Ydinfissio

Ydinfissio on prosessi, jossa atomiydin jaetaan kahdeksi (harvoin kolmeksi) ytimeksi, joilla on samanlainen massa, joita kutsutaan fissiofragmenteiksi. Fission seurauksena voi syntyä myös muita reaktiotuotteita: kevyitä ydinytimiä (pääasiassa alfahiukkasia ), neutroneja ja gamma-kvantteja . Fissio voi olla spontaania (spontaania) ja pakotettua (johtuen vuorovaikutuksesta muiden hiukkasten, pääasiassa neutronien kanssa). Raskaiden ytimien fissio on eksoterminen prosessi , jonka seurauksena vapautuu suuri määrä energiaa reaktiotuotteiden kineettisen energian sekä säteilyn muodossa. Ydinfissio toimii energialähteenä ydinreaktoreissa ja ydinaseissa .

Lyhyt löytöhistoria

Melkein heti sen jälkeen, kun James Chadwick löysi neutronin vuonna 1932 , aloitettiin tutkimus neutronien vuorovaikutuksesta ytimien kanssa. Samana vuonna Ernest Lawrence laukaisi ensimmäisen syklotronin Yhdysvaltoihin , ja Englannissa John Cockcroft ja Ernest Walton rakensivat ensimmäisen protonikiihdytin , joka pystyi jakamaan ytimiä.

Tulevina vuosina useat tiedemiehet - Niels Bohr , Yakov Frenkel ja John Wheeler kehittivät tärkeimmät teoreettiset mallit - ytimen pudotusmallin ja yhdisteytimen , mikä toi heidät hyvin lähelle fission löytämistä. Irene Curie ja Frederic Joliot löysivät vuonna 1934 keinotekoisen radioaktiivisuuden , josta tuli vakava sysäys tiellä kohti löytöä. Samaan aikaan Enrico Fermi ja hänen työtoverinsa altistivat erilaisia elementtejä neutronisädesäteilylle. Näiden alkuaineiden joukossa he tutkivat myös uraania , raskainta luonnosta löydettyä alkuainetta. Fermin kokeistaan tekemät johtopäätökset hän pelkisti transuraanialkuaineiden löytämiseen, eivätkä ne myöskään johtaneet fissioreaktion ratkaisuun, koska Fermin lisäkokeiden tuloksista tuli käsittämättömiä ja odottamattomia.

Vain 4 vuotta myöhemmin Kaiser Wilhelm Institute of Chemistry -instituutin työntekijät Otto Hahn ja Fritz Strassmann löysivät ydinfissioprosessin. Nämä tiedemiehet päättivät testata Irene Curien ja Pavel Savichin [1] Pariisissa suorittamien kokeiden selittämättömiä tuloksia . Säteilytettyään uraania hitailla neutroneilla saksalaiset fyysikot eristivät radioaktiivisen tuotteen, joka saostui kemiallisessa reaktiossa bariumiksi . Aluksi he olettivat, että eristetty alkuaine oli radiumin isotooppi , joka on kemiallisesti samankaltainen kuin barium, mutta jatkotutkimukset johtivat siihen johtopäätökseen, että eristetty tuote oli bariumia, ei raskaampaa alkuainetta, jolla on samanlaiset ominaisuudet. Tämä hypoteesi, joka julkaistiin artikkelissa "Todiste maa- alkalimetallien esiintymisestä uraanin säteilytyksen aikana neutroneilla ja niiden ominaisuuksilla" [2] , sisälsi vallankumouksellisen johtopäätöksen, että uraaniytimen ( Z = 92) säteilytys neutroneilla voi johtaa ytimen muodostumiseen, jonka alkuperäinen massa on noin 2 kertaa pienempi (barium Z = 56).

Pian sen jälkeen Otto Frisch ja Lise Meitner antoivat fyysisen selityksen uraaniytimen fissioprosessille, jonka Frisch raportoi välittömästi Bohrille. Pian julkaistavassa artikkelissa [3] Frisch ja Meitner käyttivät ensimmäisen kerran termiä "fission" ( englanniksi fission ) amerikkalaisen biologin Arnoldin Frischin aloitteesta .

