Физические основы получения атомной энергии | страница 53

Каждое радиоактивное ядро-«осколок» имеет свою характерную цепочку бета-распадов. Две радиоактивные цепочки, принадлежащие барию и стронцию, приведены для примера на рис. 26.

Период полураспада бария 143, получающегося при делении, около 1 мин.; распадаясь с испусканием бета-частицы, он превращается в лантан. Лантан тоже радиоактивен, период его полураспада 15 мин.; распадаясь, он превращается в церий, который превращается в дальнейшем в празеодим, и т. д. Цепочка заканчивается стабильным изотопом неодима.

Стронций 94 дает короткую цепочку, заканчивающуюся стабильным изотопом циркония.

Как указано выше, при делении ядра урана получается несколько (в среднем 2,5) новых свободных нейтронов. Эта особенность деления ядер урана, обнаруженная в 1939 г. Ф. Жолио-Кюри и затем подтвержденная другими физиками, имеет исключительно важное значение. Благодаря испусканию вторичных нейтронов, способных в свою очередь вызвать деление других ядер, реакция деления может протекать при определенных условиях самостоятельно, сама собой, стоит только ее начать. Такая самоподдерживающаяся ядерная реакция, которая, будучи начата (инициирована), поддерживает себя сама, и есть цепная.

Чтобы реакцию деления ядер урана 235 осуществить как цепную, нужно только взять достаточно большой кусок чистого урана 235.

Как показали в 1940 г. Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, небольшое число ядер урана делится с испусканием нейтронов самопроизвольно. Самопроизвольные деления происходят редко — в одном грамме обычного урана наблюдается всего около 23 делений в час. Но получающихся в результате этого свободных нейтронов будет достаточно для того, чтобы начать («зажечь») цепную реакцию в куске урана. В результате деления какого-либо ядра урана одним из блуждающих нейтронов, всегда имеющихся в уране, появятся новые нейтроны и притом в большем количестве. Эти нейтроны смогут вызвать новые деления, вследствие чего число делящихся ядер и число нейтронов будет само лавинообразно увеличиваться.

Таким образом, один нейтрон даст начало целой цепочке делений, причем количество ядер, подвергающихся делению, нарастает чрезвычайно быстро. Схема цепной реакции приведена на рис. 27. Заштрихованные кружки изображают ядра среднего веса, получающиеся при делении («осколки» деления).