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

{{IndexWzór|<MATH>\sigma_{wych}\sim{{1}\over{\sqrt{E}}}\;</MATH>|7.5}}

Energie rezonansowe zwykle mieszczą się w przedziale 0,1eV do 10keV, co jest spełnione dla neutronów pierwotnych.

Jądra <Sup>113</sup>Cd mają bardzo wysoką barierę na rozszczepienie. Wychwyt neutronów termicznych (jądra o energii 0,025MeV w warunkach temperatury pokojowej) przez te jądra prowadzi do (n,n^'), i do (n,&gamma;), ale nie ma reakcji na rozszczepienie (n,f). Bardzo dużą wartość przekroju czynnego &sigma;<Sub>wych</sub> mają jądra ¹³⁵Xe wynoszącą na neutronów termicznych &sigma;_wych=3,5&sdot;10⁶b. Jądra ¹³⁵Xe powstają w wyniku reakcji (n,f) na jądrach ²³⁵U. Powstawanie tych jąder wyniku reakcji rozszczepienia powoduje tzw. zatrucie rezonansowe reakcji. Dla jąder uranu (99,3%²³⁸U+0,7%²³⁵U) zachodzące reakcje (n,&gamma;) i (n,f) mają układ rezonansów bardzo skomplikowany.

Dla jądra ²³⁵U przechwyt neutronu jest możliwy, bo energia separacji neutronu w jądrze ²³⁶U jest większa niż jego bariera potencjału, dlatego może w nim zachodzić rozszczepienie na lżejsze jądra. Przekrój czynny na rozszczepienie na tym jądrze bardzo szybko rośnie wraz ze zmniejszaniem się energii neutronów, dla E_n&ge;1 keV, omawiany przekrój czynny jest mniejszy niż 10b, a natomiast dla energii E_n=0,025eV jest równy 580b. By zwiększyć przekrój czynny reakcji na rozszczepienie stosuje się moderator, który nie może być on np. w stanie gazowym, by miał dostateczną dużą gęstość, a jego przekrój czynny na pochłanianie neutronów był możliwie mały. Zadaniem modelatora jest zmniejszanie prędkości neutronów szybkich, najlepiej, by modelator składał się z atomów możliwie lekkich, wtedy straty energii neutronów na modelatorze były możliwie duże. W reaktorach jądrowych stosuje się D₂0 i grafit. Reakcje (n,f) na jądrze <Sup>238</sup>U zachodzą, gdy energia neutronów jest E_n&ge;1,5MeV, czyli w tym przypadku mamy do czynienia z neutronami szybkimi. W przedziale energii neutronów wynoszącej od 1,5 do 20MeV przekrój czynny na rozszczepienie jest &sigma;<Sub>f</sub><1,5b. A przy tych energiach procentowo ilość reakcji na rozszczepienie względem rozpraszania nieelastycznego neutronu jest równa stosunkowi: