परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया। परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया की शर्तें

सापेक्षता के सिद्धांत का कहना है कि बड़े पैमाने पर - ऊर्जा का एक विशेष रूप है। इस से यह इस प्रकार है कि यह ऊर्जा और ऊर्जा में बड़े पैमाने पर परिवर्तित करने के लिए मास में संभव है। intraatomic स्तर पर, ऐसी प्रतिक्रियाओं जगह ले लो। विशेष रूप से, परमाणु नाभिक के द्रव्यमान का कुछ अच्छी तरह से ऊर्जा में बदल सकते हैं। यह कई मायनों में होता है। सबसे पहले, कोर छोटे नाभिक की एक संख्या में टूट सकता है, इस प्रतिक्रिया "कोलैप्स" कहा जाता है। दूसरे, छोटे दाने आसानी से बड़े पाने के लिए कनेक्ट कर सकते हैं - इस संश्लेषण प्रतिक्रिया। ब्रह्मांड में, ऐसी प्रतिक्रियाओं असामान्य नहीं हैं। यह पर्याप्त कहना है कि संलयन प्रतिक्रिया - सितारों के लिए ऊर्जा के स्रोत। लेकिन क्षय की प्रतिक्रिया के मानव जाति द्वारा इस्तेमाल किया , परमाणु रिएक्टरों के रूप में लोगों को इन जटिल प्रक्रियाओं को नियंत्रित करना सीख लिया है। लेकिन एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया क्या है? यह कैसे प्रबंधित करने के लिए?

क्या एक परमाणु के नाभिक में क्या होता है

परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया - एक प्रक्रिया प्राथमिक कणों या अन्य नाभिक के साथ नाभिक की टक्कर में चल रहा है। क्यों एक "श्रृंखला" क्या है? अनुक्रमिक एकल परमाणु प्रतिक्रियाओं का यह सेट। इस प्रक्रिया को क्वांटम राज्य nucleon और कर्नेल में रचना के कोई परिवर्तन होता है की एक परिणाम के रूप में, यहां तक कि नए कण दिखाई - प्रतिक्रिया के उत्पादों। परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया है, जिनमें से भौतिकी आप नाभिक और कणों के साथ नाभिक की बातचीत के तंत्र का पता लगाने के लिए अनुमति देता है - नए तत्व और आइसोटोप के उत्पादन के लिए प्राथमिक विधि। आदेश श्रृंखला प्रतिक्रिया को समझने के लिए, हम पहले ही से निपटने चाहिए।

प्रतिक्रिया के लिए क्या आवश्यक है

ऐसी प्रक्रिया को लागू करने के लिए, परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया के रूप में, यह आवश्यक मजबूत बातचीत (लगभग एक फर्मी) की त्रिज्या की दूरी पर कणों (कोर और nucleon दो कोर) को एक साथ लाने के लिए है। दूरी बड़े हैं, तो आवेशित कणों की बातचीत विशुद्ध रूप से कूलम्ब है। परमाणु प्रतिक्रिया में, सभी कानूनों के अनुपालन में: ऊर्जा के संरक्षण, गति के क्षण, बेरिऑन प्रभारी। परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रतीकों क, ख, ए, डी से दर्शाया जाता है। प्रतीक एक अर्थ है एक शुरू करने कोर, ख - घटना कण, साथ - एक नया उत्सर्जित कणों, और घ परिणामी कोर को दर्शाता है।

प्रतिक्रिया की ऊर्जा

श्रृंखला परमाणु प्रतिक्रिया दोनों अवशोषण और ऊर्जा की रिहाई, जो प्रतिक्रिया के बाद और यह पहले कणों की बड़े पैमाने पर अंतर के बराबर है के साथ हो सकता है। अवशोषित ऊर्जा एक टक्कर की न्यूनतम गतिज ऊर्जा, एक तथाकथित सीमा परमाणु प्रतिक्रिया जिसमें यह स्वतंत्र रूप से प्रवाह कर सकते हैं निर्धारित करता है। यह सीमा कणों कि बातचीत में भाग लेने पर निर्भर करता है, और उनकी विशेषताओं पर। प्रारंभिक चरण में, सभी कणों एक पूर्व निर्धारित मात्रा स्थिति में हैं।

