Радиоактивен уран 235 92. Характеристики на основните естествени и изкуствени радионуклиди

Деленето на урановите ядра е открито през 1938 г. от немските учени О. Хан и Ф. Щрасман. Те успяха да установят, че когато урановите ядра се бомбардират с неутрони, се образуват елементи от средната част периодичната таблица: барий, криптон и др. Правилното тълкуване на този факт е дадено от австрийския физик Л. Майтнер и английски физикО. Фриш. Те обясняват появата на тези елементи с разпадането на уранови ядра, които улавят неутрон на две приблизително равни части. Това явление се нарича ядрено делене, а получените ядра се наричат ​​​​фрагменти на делене.

Вижте също

1. Василиев А. Деление на уран: от Клапрот до Хан // Quantum. - 2001. - № 4. - С. 20-21,30.

Капков модел на ядрото

Тази реакция на делене може да се обясни въз основа на капковия модел на ядрото. В този модел ядрото се разглежда като капка електрически зареден несвиваем флуид. В допълнение към ядрените сили, действащи между всички нуклони на ядрото, протоните изпитват допълнително електростатично отблъскване, в резултат на което се намират в периферията на ядрото. В невъзбудено състояние силите на електростатично отблъскване се компенсират, така че ядрото има сферична форма (фиг. 1, а).

След като ядрото \(~^(235)_(92)U\) улови неутрон, се образува междинно ядро ​​\(~(^(236)_(92)U)^*\), което е във възбуден състояние. В този случай неутронната енергия се разпределя равномерно между всички нуклони, а самото междинно ядро ​​се деформира и започва да вибрира. Ако възбуждането е малко, тогава ядрото (фиг. 1, b), освобождавайки се от излишната енергия чрез излъчване γ -квант или неутрон, връща се в стабилно състояние. Ако енергията на възбуждане е достатъчно висока, тогава деформацията на сърцевината по време на вибрации може да бъде толкова голяма, че в нея се образува талия (фиг. 1, c), подобна на талията между две части на бифуркираща капка течност. Ядрените сили, действащи в тясна талия, вече не могат да издържат на значителната сила на Кулон на отблъскване на части от ядрото. Талията се счупва, а сърцевината се разпада на два „фрагмента“ (фиг. 1, г), които излитат в противоположни посоки.

uran.swfФлаш: делене на уран Увеличете Флаш Фиг. 2.

Понастоящем са известни около 100 различни изотопа с масови числа от около 90 до 145, получени в резултат на деленето на това ядро. Две типични реакции на делене на това ядро ​​са:

\(~^(235)_(92)U + \ ^1_0n \ ^(\nearrow)_(\searrow) \ \begin(matrix) ^(144)_(56)Ba + \ ^(89)_( 36)Kr + \ 3^1_0n \\ ^(140)_(54)Xe + \ ^(94)_(38)Sr + \ 2^1_0n \край (матрица)\) .

Имайте предвид, че ядреното делене, инициирано от неутрон, произвежда нови неутрони, които могат да предизвикат реакции на делене в други ядра. Продуктите на делене на ядрата на уран-235 могат да бъдат и други изотопи на барий, ксенон, стронций, рубидий и др.

Когато ядрата на тежките атоми се делят (\(~^(235)_(92)U\)), се отделя много голяма енергия - около 200 MeV по време на деленето на всяко ядро. Около 80% от тази енергия се освобождава като кинетична енергия на фрагменти; останалите 20% идват от енергия радиоактивно излъчванефрагменти и кинетична енергия на незабавни неутрони.

Оценка на енергията, освободена по време на ядрено делене, може да се направи, като се използва специфичната енергия на свързване на нуклоните в ядрото. Специфична енергия на свързване на нуклони в ядра с масово число А≈ 240 от порядъка на 7,6 MeV/нуклон, докато в ядра с масови числа А= 90 – 145 специфичната енергия е приблизително 8,5 MeV/нуклон. Следователно, деленето на ураново ядро ​​освобождава енергия от порядъка на 0,9 MeV/нуклон, или приблизително 210 MeV на уранов атом. Пълното делене на всички ядра, съдържащи се в 1 g уран, освобождава същата енергия като изгарянето на 3 тона въглища или 2,5 тона нефт.

Вижте също

1. Варламов А.А. Капков модел на ядрото //Quantum. - 1986. - № 5. - С. 23-24

Верижна реакция

Верижна реакция - ядрена реакция, при който частиците, предизвикващи реакцията, се образуват като продукти на тази реакция.

Когато ядрото на уран-235 се делене, което е причинено от сблъсък с неутрон, се освобождават 2 или 3 неутрона. При благоприятни условиятези неутрони могат да ударят други уранови ядра и да предизвикат тяхното делене. На този етап ще се появят от 4 до 9 неутрона, способни да предизвикат нови разпади на уранови ядра и т.н. Такъв лавинообразен процес се нарича верижна реакция. Диаграма на развитието на верижна реакция на делене на уранови ядра е показана на фиг. 3.

реакция.swfСветкавица: верижна реакцияУвеличете светкавица Фиг. 4.

Уранът се среща в природата под формата на два изотопа \[~^(238)_(92)U\] (99,3%) и \(~^(235)_(92)U\) (0,7%). Когато са бомбардирани от неутрони, ядрата на двата изотопа могат да се разделят на два фрагмента. В този случай реакцията на делене \(~^(235)_(92)U\) протича най-интензивно с бавни (топлинни) неутрони, докато ядрата \(~^(238)_(92)U\) реагират делящи се само с бързи неутронис енергия около 1 MeV. В противен случай енергията на възбуждане на получените ядра \(~^(239)_(92)U\) се оказва недостатъчна за делене и тогава вместо делене възникват ядрени реакции:

\(~^(238)_(92)U + \ ^1_0n \to \ ^(239)_(92)U \to \ ^(239)_(93)Np + \ ^0_(-1)e\ ) .

Изотоп на уран \(~^(238)_(92)U\) β -радиоактивен, полуживот 23 минути. Изотопът нептуний \(~^(239)_(93)Np\) също е радиоактивен, с период на полуразпад от около 2 дни.

\(~^(239)_(93)Np \to \ ^(239)_(94)Pu + \ ^0_(-1)e\) .

Плутониевият изотоп \(~^(239)_(94)Np\) е относително стабилен, с период на полуразпад от 24 000 години. Най-важното свойство на плутония е, че той се деля под въздействието на неутрони по същия начин като \(~^(235)_(92)U\). Следователно с помощта на \(~^(239)_(94)Np\) може да се извърши верижна реакция.

Диаграмата на верижната реакция, обсъдена по-горе, представлява идеален случай. В реални условия не всички неутрони, произведени по време на делене, участват в деленето на други ядра. Някои от тях се улавят от неделящи се ядра на чужди атоми, други излитат от урана (изтичане на неутрони).

Следователно верижна реакция на делене на тежки ядра не винаги възниква и не за всяка маса на уран.

Коефициент на размножаване на неутрони

Развитието на верижна реакция се характеризира с така наречения коефициент на размножаване на неутрони ДА СЕ, което се измерва чрез съотношението на числото н i неутрони, причиняващи делене на ядрата на вещество на един от етапите на реакцията, до броя н i-1 неутрони, които са причинили делене на предишния етап на реакцията:

\(~K = \dfrac(N_i)(N_(i - 1))\) .

Коефициентът на възпроизвеждане зависи от редица фактори, по-специално от естеството и количеството на делящия се материал, от геометрична формаобема, който заема. Същото количество от дадено вещество има различен смисъл ДА СЕ. ДА СЕмаксимум, ако веществото има сферична форма, тъй като в този случай загубата на незабавни неутрони през повърхността ще бъде минимална.

Масата на делящия се материал, в който протича верижна реакция с коефициент на умножение ДА СЕ= 1 се нарича критична маса. В малките парчета уран повечето неутрони излитат, без да удрят нито едно ядро.

Стойността на критичната маса се определя от геометрията на физическата система, нейната структура и външна среда. Така за топка от чист уран \(~^(235)_(92)U\) критичната маса е 47 kg (топка с диаметър 17 cm). Критичната маса на урана може да бъде намалена многократно с помощта на така наречените неутронни забавители. Факт е, че неутроните, произведени по време на разпадането на уранови ядра, имат твърде високи скорости и вероятността за улавяне на бавни неутрони от ядра на уран-235 е стотици пъти по-голяма от бързите. Най-добрият модератор на неутрони е тежката вода D 2 O. При взаимодействие с неутрони самата обикновена вода се превръща в тежка вода.

Графитът, чиито ядра не абсорбират неутрони, също е добър модератор. По време на еластично взаимодействие с деутериеви или въглеродни ядра, неутроните се забавят до топлинни скорости.

Използването на неутронни модератори и специална берилиева обвивка, която отразява неутроните, позволява намаляване на критичната маса до 250 g.

