Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Массовые выходы продуктов деления при делении тепловыми нейтронами U-235 , Pu-239 , комбинации двух типов, типичных для современных ядерных энергетических реакторов, и U-233, используемого в ториевом цикле .

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 10 миллионов делений (см. Ниже).

Продукты [ править ]

Самый распространенный процесс ядерного деления - это «бинарное деление». Он производит два заряженных асимметричных продукта деления с максимально вероятными заряженными продуктами с массовыми числами 95 ± 15 и 135 ± 15. 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 доступной для реакции больше энергии. Вторыми по распространенности частицами, образующимися при тройном делении, являются тритоны (ядра трития ), которые составляют 7% от общего количества мелких осколков, а на третьем месте - гелий-6.ядра (которые распадаются с периодом полураспада около 0,8 секунды до лития-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 по размерам на частицы, полученные в результате двойного деления.

Энергия продукта [ править ]

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 [ править ]

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 [ править ]

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 [ править ]

Еще более редкий процесс деления, происходящий примерно в 1 из 1000 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 формой четверного деления, по-видимому, являются две большие частицы и две альфа-частицы (а не одна альфа, наиболее распространенная форма тройного деления).[4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ https://web-docs.gsi.de/~wolle/FISSION/ternary/ternary.html Дробное тройное деление как функция различных Z и A в делящихся изотопах.
  2. ^ [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)
  3. ^ Альбенезиус Л. Эдвард, Хортон Дж. Генри, Келли Гарольд М., Сент-Джон Дэниел С. и Ондрейцин Роберт С. «Открытие, что ядерное деление производит тритий» (PDF) . WSRC-Ms-2000-00061 : 127–132.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  4. ^ Gönnenwein, F. (5 апреля 2004). «Тройное и четвертичное деление» . Ядерная физика . 734 : 213–2016. Bibcode : 2004NuPhA.734..213G . doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2004.01.037 - через Elsevier Science Direct.