प्रतिक्रिया

आवेशित कणों कि नाभिक बौछार का मुख्य स्रोत है कण त्वरक, जो प्रोटॉन, भारी आयनों और हल्के नाभिक की बीम अनुमति देता है। धीरे न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टरों के उपयोग के माध्यम का उत्पादन किया। दोनों संश्लेषण और क्षय - घटना आवेशित कणों की फिक्सिंग के लिए परमाणु प्रतिक्रियाओं के विभिन्न प्रकार के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। उनमें से संभावना कणों कि टकराने के मापदंडों पर निर्भर करता है। इसी से यह संभावना इस तरह के एक विशेषता जुड़ा हुआ है, प्रतिक्रिया के पार अनुभाग - प्रभावी क्षेत्र है जो घटना के कणों के लिए एक लक्ष्य के रूप में कोर की विशेषता है और जिनमें से मूल्य कणों नाभिक में प्रवेश करने और बातचीत की संभावना का एक उपाय है। प्रतिक्रिया एक अशून्य स्पिन मूल्य के साथ कणों में भाग लिया है, तो खंड सीधे उनके उन्मुखीकरण पर निर्भर है। के बाद से भेजे कणों के पीछे पूरी तरह से अनियमित उन्मुख नहीं कर रहे हैं, और कम या ज्यादा व्यवस्थित ढंग से, सभी कणों ध्रुवीकृत कर रहे हैं। स्पिन उन्मुख के मात्रात्मक लक्षण वर्णन ध्रुवीकरण वेक्टर वर्णन करता है।

प्रतिक्रिया तंत्र

एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया क्या है? पहले से ही उल्लेख किया है, यह सरल प्रतिक्रियाओं की एक अनुक्रम है। घटना कण और कोर के साथ अपनी बातचीत का विवरण द्रब्यमान, आवेश, एक गतिज ऊर्जा पर निर्भर हैं। नाभिक है, जो जब एक टक्कर में उत्साहित हैं की स्वतंत्रता की डिग्री द्वारा निर्धारित इंटरेक्शन। इन सभी तंत्र पर नियंत्रण प्राप्त एक प्रक्रिया नियंत्रित परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में इस तरह के लिए अनुमति देता है।

प्रत्यक्ष प्रतिक्रियाओं

आवेशित कण है कि लक्ष्य नाभिक मारता है, बस इसे छू लेती है, तो टकराव की अवधि अभी भी परमाणु त्रिज्या दूरी पर काबू पाने के लिए आवश्यक है। यह परमाणु प्रतिक्रिया प्रत्यक्ष कहा जाता है। इस प्रकार के सभी प्रतिक्रियाओं के लिए एक आम लक्षण स्वतंत्रता की डिग्री की एक छोटी संख्या की शुरुआत है। इस प्रक्रिया में, के बाद पहली टक्कर कण अभी भी पर्याप्त ऊर्जा परमाणु आकर्षण काबू पाने के लिए है। उदाहरण के लिए, इस तरह के बातचीत, स्थिर न्यूट्रॉन बिखरने के रूप में, विनिमय चार्ज, और सीधे हैं। विशेषता में ऐसी प्रक्रियाओं का योगदान "कुल पार अनुभाग" काफी दुखी कहा जाता है। हालांकि, उत्पाद वितरण लाइन परमाणु प्रतिक्रिया गुजर बीम दिशा के कोण, के उत्सर्जन की संभावना निर्धारित करने के लिए क्वांटम संख्याओं चयनात्मकता आबादी वाले राज्यों और उनकी संरचना निर्धारित करने के लिए।