Със скоростта на умножение ДА СЕ= 1 броят на делящите се ядра се поддържа на постоянно ниво. Този режим се осигурява в ядрени реактори.

Ако масата на ядреното гориво е по-малка от критичната маса, тогава коефициентът на умножение ДА СЕ < 1; каждое новое поколение вызывает все меньшее и меньшее число делений, и реакция без внешнего источника нейтронов быстро затухает.

Ако масата на ядреното гориво е по-голяма от критичната маса, тогава коефициентът на умножение ДА СЕ> 1 и всяко ново поколение неутрони причинява всичко по-голям бройдивизии. Верижната реакция нараства лавинообразно и има характер на експлозия, съпроводена с огромно освобождаване на енергия и повишаване на температурата заобикаляща средадо няколко милиона градуса. Този вид верижна реакция възниква, когато избухне атомна бомба.

Ядрена бомба

В нормално състояние ядрената бомба не експлодира, тъй като ядреният заряд в нея е разделен на няколко малки части от прегради, които поглъщат продуктите от разпада на урана - неутрони. Ядрената верижна реакция, която причинява ядрен взрив, не може да се поддържа при такива условия. Въпреки това, ако фрагменти от ядрен заряд се комбинират заедно, тяхната обща маса ще стане достатъчна, за да започне да се развива верижна реакция на делене на уран. В резултат на това се случва ядрен взрив. Освен това, мощността на експлозията, развита от сравнително малка ядрена бомба, е еквивалентна на мощността, освободена по време на експлозията на милиони и милиарди тонове TNT.

Ориз. 5. Атомна бомба

(β −)
235 Np()
239Pu()

Спин и четност на ядрото 7/2 − Канал за разпад Енергия на разпад α разпадане 4,6783(7) MeV 20 Ne, 25 Ne, 28 Mg

За разлика от другия, най-често срещан изотоп на урана 238 U, при 235 U е възможна самоподдържаща се ядрена верижна реакция. Следователно този изотоп се използва като гориво в ядрени реактори, както и в ядрени оръжия.

Образуване и разпадане

Уран-235 се образува в резултат на следните разпадания:

$\backslash mathrm(^(235)\_(91)Pa)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; +\; e^-\; +\; \backslash bar(\backslash nu)\_e;$ $\backslash mathrm(^(235)\_(93)Np)\; +\; e^-\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; +\; \backslash bar(\backslash nu)\_e;$ $\backslash mathrm(^(239)\_(94)Pu)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; +\; \backslash mathrm(^(4)\_(2)He).$

Разпадането на уран-235 протича в следните посоки:

$\backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(231)\_(90)Th)\; +\; \backslash mathrm(^(4)\_(2)He);$ $\backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(215)\_(82)Pb)\; +\; \backslash mathrm(^(20)\_(10)Ne);$ $\backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(210)\_(82)Pb)\; +\; \backslash mathrm(^(25)\_(10)Ne);$ $\backslash mathrm(^(235)\_(92)U)\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm(^(207)\_(80)Hg)\; +\; \backslash mathrm(^(28)\_(12)Mg).$

Принудителна делба

В продуктите на делене на уран-235 са открити около 300 изотопа на различни елементи: от =30 (цинк) до Z=64 (гадолиний). Кривата на относителния добив на изотопи, образувани по време на облъчване на уран-235 с бавни неутрони върху масовото число, е симетрична и наподобява буквата "М" по форма. Двата изразени максимума на тази крива съответстват на масови числа 95 и 134, а минимумът се среща в диапазона от масови числа от 110 до 125. По този начин деленето на уран на фрагменти с еднаква маса (с масови числа 115-119) се случва с по-малка вероятност от асиметричното делене.Тази тенденция се наблюдава при всички делящи се изотопи и не е свързана с някакви индивидуални свойства на ядрата или частиците, а е присъща на механизма на самото ядрено делене. Асиметрията обаче намалява с увеличаване на енергията на възбуждане на делящото се ядро ​​и когато енергията на неутрона е повече от 100 MeV, масовото разпределение на фрагментите на делене има един максимум, съответстващ на симетричното делене на ядрото. Фрагментите, образувани по време на деленето на ураново ядро, от своя страна са радиоактивни и претърпяват верига от β-разпади, по време на които постепенно се освобождава допълнителна енергия за дълго време. Средната енергия, освободена при разпадането на едно ядро ​​на уран-235, като се вземе предвид разпадането на фрагменти, е приблизително 202,5 ​​MeV = 3,244·10 −11 J, или 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg.

