Wikibooks

Wstęp do fizyki jądra atomowego/Łańcuchowe reakcje rozszczepienia. Reaktory jądrowe. Bomba jądrowa: Różnice pomiędzy wersjami

Przeglądaj historię interaktywnie
← poprzednia edycjanastępna edycja →
Usunięta treść Dodana treść
WizualnieWikikod
Linia 24:
W wyniku rozpraszania elastycznego i elastycznego neutron bardzo szybko traci energię przechodząc poniżej progu 1,5MeV, zatem nie możliwe jest zrealizowanie łańcuchowej reakcji w wyniku rozszczepienia na jądrze <sup>238</sup>U.
===Warunki na zajście reakcji łańcuchowej===
Nie każdy neutron wyprodukowanejwytworzony w wyniku reakcji rozszczepienia prowadzi do reakcji rozszczepienia, więc warunek &nu;>0 nie jest wystarczający. Stosunek liczby neutronów dla dowolnej generacji do liczby neutronów aby następował ich wychwyt do reakcji rozszczepienia jest zwany stosunkiem mnożenia neutronów lub stosunkiem powielania neutronów:
{{IndexWzór|<MATH>k={{N_f}\over{N_{wychw}}}=\nu{{\sigma_f}\over{\sigma_{wychw}}}\;</MATH>|7.7}}
Przekrój czynny na wychwyt neutronów jest sumą na przekroje czynne na rozszczepienie i produkcji promieniowania &gamma; poprzez wychwyt neutronów:
{{IndexWzór|<MATH>\sigma_{wychw}=\sigma_f+\sigma_{\gamma}\;</MATH>|7.8}}
Jeśli czas średni życia dla jednej generacji wynosi &tau;, to przyrost neutronów w jednostce czasu dt w zależności od liczby neutronów i w zależności od zmiennej k przedstawiamy:
{{IndexWzór|<MATH>{{dN}\over{dt}}={{N(k-1)}\over{\tau}}\Rightarrow N(t)=N_0e^{{{k-1}\over{\tau}}t}\;</MATH>|7.9}}
Liczba neutronów reakcji łańcuchowych w kolejnych generacjach jest uzależniona od liczby k, który może przyjmować następujące wartości:
*k<1 - reakcja łańcuchowa nie rozwija się, jest to stan podkrytyczny.
*k=1 - reakcja łańcuchowa przebiega ze stałą mocą, jest to stan krytyczny.
*k>1 - reakcja łańcuchową rozwija się, następujemoże doprowadzić do wybuchwybuchu, jest to stan nadkrytyczny.
 
Na przykład dla k=1,05, gdy &tau;&asymp;10<sup>-3</sup>s po jednej sekundzie liczba neutronów wzrasta o 10<Sup>22</sup> razy. Sytuacja k>1 ma miejsce w bombie atomowej. Jeśli mamy masę krytyczną, wtedy jest to stan krytyczny k=1. Napiszmy stałą k {{LinkWzór|7.7}} zależną od neutronów powstających N<sub>powst</sub> i uciekających N<sub>uc</sub>, bo neutrony mogą uciekać z objętości zajmowanej przez reakcję łańcuchową, wtedy:
{{IndexWzór|<math>k=k_{\infty}{{N_{powst}-N_{uc}}\over{N_{powst}}}=k_{\infty}\left(1-{{N_{uc}}\over{N_{powst}}}\right)\;</MATH>|7.10}}
Stała k<sub>&infin;</sub> jest zależna od definicji stałej k {{LinkWzór|7.7}} i stosunek liczby neutronów uciekających do powstających są równe:
Źródło: „https://pl.wikibooks.org/wiki/Wstęp_do_fizyki_jądra_atomowego/Łańcuchowe_reakcje_rozszczepienia._Reaktory_jądrowe._Bomba_jądrowa”