पूर्व संतुलन उत्सर्जन

कण पहली टक्कर के बाद परमाणु सहयोग के क्षेत्र को नहीं छोड़ता है, यह लगातार टकराव की एक झरना में शामिल किया जाएगा। यह वास्तव में वास्तव में क्या परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया कहा जाता है। नतीजतन, ऐसी स्थिति कणों की गतिज ऊर्जा गिरी के घटक भागों के बीच वितरित किया जाता है। नाभिक का बहुत ही राज्य धीरे-धीरे और अधिक जटिल हो जाएगा। कुछ nucleon या पूरे क्लस्टर (न्युक्लियोन के समूह) ऊर्जा ध्यान केंद्रित किया जा सकता है पर इस प्रक्रिया के दौरान यह नाभिक से एक nucleon की उत्सर्जन के लिए पर्याप्त है। इसके अलावा छूट एक सांख्यिकीय संतुलन और एक यौगिक नाभिक के गठन का परिणाम देगा।

श्रृंखला प्रतिक्रिया

एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया क्या है? उसके घटक भागों का यह क्रम। यानी कई लगातार एकल परमाणु आवेशित कणों की वजह से प्रतिक्रियाओं पिछले चरणों में प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में दिखाई देते हैं। क्या एक परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया कहा जाता है? उदाहरण के लिए, भारी नाभिक, जब कई विखंडन घटनाओं पिछले द्वारा प्राप्त द्वारा शुरू की विखंडन न्यूट्रॉन decays।

एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया की विशेषताएं

सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के अलावा यह व्यापक वितरण श्रृंखला प्राप्त किया। अप्रयुक्त कनेक्शन के साथ कण मुक्त कण या परमाणुओं की भूमिका को पूरा। इस प्रक्रिया में, परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया के रूप में, अपने पाठ्यक्रम की व्यवस्था न्यूट्रॉन जो कूलम्ब बाधा है और अवशोषण पर नाभिक उत्तेजित प्रदान करते हैं। मध्यम आवश्यक कण प्रकट होता है, यह बाद में परिवर्तनों, जो वाहक कणों की कमी के कारण श्रृंखला बँटवारा के लिए जारी रहेगा की एक श्रृंखला का कारण बनता है।

क्यों खो वाहक

वहाँ वाहक कण निरंतर श्रृंखला प्रतिक्रिया के नुकसान के लिए केवल दो कारण हैं। पहले माध्यमिक उत्सर्जन प्रक्रिया के बिना कणों के अवशोषण है। दूसरा - पदार्थ है कि श्रृंखला प्रक्रिया का समर्थन करता के दायरे के भीतर कणों छोड़कर।

प्रक्रिया के दो प्रकार

इकाई प्रत्येक अवधि श्रृंखला प्रतिक्रिया में केवल कण वाहक का जन्म होता है, तो यह प्रक्रिया unbranched कहा जा सकता है। यह एक बड़े पैमाने पर ऊर्जा की रिहाई के लिए नेतृत्व नहीं कर सकते हैं। कई वाहक कणों देखते हैं, तो यह एक branched प्रतिक्रिया कहा जाता है। शाखाओं के साथ एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया क्या है? एक माध्यमिक कणों के पिछले कार्य में प्राप्त श्रृंखला से पहले शुरू कर दिया जारी है, लेकिन दूसरों को नई प्रतिक्रियाओं है कि यह भी शाखा जाएगा पैदा करेगा। इस प्रक्रिया के साथ प्रतिस्पर्धा करेंगे प्रक्रियाओं टूटना करने के लिए नेतृत्व। जिसके परिणामस्वरूप स्थिति विशिष्ट महत्वपूर्ण और सीमांत घटना को जन्म दे देंगे। उदाहरण के लिए, अगर विशुद्ध रूप से नई जंजीरों से भी अधिक की निरंतरता, प्रतिक्रिया आत्म समर्थन असंभव है। यहां तक कि अगर उत्तेजित उसे कृत्रिम रूप से कणों के मध्यम वांछित संख्या में शुरू करने, प्रक्रिया अभी भी समय के साथ (आमतौर पर बहुत जल्दी) फीका करना होगा। नई चेन की संख्या टूट जाता है की संख्या पार हो जाएगी, तो चेन रिएक्शन सामग्री भर में फैल शुरू हो जाएगा।

गंभीर हालत

एक महत्वपूर्ण क्षेत्र बात उन्नत आत्मनिर्भर श्रृंखला प्रतिक्रिया और क्षेत्र में, जहां इस प्रतिक्रिया बिल्कुल संभव नहीं है की हालत राज्यों अलग है। यह पैरामीटर नया सर्किट की संख्या और संभव टूट जाता है की संख्या के बीच समानता की विशेषता है। कण-मुक्त वाहक गंभीर हालत की उपस्थिति के रूप में के रूप में एक सूची में मुख्य मद है "परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया की शर्तों।" इस हालत की उपलब्धि संभव कारकों की एक संख्या के द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। डिवाइडिंग भारी तत्व नाभिक केवल एक न्यूट्रॉन से उत्साहित है। इस प्रक्रिया का एक परिणाम के रूप में, परमाणु विखंडन के एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में, वहाँ और अधिक न्यूट्रॉन हैं। नतीजतन, इस प्रक्रिया प्रतिक्रिया जहां वाहक और न्यूट्रान में कार्य करेगा शाखाओं का उत्पादन हो सकता। इस मामले में जहां न्यूट्रॉन की दर विभाजन या प्रस्थान (हानि दर) के बिना कब्जा मुआवजा दिया जाएगा गति प्रजनन वाहक कणों में, श्रृंखला प्रतिक्रिया एक स्थिर मोड में आगे बढ़ेंगे। इस समीकरण गुणन कारक वर्णन करता है। मामले में यह ऊपर एकता के बराबर है। में परमाणु ऊर्जा परिचय के कारण नकारात्मक प्रतिक्रिया की ऊर्जा रिहाई की दर और गुणन कारक के बीच परमाणु प्रतिक्रियाओं के नियंत्रण महसूस किया जा सकता। इस अनुपात एक से अधिक है, तो प्रतिक्रिया तेजी से विकास होगा। अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया परमाणु हथियारों में इस्तेमाल किया।

ऊर्जा क्षेत्र में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया

रिएक्टर की प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं जो अपनी सक्रिय क्षेत्र में जगह ले की एक बड़ी संख्या से निर्धारित होता है। इन सभी को प्रभावित करती है प्रतिक्रियात्मकता के तथाकथित गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस तरह के एक परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया के रूप में ग्रेफाइट छड़, शीतलक या रिएक्टर और रिसाव प्रक्रिया की तीव्रता के यूरेनियम प्रतिक्रियात्मकता के तापमान में परिवर्तन, (ग्रेफाइट पर, शीतलक, यूरेनियम के लिए) तापमान गुणांक की विशेषता का प्रभाव। वहाँ भी बिजली की विशेषताओं का एक निर्भरता भाप मापदंडों के बैरोमीटर का संकेतक के अनुसार, है। रिएक्टर आवश्यक दूसरे में एक तत्व परिवर्तित करने में परमाणु प्रतिक्रिया बनाए रखने के लिए। एक पदार्थ है जो विभाजित और जो, एक परिणाम के रूप, विभाजन कोर के बाकी का कारण होगा प्राथमिक कणों के एक नंबर के क्षय से खुद को आवंटित करने में सक्षम है की उपस्थिति - इस के लिए यह ध्यान में परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया के प्रवाह की स्थिति लेने के लिए आवश्यक है। के रूप में इस तरह के एक पदार्थ अक्सर यूरेनियम -238, यूरेनियम -235, प्लूटोनियम -239 प्रयोग किया जाता है। परमाणु श्रृंखला के पारित होने के दौरान इन तत्वों में से प्रतिक्रिया आइसोटोप बिखर और दो या अधिक अन्य रासायनिक पदार्थों बनेगी। इस प्रक्रिया में, यह उत्सर्जित होता है तथाकथित "गामा" -rays, एक गहन ऊर्जा रिलीज, प्रतिक्रिया जारी रखने के लिए दो या तीन न्यूट्रॉन सक्षम कृत्यों का गठन कर रहे हैं। धीमी गति से और तेजी से न्यूट्रॉन के बीच अंतर है, क्योंकि परमाणु के नाभिक के क्रम में विघटित, इन कणों को एक निश्चित गति से उड़ान भरने चाहिए।