Ядреното делене е само един от многото процеси, възможни при взаимодействието на неутрони с ядра; той е в основата на работата на всеки ядрен реактор.

Верижна ядрена реакция

При разпадането на едно ядро ​​235 U обикновено се излъчват от 1 до 8 (средно 2,416) свободни неутрона. Всеки неутрон, произведен по време на разпадането на ядрото 235 U, подложен на взаимодействие с друго ядро ​​235 U, може да причини ново събитие на разпадане, това явление се нарича верижна реакция на ядрено делене.

Хипотетично броят на неутроните от второ поколение (след втория етап на ядрен разпад) може да надхвърли 3² = 9. С всеки следващ етап от реакцията на делене броят на произведените неутрони може да нараства като лавина. При реални условия свободните неутрони може да не генерират ново събитие на делене, напускайки пробата преди да уловят 235 U или да бъдат уловени или от самия изотоп 235 U с трансформацията му в 236 U, или от други материали (например 238 U, или получените фрагменти от ядрено делене, като 149 Sm или 135 Xe).

В реални условия постигането на критично състояние на урана не е толкова лесно, тъй като редица фактори влияят върху хода на реакцията. Например естественият уран се състои само от 0,72% 235 U, 99,2745% е 238 U, който абсорбира неутрони, произведени по време на деленето на ядра 235 U. Това води до факта, че в естествения уран верижната реакция на делене изчезва много бързо. Непрекъсната верижна реакция на делене може да се извърши по няколко основни начина:

• Увеличете обема на пробата (за уран, изолиран от руда, е възможно да се постигне критична маса чрез увеличаване на обема);
• Извършете изотопно разделяне чрез увеличаване на концентрацията на 235 U в пробата;
• Намалете загубата на свободни неутрони през повърхността на пробата чрез използване на различни видове рефлектори;
• Използвайте вещество за забавяне на неутрони, за да увеличите концентрацията на топлинни неутрони.

Изомери

• Излишна маса: 40 920,6 (1,8) keV
• Енергия на възбуждане: 76,5(4) eV
• Време на полуразпад: 26 мин
• Ядрено въртене и паритет: 1/2 +

Разлагането на изомерното състояние става чрез изомерен преход към основното състояние.

Приложение

• Уран-235 се използва като гориво за ядрени реактори, в които управляванаверижна реакция на ядрено делене;
• Уран с висока степенобогатяването се използва за създаване на ядрени оръжия. В този случай, за да се освободи голямо количество енергия (експлозия), неконтролируемаядрена верижна реакция.

Вижте също

Напишете отзив за статията "Уран-235"

Бележки

1. Г. Ауди, А.Х. Wapstra и C. Thibault (2003). "". Ядрена физика А 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode:.
2. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). "". Ядрена физика А 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode:.
3. Хофман К.- 2-ро изд. изтрити - Л.: Химия, 1987. - С. 130. - 232 с. - 50 000 копия.
5. Фиалков Ю. Я.Приложение на изотопите в химията и химическа индустрия. - Киев: Техника, 1975. - С. 87. - 240 с. - 2000 екземпляра.
6. . Kaye & Laby онлайн. .
7. Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бат Г. А.Основи на теорията и методите за изчисляване на ядрени енергийни реактори. - М.: Енергоатомиздат, 1982. - С. 512.

По-лесно: уран-234	Уран-235 е изотоп на уран	По-тежки: уран-236
Изотопи на елементи · Нуклидна таблица

