Rozszczepienie jądra.
Pierwsze obserwacje, które naprowadziły naukowców na trop tej reakcji miały miejsce w latach trzydziestych, podczas badań wychwytu neutronu przez ciężkie jądra. W stanie końcowym tych reakcji, oprócz pierwiastków z odpowiednich szeregów promieniotwórczych zaobserwowano też znacznie lżejsze jądra (należące do części środkowej układu okresowego).
Cały proces wygląda następująco. Najpierw neutron zostaje pochłonięty przez jądro. Zostaje uformowane nowe jądro ( o liczbie neutronów większej o jeden). Jest ono silnie wzbudzone, w związku z czym następuje emisja fotonów gamma. Nowe jądro jest silnie zdeformowane (jego postać silnie odbiega od kuli), przypomina nieco wydłużoną kroplę cieczy. Podczas powolnego odkształcania jądro, które wcześniej było sferyczne musi zwiększyć swoją powierzchnię, wiąże się to z wykonaniem pracy przeciw siłom napięcia powierzchniowego ( dla ciężkich jąder możemy oddziaływania wewnętrzne przybliżyć modelem kropli cieczy [1][3]). Rośnie wtedy energia potencjalna układu. Siły oddziaływania kulombowskiego (oddziaływań protonów) wykonują pracę (protony zwiększają średnią odległość), zmniejszając energię potencjalną. Jednak sumarycznie energia potencjalna wzrasta, osiągając maksymalnie wartość większą o około MeV większą od początkowej (dla jądra sferycznego). Dalsza deformacja prowadzi do powstania przewężenia kropli i utworzenia się dwóch jąder o podobnej masie. Nie utrzymuje ich energia powierzchniowa ani objętościowa. Odległość pomiędzy nimi jest większa niż zasięg sił jądrowych (są to oddziaływania krótkozasięgowe [1][3][4]). Jądra odpychają się elektrostatycznie aż do osiągnięcia pełnych energii kinetycznych. W wyniku rozszczepienia energia układu zmniejsza się o około 200 MeV ( wyniku zmniejszenia potencjału kulombowskiego). Większa część energii jest zamieniana na energię kinetyczną odrzutu jąder. Jądra powstałe w wyniku rozszczepienia miałyby nadmiar neutronów (w ciężkich jądrach stosunek liczby neutronów do protonów jest dużo większy niż w jądrach lekkich, gdyż muszą one równoważyć siłami jądrowymi oddziaływania kulombowskie protonów). W związku z tym uwalniane są neutrony (tzw. neutrony natychmiastowe). Nie usuwa to całkowicie nadmiaru neutronów, więc następują przemiany beta - (przemiana neutronu w proton z emisją elektronu i antyneutrina) lub też (rzadziej) spontaniczna emisja neutronu.
Neutrony emitowane podczas rozszczepienia mogą inicjować kolejne procesy rozszczepienia. Ponieważ dla neutronów wolnych ( o mniejszej energii kinetycznej) jest większe prawdopodobieństwo inicjacji rozszczepienia, to w elektrowniach jądrowych stosuje się specjalne moderatory, substancje te rozpraszają neutrony, spowalniając je do pożądanej energii[1].
Rys 1 Schemat rozszczepienia uranu[5]
Powrót do strony głównej