Samaan aikaan Bohr ilmoitti kuuluisassa teoreettisen fysiikan konferenssissa Washingtonissa 26. tammikuuta 1939 uraanin fission löytämisestä. Odotamatta raportin loppua, fyysikot yksitellen lähtivät kokouksesta tarkistaakseen viestin laboratorioissaan.

Kesällä 1939 Bohr ja Wheeler esittelivät artikkelin "Ydinfission mekanismi" [4] , jossa selitettiin ydinfission mekanismi perustuen ytimen pudotusmalliin. Tämä malli, joka pystyi ennustamaan ydinfissiota, alkoi toimia aktiivisesti mekanisminsa selittämisessä [5] [6] [7] [8] .

Jakomekanismi

Fissioprosessi voi edetä vain, kun fissioytimen alkutilan potentiaalienergia ylittää fissiokappaleiden massojen summan. Koska raskaiden ytimien spesifinen sitoutumisenergia pienenee massan kasvaessa, tämä ehto täyttyy lähes kaikissa ytimissä, joiden massaluku on . $A>90$

Kuitenkin, kuten kokemus osoittaa, raskaimmatkin ytimet fissioivat spontaanisti erittäin pienellä todennäköisyydellä . Tämä tarkoittaa, että on olemassa energiaeste ( fissioeste ), joka estää fission. Ydinfissioprosessin kuvaamiseen käytetään useita malleja, mukaan lukien fissioesteen laskeminen, mutta yksikään niistä ei pysty täysin selittämään prosessia.

Kuvaus tippamallin perusteella

Perinteisesti fissiomekanismia tarkastellaan ytimen pudotusmallin puitteissa , tämä lähestymistapa juontaa juurensa Bohrin ja Wheelerin työhön vuonna 1939 [4] .

Fissiota varten raskaan ytimen on suurella todennäköisyydellä saatava energiaa ulkopuolelta, mikä ylittää fissioesteen arvon. Siten ytimellä on neutronin kiinnittymisen jälkeen viritysenergia, joka on yhtä suuri kuin neutronin erotusenergian [9] ( sitoutumisenergia [10] [11] [12] ) ja siepatun neutronin liike-energian summa. . Tämä lisäenergia voi olla riittävä, jotta ydin siirtyy virittyneeseen tilaan, jossa on voimakkaita värähtelyjä.

Fyysisesti samanlainen tilanne saadaan asettamalla vesipisara kuumalle vaakasuoralle pinnalle. Jos pinta on tarpeeksi kuuma, pisara kelluu eristävän höyrykerroksen päällä , joka pitää sen vapaana pinnan yläpuolella. Tässä tapauksessa pisaran muodossa voi esiintyä vaihteluita, joissa se saa peräkkäin pallomaisen ja ellipsoidisen muodon. Tällainen värähtelevä liike on pisaran aineen inertialiikkeen ja pintajännityksen välinen dynaaminen tasapainotila , jolla on taipumus säilyttää pisaran pallosymmetrinen muoto. Jos pintajännitysvoimat ovat riittävän suuret, pisaran vetoprosessi pysähtyy ennen kuin pisara irtoaa. Jos pisaran aineen inertialiikkeen kineettinen energia osoittautuu suureksi, pisara voi ottaa käsipainon muodon ja jakaantua jatkoliikkeensä aikana kahteen osaan [11] .

Ytimen tapauksessa prosessi tapahtuu samalla tavalla, siihen lisätään vain protonien sähköstaattinen repulsio , joka toimii lisätekijänä ydinvoimia vastaan , jotka pitävät ytimessä nukleoneja . Jos ydin on virittyneessä tilassa, se suorittaa värähteleviä liikkeitä, jotka liittyvät sen muodon poikkeamiin pallomaisesta. Suurin muodonmuutos kasvaa viritysenergian kasvaessa ja voi tietyssä arvossa ylittää kriittisen arvon, mikä johtaa alkuperäisen pisaran repeämiseen ja kahden uuden muodostumiseen. Värähtelevät liikkeet ovat mahdollisia pintajännitysvoimien (analogisesti ydinvoimien kanssa ytimen pudotusmallissa) ja Coulombin voimien vaikutuksesta . Selittävä kuva esittää potentiaalienergian ja sen yksittäisten komponenttien muutosta varautuneen pisaran fissioprosessissa. Pintajännitysenergia kasvaa jyrkästi pienten muodonmuutosten kasvaessa (tilat 1-3 ) ja pysyy käytännössä muuttumattomana pisaran saattua käsipainon muodon ( 3-4 ) . Coulombin vuorovaikutuksen energia pienenee tasaisesti jännitysten kasvaessa lähes koko tilojen alueella. Alkuperäisen ytimen fission jälkeen muodostuneet ytimet hajoavat vastakkaisiin suuntiin Coulombin voimien vaikutuksesta ja potentiaalienergia muuttuu liike-energiaksi ( 4-5 ) . Seurauksena on, että kokonaispotentiaalienergia kasvaa pisaroiden fission hetkeen asti ja sitten pienenee.

Fissioeste on yhtä suuri kuin potentiaalienergian maksimiarvon ja sen alkutilan arvon välinen ero; juuri tämä este estää raskaiden ytimien spontaanin fission. Potentiaalienergian alkuarvon ja sen minimiloppuarvon välinen ero on yhtä suuri kuin fissioreaktion energia . ${\näyttötyyli W_{f))$ ${\displaystyle Q_{f))$

Raskaiden ytimien fissio on energeettisesti suotuisaa ( suurempi kuin nolla lähes kaikilla ytimillä ). Arvot ja riippuvat ytimen massaluvusta. Fissioesteellä varustetuilla ytimillä on noin 40-60 MeV , kasvaessa arvo laskee ja raskaimmille ytimille tulee noin 6 MeV. Fissioesteen omaaville ytimille on käytännössä nolla, joten luonnossa ei ole sellaisia ytimiä. Fissioreaktioenergia kasvaa massaluvun kasvaessa c-ytimien negatiivisista arvoista noin 200 MeV:iin c-ytimillä . Arvioidut arvot ja joillekin ytimille: ${\displaystyle Q_{f))$ $A>90$ ${\näyttötyyli W_{f))$ ${\displaystyle Q_{f))$ $A\noin 100\div 200$ $A$ ${\näyttötyyli W_{f))$ $A\noin 260$ ${\displaystyle Q_{f))$ $A\lesssim 90$ $A\noin 230\div 240$ ${\displaystyle Q_{f))$ ${\näyttötyyli W_{f))$

A	16	60	100	140	200	236
${\displaystyle Q_{f))$ , MeV	−14.5	−16	13.5	44	135	205
${\näyttötyyli W_{f))$ , MeV	18.5	48	47	62	40	6

Fissioprosessin toteuttamiseksi suurella todennäköisyydellä ytimen on siis saatava ulkopuolelta energiaa, joka ylittää fissioesteen arvon. Tällaista energiaa voidaan siirtää ytimeen eri tavoin (säteilytys gammasäteillä , hiukkaspommitukset jne.). Kaikista mahdollisista menetelmistä vain yksi on löytänyt käytännön sovellusta - virittyneen yhdisteytimen muodostuminen kiinnittämällä neutroni alkuperäiseen ytimeen, muiden fissiomenetelmien osuus ydinreaktoreissa (mukaan lukien valofissio gamma-kvantilla ) on alle 1 %. Neutronien fissiolla on valtava etu muihin verrattuna kahdesta syystä:

neutronin kineettisen energian kynnysarvo on pienempi kuin gamma-kvantin likimäärin sen arvon verran (neutronin sitoutumisenergia yhdisteytimessä), joka seuraa yhdisteytimen viritysenergian kaavasta; $\varepsilon_{n}$
neutronien aiheuttamaan ytimien fissioon liittyy neutronien emissio, mikä luo pohjan fission ketjureaktiolle [13] .

Shell korjaukset. Double-Humped Fission Barrier

Pisaramalliin perustuva kuvaus ei pysty selittämään joitakin fissioprosessin olennaisia piirteitä, erityisesti fragmenttimassojen epäsymmetriaa [14] . Lisäksi spontaanisti halkeavien ydinisomeerien parametrit ja fissioreaktion poikkileikkauksen riippuvuuden luonne sitä aiheuttavien neutronien energiasta osoittavat, että raskaiden ytimien fissioesteellä ei ole yksi, vaan kaksi maksimia (double-humped). fissioeste), jonka välissä on toinen potentiaalikaivo . Mainitut isomeerit (joista ensimmäinen löydettiin 242m Am) vastaavat ytimen alinta energiatasoa toisessa potentiaalikaivossa [15] .

Nämä fission piirteet selitetään ottamalla huomioon kuoren korjaukset energiaan, jotka on laskettu pudotusmallilla. Vastaavaa menetelmää ehdotti Strutinsky vuonna 1966 [16] . Kuoren vaikutukset ilmaistaan ydinenergiatasojen tiheyden lisääntymisenä tai pienenemisenä ; ne ovat luontaisia ytimien pallosymmetrisissä ja epämuodostuneissa tiloissa [17] . Näiden vaikutusten huomioon ottaminen vaikeuttaa energian riippuvuutta muodonmuutosparametrista pudotusmalliin verrattuna. Useimmille aktinidiytimille tässä riippuvuudessa ilmenee toinen potentiaalikuoppa, joka vastaa ytimen voimakasta muodonmuutosta. Tämän kaivon syvyys on pienempi kuin ensimmäisen kuopan syvyys (vastaten ytimen perustilaa) 2-4 MeV [18] .

Yleisessä tapauksessa fissiivan ytimen muodonmuutosta ei kuvata yhdellä, vaan useilla parametreilla. Tällaisessa moniparametriavaruudessa ydin voi siirtyä alkutilasta epäjatkuvuuspisteeseen eri tavoin. Tällaisia reittejä kutsutaan fissiomuodoiksi (tai kanaviksi) [19] . Täten termisten neutronien 235 U:n fissiossa erotetaan kolme tilaa [20] [21] . Jokaiselle fissiomoodille on ominaista omat epäsymmetria-arvonsa fissiofragmenttien massoissa ja niiden kokonaiskineettisessä energiassa.

Fissioprosessin vaiheet

Fissio alkaa yhdisteytimen muodostumisesta. Noin 10–14 sekunnin kuluttua tämä ydin jakautuu kahteen osaan, jotka kiihtyessään Coulombin voimien vaikutuksesta siroavat vastakkaisiin suuntiin. Fragmenttien kiihdytetty liike päättyy 10–17 kuluttua niiden muodostumishetkestä. Tähän mennessä niiden kineettinen kokonaisenergia on noin 170 MeV ja ne ovat noin 10–8 cm :n etäisyydellä toisistaan , eli atomin koon suuruusluokkaa.

Osa fissioenergiasta menee fissiofragmenttien viritysenergiaan, jotka käyttäytyvät kuten mikä tahansa virittynyt ydin - joko siirtyy perustilaan emittoimalla gamma-kvantteja tai emittoi nukleoneja ja muuttuu uusiksi ytimiksi, jotka voivat myös olla virittyneessä tilassa ja niiden käyttäytyminen on samanlaista kuin alkuperäisen yhdisteytimen fission aikana muodostuneiden ytimien käyttäytyminen.

Nukleonin emissio ytimestä on mahdollista vain, kun viritysenergia ylittää ytimessä olevan nukleonin sitoutumisenergian, jolloin se emittoituu suuremmalla todennäköisyydellä kuin gamma-kvantti, koska jälkimmäinen prosessi etenee paljon hitaammin ( sähkömagneettinen vuorovaikutus on paljon heikompi kuin ydinvoima ). Yleisimmin emittoitunut nukleoni on neutroni, koska sen ei tarvitse ylittää Coulombin estettä poistuessaan ytimestä, ja fissiofragmenttien osalta tämä on vielä todennäköisempää, koska ne ovat ylikuormitettuja neutroneilla, mikä johtaa sitoutumisenergian laskuun. jälkimmäisestä. Fissiofragmenttien viritysenergia on suunnilleen 20 MeV, mikä on paljon suurempi kuin fragmenttien neutronien sitoutumisenergia, ja siksi jokainen fragmentti voi lähettää yhden tai kaksi neutronia 10 -17 -10 -14 sekunnin kuluttua . niiden muodostumishetkestä lähtien. Seurauksena on, että melkein välittömästi yhdisteytimen fission jälkeen fissiofragmentit emittoivat kaksi tai kolme neutronia, joita kutsutaan yleisesti viiveiksi .

Syntyvät ytimet ovat edelleen virittyneissä tiloissa, mutta jokaisessa niistä viritysenergia on pienempi kuin neutronin sitoutumisenergia, joten loppu viritysenergiasta emittoituu gamma-kvanttien muodossa 10 −14 −10 jälkeen. −9 sekuntia neutronien emittoinnista, tällaisia gamma-kvantteja kutsutaan myös instantiksi .

