Физические основы получения атомной энергии | страница 49
Теория деления тяжелых ядер была разработана в том же году советским физиком Я. И. Френкелем и зарубежными учеными Н. Бором и Д. Уилером на основе «капельной» модели ядра.
В ядре урана, содержащем 92 протона, электрические силы отталкивания между одноименно заряженными протонами весьма велики и лишь немного уступают ядерным силам притяжения. Вследствие этого ядра урана не отличаются большой прочностью (устойчивостью). Поэтому нейтрон, попадающий в такое ядро, легко возбуждает (нагревает) его, делая еще менее устойчивым. В результате ядро деформируется и, теряя свою сферическую форму, вытягивается, как это показано на рис. 24, 2. Поскольку, как мы знаем, ядерные силы действуют лишь на очень коротком расстоянии, постольку электрические силы отталкивания между противоположными половинками растянутой капли превысят ядерное притяжение между ними. От этого ядро-капля станет вытягиваться еще больше, на нем образуется перетяжка (шейка; рис. 24, 3), и в конце концов оно разделится под действием электрических сил отталкивания на две части, то есть на два ядра («осколка») среднего веса (рис. 24, 4). Делящееся ядро выбрасывает («испаряет») несколько новых (вторичных) быстрых нейтронов. При этом излучаются также гамма-лучи. Особенно эффективно подобное деление под действием нейтронов происходит с ядрами урана 235. Схема деления ядер этого изотопа урана приведена на рис. 25.
Ядра-«осколки» разлетаются в разные стороны с большой скоростью. Как показал Ф. Жолио-Кюри, «осколки», несмотря на их сравнительно большую величину, способны пробегать в воздухе до 2,1 см, что свидетельствует о наличии у них огромной энергии. Измеряя пробеги «осколков», нашли, что их кинетическая энергия составляет около 162 Мэв. Сталкиваясь с атомами окружающей среды, ядра-«осколки» передают им свою кинетическую энергию, вследствие чего происходит сильное нагревание среды.
Однако этим не исчерпывается количество выделяющейся энергии. Следует еще учесть энергию вторичных нейтронов, гамма-излучения, испускаемого в процессе самого деления (мгновенное гамма-излучение), и, наконец, энергию радиоактивных излучений «осколков», поскольку они получаются всегда радиоактивными и в дальнейшем уже после деления распадаются, испуская бета- и гамма-лучи и нейтрино. Примерное распределение энергии, выделяющейся при делении одного ядра урана 235, согласно современным расчетным и экспериментальным данным, таково:
