Ребята, если кто то шарит в теме распада ядер и ядерных реакциях осведомите пожалуйста меня по этим темам. Есть 2 вопроса:
1. У каждого радиоактивного вещества есть период распада, независимо от массы половина его распадётся через n времени, но почему тогда взрыв ядерной бомбы происходит мгновенно, это исключение? есть какие то специальные условия для искусственно быстрой течение реакции?
2. Если коэффициент размножения нейтронов меньше 1 то почему вещество продолжает распадаться? Ведь количество поглощаемых нейтронов больше чем количество вылетающих, почему уровень нейтронов со временем не падает до нуля?
Ответы
Ответ:
Все очень просто.
Вы совершенно правы на счет полураспада. При этом если взять 1 кг радиоактивного в-ва ( все приведенные цифры совершенно с потолка только для объяснения эффекта) то этот кг выделит в секунду 1000 нейтронов (нейтроны тоже с потолка. могут быть разные частицы). Эти нейтроны пролетят сквозь этот кг и некоторые поглотятся, а некоторые просто улетят в бесконечность. Те, которые поглотились соответственно вызовут в этих ядрах новый распад (вылет парочки нейтронов) и картина повторится (часть поглотится, часть улетит). В этом и заключается фишка! Если кол-во поглощенных больше 500 (при учете что распад одного ядра даст 2 нейтрона), то с каждым циклом кол-во вылетевших будет увеличиваться (например 501*2=1002 уже на 2 больше), или как говорят начнется цепная реакция. Кол-во поглощенных растет в прогрессии и получается взрыв т.к. с каждым распадом еще и выделяется тепло. Теперь случай когда поглощенных меньше. При каждом цикле деления их (нейтронов) вылетает все меньше и меньше. Реакция затухает, но не до нуля за счет неустойчивой конфигурации самого ядра. Вывод: нужно больше поглощей нейтронов. Это можно сделать двумя способами: привнести внешние нейтроны (например поставить отражающие устройства, которые вернут вылетевшие из в-ва нейтроны обратно в в-во. И второй способ - увеличить объем в-ва (или его массу), чтоб нейтрон до вылета проходил больший путь внутри в-ва и в конечном итоге поглотился. Этот пороговый объем и называется критической массой. Т.е. если масса меньше критической массы - реакция затухает. Больше - взрывается.
Объяснение:
Можно еще добавить аналогию с газовой горелкой. Например у нас есть баллон с гремучей смесью кислород и водород. С баллона подаем смесь в горелку и поджигаем. В первый момент мы слышим хлопок. Это сгоревшая тройка 2Н и 1О соединились, выделили тепло и подожгли всех соседей в своем окружении. Эти соседи соединились и в свою очередь подожгли своих соседей снаружи. Таким образом сфера поджига растет во все стороны образую сферу. Раз сфера растет, то площадь сферы увеличивается в кубической последовательности (геометрия, площадь сферы). Вот Вам цепная реакция. Если загорится такая тройка в баллоне будет взрыв (при нагревании тела расширяются). И дальше из сопла горелки выходит смесь, которая горит. Загораются только вновь вылетевшие и передают температуру опять вновь вылетевшим. Те, что вылетели ранее уже сгорели. Идет постоянный процесс (в нашем случае простой распад).