Откъс, характеризиращ уран-235

Милорадович, който каза, че не иска да знае нищо за икономически делаотряд, който никога не можеше да бъде открит, когато беше необходимо, „chevalier sans peur et sans reproche“ [„рицар без страх и упрек“], както той се наричаше, и нетърпелив да говори с французите, изпрати пратеници с искане за предаване и пропиля време и не изпълни това, което му беше наредено.
„Давам ви тази колона“, каза той, приближавайки се до войските и сочейки кавалеристите към французите. И кавалеристите на слаби, парцаливи, едва движещи се коне, подтиквайки ги с шпори и саби, в тръс, след голямо усилие, се приближиха до дарената колона, тоест до тълпа от измръзнали, изтръпнали и гладни французи; и дарената колона хвърли оръжието и се предаде, което отдавна искаше.
В Красное те взеха двадесет и шест хиляди пленници, стотици оръдия, някаква пръчка, която се наричаше маршалска палка, и те спореха кой се е отличил там и бяха доволни от това, но много съжаляваха, че го направиха не вземете Наполеон или поне някакъв герой, маршал, и се упрекнаха един друг и особено Кутузов за това.
Тези хора, увлечени от своите страсти, бяха слепи изпълнители само на най-тъжния закон на необходимостта; но те се смятаха за герои и смятаха, че това, което направиха, беше най-достойното и благородно нещо. Те обвиниха Кутузов и казаха, че от самото начало на кампанията той им е попречил да победят Наполеон, че той мисли само за задоволяване на страстите си и не иска да напусне ленените фабрики, защото там е спокоен; че той спря движението близо до Красни само защото, след като научи за присъствието на Наполеон, той беше напълно изгубен; че може да се предположи, че е в заговор с Наполеон, че е подкупен от него, [Бележки на Уилсън. (Бележка на Л.Н. Толстой.) ] и т.н., и т.н.
Не само съвременниците, увлечени от страстите, казват това, но потомството и историята признават Наполеон за велик, а Кутузов: чужденците - за хитър, развратен, слаб стар придворец; Руснаци - нещо неопределимо - някаква кукла, полезна само заради руското си име...

