભાજન દરમિયાન બહાર પાડવામાં આવેલ ઊર્જાના સીધા માપન ઉપરોક્ત વિચારણાઓની પુષ્ટિ કરે છે અને 200 MeV નું મૂલ્ય આપે છે. વધુમાં, આમાંની મોટાભાગની ઊર્જા (168 MeV) ટુકડાઓની ગતિ ઊર્જા પર પડે છે. આકૃતિ 13.13 માં તમે ક્લાઉડ ચેમ્બરમાં ફિસિલ યુરેનિયમના ટુકડાઓના ટ્રેક જુઓ છો.

પરમાણુ વિભાજન દરમિયાન મુક્ત થતી ઉર્જા પરમાણુ ઉત્પત્તિને બદલે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક છે. ટુકડાઓમાં વિશાળ ગતિ ઊર્જા તેમના કુલોમ્બ વિકારને કારણે ઊભી થાય છે.

પરમાણુ વિભાજનની પદ્ધતિ.વિભાજન પ્રક્રિયા અણુ ન્યુક્લિયસન્યુક્લિયસના ટીપું મોડેલના આધારે સમજાવી શકાય છે. આ મોડેલ મુજબ, ન્યુક્લિયોન્સનો સમૂહ ચાર્જ કરેલ પ્રવાહીના ટીપાં જેવું લાગે છે (ફિગ. 13.14, a). ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચેના પરમાણુ બળો ટૂંકા-શ્રેણીના હોય છે, જેમ કે પ્રવાહી પરમાણુઓ વચ્ચે કામ કરતા દળો. સાથે મોટા દળોપ્રોટોન વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળતા, ન્યુક્લિયસને ટુકડાઓમાં ફાડવાની કોશિશ કરે છે, જેના પરિણામે પરમાણુ આકર્ષક દળો પણ વધારે છે. આ દળો ન્યુક્લિયસને વિઘટન કરતા અટકાવે છે.

યુરેનિયમ-235 ન્યુક્લિયસ આકારમાં ગોળાકાર છે. વધારાના ન્યુટ્રોનને શોષી લીધા પછી, તે ઉત્સાહિત થઈ જાય છે અને વિકૃત થવાનું શરૂ કરે છે, વિસ્તરેલ આકાર પ્રાપ્ત કરે છે (ફિગ. 13.14, b). કોર ત્યાં સુધી લંબાય છે જ્યાં સુધી વિસ્તરેલ કોરના અર્ધભાગ વચ્ચેની પ્રતિકૂળ શક્તિઓ ઇસ્થમસ (ફિગ. 13.14, c) માં કામ કરતા આકર્ષક દળો પર વિજય મેળવવાનું શરૂ કરે છે. આ પછી, તે બે ભાગોમાં તૂટી જાય છે (ફિગ. 13.14, ડી).

પ્રભાવ હેઠળ કુલોમ્બ દળોપ્રતિકૂળતા, આ ટુકડાઓ પ્રકાશની ગતિના 1/30 જેટલી ઝડપે વિખેરાય છે.

વિખંડન દરમિયાન ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન.પરમાણુ વિભાજનની મૂળભૂત હકીકત એ છે કે વિખંડન પ્રક્રિયા દરમિયાન બે થી ત્રણ ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન થાય છે. જેના કારણે તે શક્ય બન્યું છે વ્યવહારુ ઉપયોગઇન્ટ્રાન્યુક્લિયર એનર્જી.

નીચેની બાબતોના આધારે મુક્ત ન્યુટ્રોન કેમ ઉત્સર્જિત થાય છે તે સમજવું શક્ય છે. તે જાણીતું છે કે સ્થિર ન્યુક્લીમાં પ્રોટોનની સંખ્યા અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો ગુણોત્તર વધવા સાથે વધે છે. અણુ સંખ્યા. તેથી, વિભાજન દરમિયાન ઉદ્ભવતા ટુકડાઓમાં ન્યુટ્રોનની સંબંધિત સંખ્યા સામયિક કોષ્ટકની મધ્યમાં સ્થિત અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર માટે અનુમતિપાત્ર છે તેના કરતા વધારે છે. પરિણામે, વિચ્છેદન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઘણા ન્યુટ્રોન છોડવામાં આવે છે. તેમની ઊર્જા છે વિવિધ અર્થો- ઘણા મિલિયન ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટથી લઈને ખૂબ જ નાના સુધી, શૂન્યની નજીક.

વિભાજન સામાન્ય રીતે ટુકડાઓમાં થાય છે, જેનો સમૂહ લગભગ 1.5 ગણો અલગ પડે છે. આ ટુકડાઓ અત્યંત કિરણોત્સર્ગી હોય છે, કારણ કે તેમાં ન્યુટ્રોનની વધુ માત્રા હોય છે. ક્રમિક - ક્ષયની શ્રેણીના પરિણામે, સ્થિર આઇસોટોપ્સ આખરે પ્રાપ્ત થાય છે.

નિષ્કર્ષમાં, અમે નોંધીએ છીએ કે યુરેનિયમ ન્યુક્લીનું સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન પણ છે. તેની શોધ સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ જી.એન. ફ્લેરોવ અને કે.એ.એ 1940માં કરી હતી. તે બે મિલિયન વખત છે લાંબો સમયગાળોયુરેનિયમના સડો દરમિયાન અર્ધ જીવન.

પરમાણુ વિભાજનની પ્રતિક્રિયા ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે.