Физические основы получения атомной энергии | страница 50



Кинетическая энергия «осколков»162 Мэв
Кинетическая энергия нейтронов6 -''-
Энергия мгновенного гамма-излучения6 -''-
Энергия радиоактивного излучения «осколков» (бета-, гамма-лучи и нейтрино)21 -''-
Полная энергия деления195 Мэв

Таким образом, общее количество энергии, выделяющейся при делении одного ядра урана 235, составляет почти 200 Мэв. В расчете на 1 г урана, содержащий 2,6∙10>21 атомов, это дает огромную энергию, равную примерно 23 тыс. квт-ч. Если эту энергию выразить в килокалориях, то мы получим знакомую нам величину[7] в 21 млн. ккал, что в 3 млн. раз превосходит то количество тепла, которое выделяется при сжигании 1 г хорошего каменного угля (7000 кал или 7 ккал). Количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 г (или 1 кг) топлива, называется, как известно, теплотворной способностью топлива. По аналогии с этим количество энергии, которое выделяется в результате ядерной реакции деления 1 г урана (21 млн. ккал на 1 г), называют теплотворной способностью ядерного горючего. Уран 235 и некоторые другие вещества, ядра которых делятся с высвобождением энергии, называют ядерный горючим.

Заметим, что полный запас энергии в 1 г любого вещества, в том числе и урана, составляет около 21 млрд. ккал, как это было показано на стр. 58, Сравнивая эту величину с приведенной выше теплотворной способностью урана, мы найдем, что при делении ядер урана освобождается около одной тысячной доли всей той энергии, которая в них заключена.

Природный уран представляет собой смесь в основном двух изотопов: изотопа с атомным весом (массовым числом) 238 (уран 238) и изотопа с массовым числом 235 (уран 235). Главную массу (около 99,3%) составляет уран 238; на долю урана 235 приходится 0,7%. Другими словами, на каждые 140 атомов урана 238 приходится всего лишь один атом урана 235. Свойства этих изотопов в отношении деления, вызываемого нейтронами, несколько различны. Это обусловлено тем, что энергия, которую нужно сообщить ядру для того, чтобы вызвать его деление, составляет 6,5 Мэв для урана 235 и 7,0 Мэв для урана 238. Эту энергию обычно называют критической энергией деления или энергией активации ядра.

Чтобы лучше представить себе, что такое энергия активации, обратимся к знакомому явлению выстрела. Известно, что для того, чтобы освободить химическую энергию пороха в патроне и произвести выстрел, необходимо сначала сообщить пороху некоторую добавочную энергию, произведя взрыв капсюля патрона ударом бойка ударника. Так и атомному ядру надо сообщить добавочную энергию, чтобы оно поделилось и высвободило значительно большее количество скрытой в нем энергии. Наименьшая энергия, необходимая для этого, и есть энергия активации. Роль капсюля выполняет здесь нейтрон.