В 12 и 13 Кутузов беше директно обвинен за грешки. Императорът беше недоволен от него. А в историята, написана наскоро по най-висша заповед, се казва, че Кутузов бил хитър придворен лъжец, който се страхувал от името на Наполеон и с грешките си при Красное и при Березина лишил руските войски от слава - пълна победа над французите. [Историята на Богданович през 1812 г.: характеристики на Кутузов и разсъждения за незадоволителните резултати от битките при Красненски. (Бележка на Л.Н. Толстой.) ]
Това не е съдбата на велики хора, не grand homme, които руският ум не признава, а съдбата на онези редки, винаги самотни хора, които, разбирайки волята на Провидението, подчиняват личната си воля на него. Омразата и презрението на тълпата наказва тези хора за тяхното прозрение във висшите закони.
За руските историци - странно и страшно е да се каже - Наполеон е най-незначителният инструмент на историята - никога и никъде, дори в изгнание, който не е показал човешко достойнство - Наполеон е обект на възхищение и наслада; той е велик. Кутузов, човекът, който от началото до края на своята дейност през 1812 г., от Бородин до Вилна, без да промени нито едно действие или дума, показва изключителен пример в историята на саможертва и съзнание в настоящето за бъдещото значение на събитието, – Кутузов им изглежда като нещо неясно и жалко, а когато говорят за Кутузов и 12-та година, винаги сякаш малко се срамуват.
Междувременно е трудно да си представим историческа личност, чиято дейност би била толкова неизменно постоянно насочена към една и съща цел. Трудно е да си представим по-достойна и по-съобразена с волята на целия народ цел. Още по-трудно е да се намери друг пример в историята, когато целта, която една историческа личност си е поставила, би била така напълно постигната, както целта, към която са насочени всички дейности на Кутузов през 1812 г.
Кутузов никога не говори за четиридесетте века, които гледат от пирамидите, за жертвите, които прави за отечеството, за това, което възнамерява да направи или е направил: той изобщо не каза нищо за себе си, не играеше никаква роля , винаги изглеждаше най-простият и обикновен човек и казваше най-простите и обикновени неща. Той пишеше писма до дъщерите си и до мен Стаел, четеше романи, обичаше компанията на красиви жени, шегуваше се с генерали, офицери и войници и никога не противоречи на онези хора, които искаха да му докажат нещо. Когато граф Растопчин на Яузкия мост се приближи до Кутузов с лични упреци за това кой е виновен за смъртта на Москва и каза: „Как обещахте да не напускате Москва без бой?“ - Кутузов отговори: „Няма да напусна Москва без битка“, въпреки факта, че Москва вече беше изоставена. Когато Аракчеев, който дойде при него от суверена, каза, че Ермолов трябва да бъде назначен за началник на артилерията, Кутузов отговори: „Да, аз току-що казах това“, въпреки че минута по-късно каза нещо съвсем различно. Какво го интересуваше него, единствения, който тогава разбираше целия огромен смисъл на събитието, сред заобикалящата го глупава тълпа, какво го интересуваше дали граф Ростопчин приписва бедствието на столицата на себе си или на него? Още по-малко можеше да се интересува кой ще бъде назначен за началник на артилерията.
Не само в тези случаи, но постоянно това старецдостигнал чрез житейски опит до убеждението, че мислите и думите, които служат за техен израз, не са двигатели на хората, той изрече напълно безсмислени думи - първите, които му хрумнаха.
Но същият този човек, който толкова пренебрегваше думите си, нито веднъж през цялата си дейност не произнесе нито една дума, която да не е в съответствие с единствената цел, към която се стреми през цялата война. Очевидно неволно, с тежка увереност, че няма да го разберат, той многократно изказва мислите си в най-различни обстоятелства. Започвайки от битката при Бородино, от която започва раздорът му с околните, само той каза това битка при Бородиноима победа и той повтаряше това устно, и в доклади, и в доклади до смъртта си. Само той каза, че загубата на Москва не е загуба на Русия. В отговор на предложението на Лористън за мир, той отговори, че не може да има мир, защото такава е волята на народа; само той, по време на отстъплението на французите, каза, че всички наши маневри не са необходими, че всичко ще стане по-добре от само себе си, отколкото желаем, че на врага трябва да се даде златен мост, че нито Тарутино, нито Вяземски, нито Красненските битки бяха необходими, какво с какво Някой ден трябва да дойдеш на границата, за да не даде един руснак за десет французи.
И само той, този придворен човек, както ни го представят, човекът, който лъже Аракчеев, за да угоди на суверена - само той, този придворен човек, във Вилна, спечелвайки по този начин немилостта на суверена, казва, че по-нататъшната война в чужбина е вредно и безполезно.
Но само думите не биха доказали, че тогава той е разбрал значението на събитието. Неговите действия - всички без никакво отстъпление, всички бяха насочени към една и съща цел, изразена в три действия: 1) да напрегне всичките си сили за сблъсък с французите, 2) да ги победи и 3) да ги изгони от Русия, като направи това възможно най-лесно като възможни бедствия на хората и войските.
Той, този бавен Кутузов, чийто девиз е търпение и време, е враг на решителните действия, той дава битката при Бородино, обличайки подготовката за нея в безпрецедентна тържественост. Той, онзи Кутузов, който в битката при Аустерлиц, преди да започне, каза, че тя ще бъде загубена, при Бородино, въпреки уверенията на генералите, че битката е загубена, въпреки безпрецедентния пример в историята, че след спечелена битка армията трябва да отстъпи, той сам, противно на всички, твърди до смъртта си, че битката при Бородино е победа. Само той през цялото време на отстъплението настоява да не води битки, които вече са безполезни, да не започва нова войнаи не преминават границите на Русия.
Сега е лесно да разберем значението на едно събитие, освен ако не приложим към дейностите на маса от цели, които са били в съзнанието на дузина хора, тъй като цялото събитие с неговите последствия е пред нас.
Но как тогава този старец, сам, противно на мненията на всички, би могъл да познае, а след това толкова правилно да познае значението на народния смисъл на събитието, че никога да не го изневери във всичките си дейности?
Източникът на тази необикновена сила на вникване в смисъла на случващите се явления беше в националното чувство, което той носеше в себе си в цялата му чистота и сила.
Само признаването на това чувство у него накара хората по толкова странни начини, от позора на стар човек, да го изберат против волята на царя за представители на народната война. И само това чувство го доведе до онази най-висока човешка висота, от която той, главнокомандващият, насочи всичките си сили не да убива и изтребва хората, а да ги спасява и смили.

Когато изучава явлението радиоактивност, всеки учен се обръща към такава важна характеристика като нейния полуживот. Както знаете, се казва, че всяка секунда в света атомите се разпадат, докато количествена характеристикаТези процеси са пряко свързани с броя на наличните атоми. Ако за определен период от време половината от общия брой налични атоми се разпадне, тогава разпадането на ½ от останалите атоми ще изисква същото време. Именно този период от време се нарича полуживот. Тя варира за различните елементи - от хилядни от милисекундата до милиарди години, както например в случая, когато ние говорим заза времето на полуразпад на урана.

Уранът, като най-тежкият от всички елементи, съществуващи в естествено състояние на Земята, като цяло е най-добрият обект за изследване на процеса на радиоактивност. Този елемент е открит през 1789 г. от немския учен М. Клапрот, който го нарече в чест на наскоро откритата планета Уран. Фактът, че уранът е радиоактивен, е открит напълно случайно. края на XIXвек френски химикА. Бекерел.