Tulevaisuudessa fissiofragmenttien liikkuminen ei liity niiden muunnoksiin. Koska ne eivät kuljeta mukanaan kaikkia alkuperäisen atomin elektroneja , niistä muodostuu moninkertaisesti varautuneita ioneja , joiden kineettinen energia kuluu väliaineen atomien ionisaatioon ja virittymiseen , mikä aiheuttaa niiden hidastumisen. Tämän seurauksena ionit muuttuvat neutraaleiksi atomeiksi, joiden ytimet ovat pohjaenergiatilassa . Tällaisia atomeja kutsutaan fissiotuotteiksi .

Fissiotuotteissa on ytimiä, joissa on edelleen ylimäärä neutroneja verrattuna stabiileihin ytimiin samalla massalukualueella, ja ne ovat siten β − - radioaktiivisia, joista jokainen toimii β − muunnossarjan alussa, joka päättyy vasta stabiiliin tilaan. on saavutettu. Yhden sarjan ytimet muodostavat ns. hajoamisketjun , joka koostuu keskimäärin kolmesta β - siirtymästä, jonka nopeus riippuu neutronien ylimäärästä, laskee lähestyessään vakaata tilaa ja on paljon pienempi kuin β-siirtymä. edellä tarkasteltu fissioprosessi. β - hajoamiseen liittyy antineutriinojen päästöjä .

β − -hajoamisen seurauksena voi muodostua virittyneitä ytimiä, jotka siirtyvät perustiloihin emittoimalla gamma-kvantteja tai äärimmäisen harvoin muuttuvat toisiksi ytimiksi emittoimalla neutroneja. Tällaisia neutroneja kutsutaan viivästyneiksi .

Fissioprosessissa on mahdollista muodostua hiukkasia, joita ei ole mainittu yllä (esimerkiksi α-hiukkaset ) tai enemmän kuin kaksi fissiofragmenttia, mutta nämä tapahtumat ovat niin epätodennäköisiä, että niitä ei yleensä oteta huomioon käytännössä [22] [ 23] .

Spontaani jakautuminen

Joissakin tapauksissa ydin voi jakautua spontaanisti ilman vuorovaikutusta muiden hiukkasten kanssa. Tätä prosessia kutsutaan spontaaniksi fissioksi . Spontaani fissio on yksi superraskaiden ytimien hajoamisen päätyypeistä.

Spontaani ydinfissio perustilassa

Fissioeste estää ytimien fission perustilassa .

Fissiomekanismin tarkastelusta seuraa, että ehto suurelle fission todennäköisyydelle (suhteessa neutronien muiden vuorovaikutusten todennäköisyyksiin ytimen kanssa) voidaan kirjoittaa seuraavasti:

${\displaystyle E^{*}\geq W_{f))$ ,

eli yhdisteytimen viritysenergian ei saa olla pienempi kuin tämän ytimen fissioeste. Fissio on mahdollista myös , mutta tällaisen prosessin todennäköisyys pienenee jyrkästi viritysenergian pienentyessä. ${\displaystyle E^{*}<W_{f))$

Tämän prosessin mekanismia selitetään kvanttimekaniikan puitteissa ja se on samanlainen kuin potentiaaliesteen läpi kulkevan α-hiukkasen säteilymekanismi . Tämä on ns. tunneliilmiö , jonka selityksestä seuraa, että minkä tahansa energiaesteen läpäisevyys on nollasta poikkeava, vaikka se pienenee esteen leveyden ja korkeuden kasvaessa.

Spontaanin fission todennäköisyys määräytyy ensisijaisesti fissioesteen läpäisevyyden perusteella. Ensimmäisessä approksimaatiossa (pudotusmallin puitteissa) fissioeste pienenee fissioparametrin kasvaessa ja katoaa [24] Siten spontaanin fission todennäköisyys kasvaa ydinvarauksen kasvaessa . Kaikille luonnossa oleville ytimille spontaanin fission todennäköisyys ja vastaavasti nopeus ovat hyvin pieniä. Vain raskaimmilla nopeudet kasvavat niin paljon, että ne voidaan määrittää kokeellisesti. Esimerkiksi 238 U :lla ja 239 Pu :lla spontaanin fission puoliintumisaika on luokkaa 10 16 vuotta, ja 235 U :lla se on vielä pidempi. ${\frac {Z^{2}}{A}},$ ${\frac {Z^{2}}{A}}\noin 50.$ $(Z\geq 90)$ $T_{1/2}(SF)$

Nucleus	$T_{1/2}(SF)$ , vuotta [25]	$T_{{1/2}}$ , vuotta [26]	Spontaanin fission osuus, % [26]
235 U	(1,0 ± 0,3)⋅10 19	(7,04 ± 0,01)⋅10 8	7⋅10−9 _
238 U	(8,2 ± 0,1)⋅10 15	(4,468 ± 0,003)⋅10 9	5,5⋅10 −5
239 Pu	(8 ± 2)⋅10 15	(2,411 ± 0,003)⋅10 4	3⋅10 −10
240 Pu	(1,151 ± 0,04)⋅10 9	(6,564 ± 0,011)⋅10 3	5,7⋅10 −6
246 cm_	(1,82 ± 0,02)⋅10 7	4760±40	2,62⋅10 -2
252 vrt	86±1	2,645±0,008	3.09
254 vrt	60,7 päivää ± 0,2	60,5 päivää ± 0,2	99.7

Taulukosta voidaan nähdä, että spontaanin fission intensiteetti kasvaa erittäin voimakkaasti ytimen massan kasvaessa. Spontaanit fissiot ovat erittäin tärkeitä neutronien taustalähteenä reaktoreissa, joissa on suuria määriä 238 U:ta, ja reaktoreissa, joihin kerääntyy merkittävä määrä transuraania, esimerkiksi nopeat neutronireaktorit [27] [28] . Spontaanin fission ominaisuuksien tutkimiseen käytetään usein raskaampia nuklideja, pääasiassa 252 Ks . Nuklidien spontaanissa fissiossa , toisin kuin kevyemmät ytimet, vallitsee symmetrinen tila (suunnilleen yhtä suuret fissiofragmenttien massat) [29] . $Z=100\div 102$

Muotoisomeerit

Joillakin nuklideilla, joiden varausluku on 92-97 ( uraanista berkeliumiin ) , on löydetty virittyneitä tiloja, joilla on lyhyt spontaanin fission puoliintumisaika. Näiden tilojen spontaanin fission todennäköisyys on keskimäärin 10 26 kertaa suurempi kuin vastaavien ytimien perustilojen spontaanin fission todennäköisyys. Nämä tilat vastaavat ytimen alempaa energiatasoa toisessa potentiaalikaivossa. Niille on ominaista suuri muodonmuutosaste, ja niitä kutsutaan muotoisomeereiksi [30] .

Muoto-isomeerien spontaanin fission suuri todennäköisyys selittyy fissioesteen paljon pienemmällä leveydellä – fissiota toisesta potentiaalikuopasta estää vain fissioesteen ulkohuippu. Sisähuippu puolestaan estää gamma-siirtymän ytimen perustilaan. Siksi isomeerien pääasiallinen hajoamismuoto on spontaani fissio – nämä isomeerit tunnetaan 35 aktinidinuklidista (mukaan lukien vuonna 1994 löydetty 233m Th ), ja vain kahdessa niistä ( 236m U ja 238m U ) on isomeerinen gamma-siirtymä [31] .

Muoto-isomeerien energia on 2 - 4 MeV, mikä vastaa energiaminimiä toisessa potentiaalikaivossa. Puoliintumisajat vaihtelevat nanosekunneista millisekunteihin. Pisin puoliintumisaika, 14 ms, havaitaan 242 m Am:lla, joka on ensimmäinen löydetty muodon [32] [33] [34] [35] isomeereistä .

