Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ядерное деление расщепляет тяжелое ядро, такое как уран или плутоний, на два более легких ядра, которые называются продуктами деления . Под выходом понимается доля продукта деления, произведенная за одно деление.

Урожайность можно разбить по:

  1. Индивидуальный изотоп
  2. Химический элемент, состоящий из нескольких изотопов с разным массовым числом, но с одинаковым атомным номером .
  3. Ядра заданного массового числа независимо от атомного номера . Известный как «выход цепи» , так как он представляет собой цепочку распада из бета - распада .

Выходы изотопов и элементов будут изменяться по мере того, как продукты деления подвергаются бета-распаду, тогда как выходы цепей не изменяются после завершения нейтронной эмиссии несколькими богатыми нейтронами начальными продуктами деления ( запаздывающими нейтронами ), при этом период полураспада измеряется в секундах.

Некоторые изотопы могут быть получены непосредственно путем деления, но не путем бета-распада, потому что потенциальный предшественник с атомным номером больше на единицу является стабильным и не распадается. Цепные выходы не учитывают эти «затененные» изотопы; однако они имеют очень низкий выход (менее одной миллионной от обычных продуктов деления), потому что они гораздо менее богаты нейтронами, чем исходные тяжелые ядра.

Выход обычно указывается в процентах на деление, так что общая сумма процентов выхода составляет 200%. Реже он указывается в процентах от всех продуктов деления, так что сумма процентов составляет 100%. Тройное деление , составляющее от 0,2% до 0,4% делений, также дает третье легкое ядро, такое как гелий-4 (90%) или тритий (7%).

Кривая зависимости массы от доходности [ править ]

Выход продуктов деления по массе для деления тепловыми нейтронами U-235, Pu-239, комбинации двух типов, типичных для современных ядерных энергетических реакторов, и U-233, используемого в ториевом цикле

Если построить график зависимости массы или мольного выхода продуктов деления от атомного номера осколков, то он будет иметь два пика: от циркония до палладия и от ксенона до неодима . Это связано с тем, что событие деления вызывает асимметричное расщепление ядра [1], поскольку ядра, близкие к магическим числам , более стабильны. [2]

Выход в зависимости от Z - это типичное распределение для деления урана . Обратите внимание, что в расчетах, использованных для построения этого графика, не учитывалась активация продуктов деления, и предполагалось, что деление происходит за один момент, а не за промежуток времени. На этой гистограмме показаны результаты для разного времени охлаждения (время после деления).

Выход в зависимости от Z. Цвета указывают на летучесть фторидов , что важно при ядерной переработке : синие элементы содержат летучие фториды или уже являются летучими; зеленые элементы не содержат летучих хлоридов; красные элементы не имеют ни того, ни другого, но сами элементы летучие при очень высоких температурах. Выход через 10 0,1,2,3 лет после деления , не считая более позднего захвата нейтронов , составляет 100%, а не 200%. Бета-распад Kr-85 → Rb , Sr-90 → Zr , Ru-106 → Pd , Sb-125 → Te , Cs-137 →Видны Ba , Ce-144 → Nd , Sm-151 → Eu , Eu-155 → Gd .

Из-за стабильности ядер с четным числом протонов и / или нейтронов кривая выхода по элементу не является гладкой кривой. Это имеет свойство чередоваться.

В общем, чем выше энергия состояния, в котором происходит ядерное деление, тем более вероятно симметричное деление, следовательно, по мере увеличения энергии нейтронов и / или энергии делящегося атома долина между двумя пиками становится более мелкой; например, кривая выхода по массе для Pu-239 имеет более мелкую впадину, чем наблюдаемая для U-235 , когда нейтроны являются тепловыми нейтронами . Кривые деления более поздних актинидов имеют тенденцию к еще более пологим долинам. В крайних случаях, таких как 259 Fm, виден только один пик.

Выход обычно выражается относительно количества делящихся ядер, а не количества ядер продуктов деления, то есть выходы должны в сумме составлять 200%.