Уранът се изчислява по същата формула като подобни периоди на други радиоактивни елементи:

T_(1/2) = au ln 2 = frac(ln 2)(ламбда),

където "au" е средният живот на атома, "ламбда" е основната константа на разпадане. Тъй като ln 2 е приблизително 0,7, полуживотът е средно само 30% по-кратък от общия живот на атома.

Въпреки факта, че днес учените познават 14 изотопа на урана, само три от тях се срещат в природата: уран-234, уран-235 и уран-238. уранът е различен: за U-234 той е „само“ 270 хиляди години, а периодът на полуразпад на уран-238 надхвърля 4,5 милиарда. Времето на полуразпад на уран-235 е в "златната среда" - 710 милиона години.

Струва си да се отбележи, че радиоактивността на урана в естествени условия е доста висока и позволява например фотоплаки да бъдат осветени само за час. В същото време си струва да се отбележи, че от всички изотопи на урана само U-235 е подходящ за производство на пълнежи.Работата е там, че полуживотът на уран-235 в индустриални условия е по-малко интензивен от неговите „братя“ , поради което отделянето на ненужни неутрони тук е минимално.

Периодът на полуразпад на уран-238 значително надвишава 4 милиарда години, но сега той се използва активно в ядрената индустрия. Така че, за да започне верижна реакция, включваща делене на тежки ядра на този елемент, е необходимо значително количество неутронна енергия. Уран-238 се използва като защита в апарати за делене и термоядрен синтез. По-голямата част от добития уран-238 обаче се използва за синтез на плутоний, използван в ядрените оръжия.

Учените използват времето на полуразпад на урана, за да изчислят възрастта на отделните минерали и небесни телав общи линии. Урановите часовници са доста универсален механизъм за този вид изчисления. В същото време, за да се изчисли повече или по-малко точно възрастта, е необходимо да се знае не само количеството уран в определени скали, но и съотношението на уран и олово като краен продукт, в който се образуват уранови ядра преобразуван.

Има и друг начин за изчисляване на скали и минерали, той е свързан с така нареченото спонтанно Както е известно, в резултат на спонтанното делене на урана при естествени условия, неговите частици бомбардират близките вещества с колосална сила, оставяйки след себе си специални следи - писти.

Именно по броя на тези следи, знаейки полуживота на урана, учените правят заключение за възрастта на това или онова твърдо- било то древна порода или сравнително „млада“ ваза. Работата е там, че възрастта на един обект е правопропорционална на количествения показател на атомите на урана, чиито ядра са го бомбардирали.

Газодифузионният метод се превърна в основен метод за извличане на уран-235 от природен уран. Съветските учени Кикоин, Соболев и Смородински развиват теорията за процеса на дифузия на газа. Методът на газовата дифузия се основава на малка разлика в скоростта на движение на тежките ядра на уран-238 и по-малко тежките ядра на уран-235, когато газообразно съединение на уран преминава през специални порести прегради. С еднократно преминаване на газ е възможно да се увеличи съдържанието на изотопа уран-235 само с 0,2%. За да се обогати уран с изотопа 235 до 90–94 процента, което е точно необходимото за бойна глава, е необходимо газът да се изпомпва през дифузионен етап с пореста преграда няколко хиляди пъти.

Разработването и производството на порести прегради се оказа много труден проблем; от тяхното качество зависеше както добивът на крайния продукт, така и консумацията на енергия за изпомпване на газ. Не беше лесно да се проектират и произведат надеждни и прости компресори за изпомпване на газ с висока степен на плътност, така че токсичният газов продукт да не навлиза в производствените помещения.

Строителството на газодифузионния завод започва през 1946 г. В началото на строителството тук също се използва ръчен труд и конска тяга, едва през 1948 г. тук пристига първият багер. Работата се извършваше денонощно. Проектът на завода и неговите инсталации беше изключително сложен. Главна сградаЗаводът имаше площ от повече от 100 хиляди квадратни метра. По време на настройката на системите възникнаха множество спирания. Доставчикът на компресора много бързо извърши реконструкция и дори подмяна на оборудването; тази работа беше под личния надзор на Берия и Сталин. След реконструкция в завода бяха инсталирани няколко хиляди дифузионни машини от четири модификации.

Въпреки всички трудности, работата напредва и през 1948 г. е получен уран-235 с обогатяване от 75%. Не беше достатъчно. Тогава беше взето временно решение. Уран-235 започна да се изпраща за допълнително обогатяване по електромагнитен метод до 90 процента или повече.

През 1950 г. газодифузионният завод повишава обогатяването до 90% и достига проектния си капацитет, а през 1951 г. обогатяването на уран надхвърля 90%.

