Тройное деление - это сравнительно редкий (от 0,2 до 0,4% случаев) тип ядерного деления, при котором образуются три заряженных продукта , а не два. Как и в других процессах ядерного деления, при тройном делении образуются другие незаряженные частицы, такие как множественные нейтроны и гамма-лучи .
Тройное деление может происходить во время нейтронно-индуцированного деления или при спонтанном делении (тип радиоактивного распада). При спонтанном делении происходит примерно на 25% больше тройного деления по сравнению с той же системой деления, образованной после захвата тепловых нейтронов [1], что свидетельствует о том, что эти процессы остаются физически немного разными даже после поглощения нейтрона, возможно, из-за дополнительной энергии, присутствующей в система ядерных реакций деления под действием тепловых нейтронов.
Также известно четвертичное деление, 1 на 1000 миллионов делений (см. Ниже).
Продукты
Самый распространенный процесс ядерного деления - это «бинарное деление». Он производит два заряженных асимметричных продукта деления с максимально вероятным заряженным продуктом с атомной массой 95 ± 15 и 135 ± 15 u . Однако в этом обычном делении больших ядер бинарный процесс происходит просто потому, что он наиболее энергетически вероятен.
В любом случае от 2 до 4 делений на 1000 ядер в ядерном реакторе альтернативный процесс тройного деления дает три положительно заряженных осколка (плюс нейтроны, которые не заряжены и не учитываются в этом подсчете). Самый мелкий из заряженных продуктов может варьироваться от такого маленького заряда и массы, как одиночный протон (Z = 1), до такого большого фрагмента, как ядро аргона (Z = 18).
Хотя частицы размером с ядра аргона могут образовываться в виде меньшего (третьего) заряженного продукта в обычном тройном делении, наиболее распространенными небольшими фрагментами тройного деления являются ядра гелия-4, которые составляют около 90% продуктов малых фрагментов. Этот высокий уровень связан со стабильностью (высокой энергией связи) альфа-частицы , которая делает больше энергии доступной для реакции. Вторыми по распространенности частицами, образующимися при тройном делении, являются тритоны (ядра трития ), которые составляют 7% от общего количества мелких осколков, а третьим по величине являются ядра гелия-6 (которые распадаются примерно за 0,8 секунды до литиевых частиц). 6). Протоны и более крупные ядра составляют небольшую часть (<2%), которая составляет остаток от мелких заряженных продуктов. Две более крупные заряженные частицы в результате тройного деления, особенно когда образуются альфа-частицы, очень похожи по распределению размеров на частицы, полученные в результате двойного деления.
Энергия продукта
Энергия третьего, гораздо меньшего по размеру продукта обычно находится в диапазоне от 10 до 20 МэВ. В соответствии с их происхождением, альфа-частицы, образованные тройным делением, обычно имеют среднюю энергию около ~ 16 МэВ (такие большие энергии никогда не наблюдаются при альфа-распаде). Поскольку они обычно имеют значительно большую энергию, чем альфа-частицы с энергией ~ 5 МэВ от альфа-распада , их соответственно называют « альфа-частицами дальнего действия » (имея в виду их более длительный диапазон в воздухе или других средах).
Два других более крупных осколка уносят в своей кинетической энергии остаток кинетической энергии деления (обычно составляет ~ 170 МэВ при делении тяжелых элементов), которая не проявляется как кинетическая энергия 10-20 МэВ, уносимая третьим меньшим продуктом. . Таким образом, более крупные осколки при тройном делении каждый менее энергичны, на типичные 5-10 МэВ, чем они видны при двойном делении.
Важность
Хотя тройной процесс деления менее распространен, чем бинарный процесс, он все же приводит к значительному накоплению газообразных гелия-4 и трития в топливных стержнях современных ядерных реакторов. [2] Это явление было впервые обнаружено в 1957 году в окрестностях Национальной лаборатории Саванна-Ривер . [3]
Истинное тройное деление
Очень редкий тип процесса тройного деления иногда называют «истинным тройным делением». Он производит три заряженных фрагмента почти одинакового размера (Z ~ 30), но происходит только примерно в 1 из 100 миллионов делений. В этом типе деления ядра-продукты делят энергию деления на три почти равные части и имеют кинетическую энергию ~ 60 МэВ.
Четвертичное деление
Еще более редкий процесс деления, происходящий примерно в 1 из 10 миллионов делений, - это четвертичное деление. Это аналогично тройному делению, за исключением того, что видны четыре заряженных продукта. Обычно две из них являются легкими частицами, причем наиболее распространенной модой четвертичного деления является, по-видимому, две большие частицы и две альфа-частицы (а не одна альфа, наиболее распространенная мода тройного деления). [4]
Рекомендации
- ^ https://web-docs.gsi.de/~wolle/FISSION/ternary/ternary.html Дробное тройное деление как функция различных Z и A в делящихся изотопах.
- ^ [1] Сравнительное исследование испускания тройных частиц в 243-Cm (nth, f) и 244-Cm (SF). S. Vermote, et al. в кн. Динамические аспекты деления ядер: материалы 6-й Международной конференции. Эд. Дж. Климан, М. Г. Иткис, С. Гмуца. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Сингапур. (2008)
- ^ Открытие, что ядерное деление производит тритий Эдвард Л. Альбенезиус, Дж. Генри Хортон, Гарольд М. Келли, Дэниел С. Сент-Джон и Роберт С. Ондрейцин
- ^ Тройное и четвертичное деление