В таблице в следующем разделе («Сортировка по выходу») приведены выходы для заметных радиоактивных (с периодом полураспада более одного года, плюс йод-131 ) продуктов деления и (немногих наиболее поглощающих) продуктов деления нейтронного яда от теплового нейтронное деление U-235 (типичное для ядерных энергетических реакторов), вычисленное из [1] [ постоянная мертвая связь ] .

Сумма урожайности в таблице составляет всего 45,5522%, в том числе 34,8401% с периодом полураспада более одного года:

Остаток и не включенные в список 54,4478% распадаются с периодом полураспада менее одного года на нерадиоактивные ядра.

Это делается до учета эффектов любого последующего захвата нейтронов, например:

  • 135 Xe захватывает нейтрон и становится почти стабильным 136 Xe, а не распадается до 135 Cs, который является радиоактивным с периодом полураспада 2,3 миллиона лет
  • Нерадиоактивный 133 Cs захватывает нейтрон и превращается в 134 Cs, который является радиоактивным с периодом полураспада 2 года
  • Многие продукты деления с массой 147 или больше, такие как 147 Pm , 149 Sm , 151 Sm и 155 Eu, имеют значительные поперечные сечения для захвата нейтронов, так что один тяжелый атом продукта деления может подвергаться многократным последовательным захватам нейтронов.

Помимо продуктов деления, существуют другие типы радиоактивных продуктов.

  • плутоний, содержащий 238 Pu , 239 Pu , 240 Pu , 241 Pu и 242 Pu ,
  • второстепенные актиниды, включая 237 Np , 241 Am , 243 Am , изотопы кюрия и, возможно, калифорний
  • переработанный уран, содержащий 236 U и другие изотопы
  • тритий
  • продукты активации захвата нейтронов реактором, конструкцией бомбы или окружающей средой

Продукты деления от U-235 [ править ]

Выход через 10 0,1,2,3 лет после деления , вероятно, Pu-239, а не U-235, потому что левый горб смещен вправо, не учитывая более поздний захват нейтронов , доля 100%, а не 200%. Бета-распад Kr-85 → Rb , Sr-90 → Zr , Ru-106 → Pd , Sb-125 → Te , Cs-137 → Ba , Ce-144 → Nd , Sm-151 → Eu , Eu-155 → Gd видимый .

Совокупный выход деления [ править ]

Кумулятивные выходы деления дают количество нуклидов, образовавшихся либо непосредственно при делении, либо в результате распада других нуклидов.

Выход через 10 0,1,2,3 лет после деления , вероятно, Pu-239, а не U-235, потому что левый горб смещен вправо, не учитывая более поздний захват нейтронов , доля 100%, а не 200%. Бета-распад Kr-85 → Rb , Sr-90 → Zr , Ru-106 → Pd , Sb-125 → Te , Cs-137 → Ba , Ce-144 → Nd , Sm-151 → Eu , Eu-155 → Gd видимый .

Упорядочено по массовому числу [ править ]

Периоды полураспада, моды распада и ветвящиеся фракции [ править ]



Упорядочено по сечению поглощения нейтронов тепловых нейтронов [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "выход деления" . Архивировано из оригинала на 2007-05-28 . Проверено 10 июня 2007 .
  2. ^ Möller, P; Madland, DG; Sierk, AJ; Ивамото, А (15 февраля 2001 г.). «Режимы деления ядер и асимметрии масс осколков в пятимерном деформационном пространстве» . Природа . 409 (6822): 785–790. Bibcode : 2001Natur.409..785M . DOI : 10.1038 / 35057204 . PMID 11236985 . S2CID 9754793 .  
  3. ^ Пуркаястха, Британская Колумбия, и Г. Р. Мартин. «Выходы 129I при естественном и нейтронно-индуцированном делении урана». Канадский химический журнал 34.3 (1956): 293-300.
  4. ^ а б «Кумулятивные выходы деления» . www-nds.iaea.org . МАГАТЭ . Проверено 11 ноября +2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СПРАВОЧНИК ПО ЯДЕРНЫМ ДАННЫМ ДЛЯ ГАРАНТИЙ: РАСШИРЕНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ, АВГУСТ 2008 г.
  • Живая диаграмма нуклидов - цветная карта выходов МАГАТЭ и подробные данные при нажатии на нуклид.