Основата на инсталацията за електромагнитно разделяне на изотопи беше огромна електромагнитна инсталация, оборудвана със специални камери, изработени от оскъден месинг. Монтажът на инсталацията отнема много време и през 1949 г. произвежда уран с обогатяване над 90%. Впоследствие заводът се разширява.

Така беше решен проблемът с производството на два вида ядрени експлозиви: плутоний и уран-235 в достатъчни количества за производството на съветски ядрени оръжия.

Двадесети век даде толкова много открития на човечеството! За много от тях целта е била да улеснят живота на най-висшето същество на планетата Земя, но реалността, както винаги, е измамна и човешкият егоизъм понякога надхвърля простите концепции за добро и зло. Егоизмът не позволява на чувството за превъзходство и власт над света да заспи, а най-големите открития поемат по пътя на гибелта. Начална фазаОткриването на деленето на най-разрушителното вещество на Земята доведе до бързото развитие на промишлеността, което изискваше огромни количества енергия - и тази енергия беше намерена! Германските учени Ото Хан и Фриц Щрасман откриха невероятно явление: делене на ураново ядро ​​(U), когато е бомбардирано с неутрони (n), докато по време на процеса на делене се отделя огромно количество енергия на атом от веществото (около 202,5 ​​MeV = 3,24 * 10 -11 J), както и още 2-3 неутрона, които са взаимодействали със съседни ядра. Но не беше възможно да се използва такова гориво - реакцията в урановата проба по неизвестни причини бързо изчезна. По-късно беше установено, че протичането на реакцията се влияе отрицателно от един от изотопите, а именно уран 238, който при абсорбиране на неутрон (n) не отделя нови неутрони по време на процеса на делене. въпреки това изотоп на уран 235има способността да се възпроизвежда.
Голямо откритие беше процесът на спонтанно делене на ядрото на уран 235. В 1 грам метал на час се случват около 20 спонтанни деления, но не се получава верижна реакция, защо? Отговорът на този въпрос е доста банален - неутроните пропускат в сравнително малък обем материя и излизат от метала без взаимодействие. Чрез изчисления е определена минималната маса на пробата уран 235, която е около 48 килограма. В такава проба - топка с диаметър 25 см - реакцията не трябва да угасва. Но как да изолираме изотопа на уран 235? Нека се опитаме да отговорим на този въпрос.
Природният уран е метал със сребрист цвят, лесен за обработка, с точка на топене 1130 градуса по Целзий. Уранът се окислява добре във въздуха и се запалва в атмосферата при температура от 100 градуса по Целзий, много е токсичен и е източник на твърдо алфа и бета лъчение. Природният уран се състои от няколко изотопа:
Уран 235 - 0,7184%;
Уран 238 - 99,2760%;
Уран 234 - 0,0056%.
Само изотопът с масово число 235 е подходящ за промишлена употреба, останалите са „боклук“. Не е толкова лесно да се изолира необходимия изотоп: основният начин за получаване на обогатен уран 235 е да се изпомпва уранов флуорид през система от центрофуги, в които по-тежкият изотоп се утаява по стените, а 235 преминава през тях. По този начин може да се постигне обогатяване до 99%.
Промишленият уран 235 се използва предимно като гориво за електроцентрали, но металът първоначално е бил използван за военни цели като най-мощния експлозив на Земята. Последствията от военното използване на уран 235 допринесоха много за мирното развитие на енергетиката атомно ядро. Енергията, отделена от 1 грам уран, е сравнима с изгарянето на 2,5 тона нефт. Ползата е очевидна - използването на метал като гориво позволява да се намали добивът на минерали и да се премине към нивото на „чиста енергия“, при условие че са проектирани надеждни аварийни системи за работа на реактора и самият реактор е с високо качество. Реакторът е основната част на атомната електроцентрала ( атомна електроцентрала), процесът на делене на ядрата на материята и предаването на енергия към охлаждащата течност директно се извършва в него. Охлаждащата течност предава енергия на турбината, която от своя страна генерира електрическа енергия. Охлаждащата течност може да бъде различни веществас висок топлинен капацитет: вода, инертни газове, течни алкални метали.
В момента енергията на уран 235 се използва за производство на електрическа енергия, но запасите от метала на Земята са ограничени и според учените ще стигнат само за 50 години интензивна употреба. И в наш интерес е да пестим електрическа енергия, която толкова трудно получаваме от Природата!