Физические основы получения атомной энергии | страница 41

По выделившейся массе и определяется выделившаяся энергия. Так как 1 а.е.м. равна 1,66∙10^>-24г, то, умножая 0,031 на 1,66∙10^>-24, а затем на 9∙10^>20, согласно формуле (2) найдем

Умножая эту величину на число атомов, содержащихся в грамме гелия[6] можно определить удельную энергию связи, то есть энергию, выделяющуюся при образовании одного грамма данного вещества.

Расчет показывает, что для гелия удельная энергия связи составляет около 165 млн. ккал на 1 г.

Аналогичным образом по уменьшению массы соединяющихся в ядро протонов и нейтронов можно рассчитать удельную энергию связи каждого химического элемента. Построенная по таким данным кривая зависимости удельной энергии связи от атомного веса приведена на рис 20.

Чем ниже на этой кривой лежит точка, соответствующая тому или другому элементу, тем больше энергия связи. Из рисунка видно, что самая большая энергия связи у железа и никеля. Это значит, что при образовании ядер атомов этих элементов выделяется наибольшая энергия. Ядра атомов, расположенных в начале и в конце периодической таблицы, образуются с меньшим выделением энергии.

Кривая энергии связи дает наглядное представление об относительной прочности (устойчивости) атомных ядер. Чем прочнее ядро, тем больше надо затратить энергии на работу против ядерных сил притяжения при расщеплении ядра на составляющие его протоны и нейтроны. Необходимая для этого энергия равна как раз энергии связи ядра. Поэтому чем больше энергия связи ядра, тем прочнее (устойчивее), вообще говоря, данное ядро.

Наибольшей относительной прочностью, или устойчивостью, обладают ядра атомов железа и никеля.

Для освобождения ядерной энергии совсем не обязательно осуществлять синтез ядер из протонов и нейтронов. Выделения энергии можно достичь, осуществляя такие ядерные реакции, в которых ядра атомов некоторого элемента превращаются в ядра какого-либо другого элемента, обладающие большей устойчивостью и имеющие соответственно большую энергию связи.

Поясним сказанное примером. Из кривой рис. 20 видно, что удельная энергия связи урана с атомным весом 235 составляет около 173 млн. ккал. С другой стороны, удельная энергия связи для элементов среднего веса (олово и др.) составляет приблизительно 194 млн. ккал. Если же осуществлять ядерную реакцию, в которой ядра олова и соседних с ним элементов будут образовываться не из протонов и нейтронов, а путем деления более тяжелых ядер урана, то при этом будет выделяться около 21 млн.