Halkeavat nuklidit

Kuten yhdisteytimen teoriasta seuraa, yhdisteytimen energian minimiarvo on yhtä suuri kuin neutronien sitoutumisenergia tässä ytimessä , mikä riippuu merkittävästi ytimessä olevien neutronien lukumäärän pariteetista: parillinen neutroni on paljon suurempi kuin parittoman neutronin sitoutumisenergia, jonka ytimen massaluvut ovat suunnilleen samat. Verrataanpa raskaiden ytimien fissioesteen arvoja ja raskaiden ytimien neutronien sitoutumisenergiaa (käytännön kannalta tärkein): $E^{*}$ $\varepsilon_{n}$

Nucleus	${\näyttötyyli W_{f))$ , MeV	Nucleus	$\varepsilon_{n}$ , MeV
232th _	5.9	233th _	4.79
233 U	5.5	234 U	6.84
235 U	5.75	236 U	6.55
238 U	5.85	239 U	4.80
239 Pu	5.5	240 Pu	6.53

Sitoutumisenergian taulukossa on esitetty fissiokynnyksen taulukosta ytimet, jotka muodostuvat kiinnittämällä ytimiin neutroni, mutta fissioesteen arvo riippuu heikosti ytimen massaluvusta ja koostumuksesta, joten tällainen laadullinen vertailu on hyväksyttävää.

Näiden taulukoiden arvojen vertailu osoittaa, että eri ytimille:

$E^{*}>\varepsilon_{n}$ , mikä tarkoittaa, että fissio on mahdollista neutroneilla, joilla on mielivaltaisen pieni kineettinen energia. Tähän ryhmään kuuluvat ytimet, joissa on pariton määrä neutroneja (kiinnittyvä neutroni on parillinen): 233 U, 235 U, 239 Pu, joita kutsutaan yleisesti fissiileiksi ;
$E^{*}<\varepsilon_{n}$ , tämä tarkoittaa, että fissio on mahdollista vain neutroneilla, joiden kineettinen energia ylittää tietyn kynnysarvon. Tähän ryhmään kuuluvat ytimet, joissa on parillinen määrä neutroneja (liittynyt neutroni on pariton): 232 Th, 238 U, joita kutsutaan kynnysarvoiksi . Kynnysenergiat ovat suunnilleen 1,2 MeV 232 Th :lle ja 1 MeV 238 U :lle .

Muiden ytimien osalta, joita ei ole lueteltu taulukossa, tilanne on samanlainen - ytimet, joissa on pariton määrä neutroneja ovat halkeavia, parillisen määrän - kynnys. Kynnysytimet eivät voi toimia ydinfissioketjureaktion perustana .

Edellä mainituista viidestä ytimestä vain kolme esiintyy luonnossa: 232 Th, 235 U, 238 U. Luonnonuraani sisältää noin 99,3 % 238 U ja vain 0,7 % 235 U. Muita halkeavia ytimiä, 233 U ja 239 Pu, voidaan saada. keinotekoisesti. Käytännön menetelmät niiden valmistamiseksi perustuvat kynnysytimien 232 Th ja 238 U käyttöön seuraavien kaavioiden mukaisesti:

${}_{90}^{232}{\textrm {Th}}+{}_{0}^{1}{\textrm {n}}\xrightarrow {} _{90}^{233} {\textrm {Th}}{\xrightarrow[{\text{22 min}}]{\beta ^{-}}}{}_{91}^{233}{\textrm {Pa}}{\xrightarrow[ {\text{27,4 päivää}}]{\beta ^{-}}}{}_{92}^{233}{\textrm {U}}{\xrightarrow[{1{,}6\cdot 10 ^{ 5}{\text{years))}]{\alpha }}$

${}_{92}^{238}{\textrm {U}}+{}_{0}^{1}{\textrm {n}}\xrightarrow {} _{92}^{239} {\textrm {U}}{\xrightarrow[{\text{23,5 min}}]{\beta ^{-}}}{}_{93}^{239}{\textrm {Np}}{\ xrightarrow[ {\text{2,3 päivää}}]{\beta ^{-}}}{}_{94}^{239}{\textrm {Pu}}{\xrightarrow[{2{,}4\ cdot 10 ^{4}{\text{years}}}]{\alpha }}$

Molemmissa tapauksissa säteilyn sieppausprosessi johtaa radioaktiivisten ytimien muodostumiseen. Kahden peräkkäisen β - -hajoamisen jälkeen muodostuu halkeavia nuklideja. Väliytimillä on riittävän lyhyet puoliintumisajat, mikä mahdollistaa näiden menetelmien käytön käytännössä. Syntyneet fissioituvat ytimet ovat myös radioaktiivisia, mutta niiden puoliintumisajat ovat niin pitkät, että ytimiä voidaan pitää stabiileina ydinreaktoreissa käytettäessä.

Liittyen mahdollisuuteen saada halkeavia ytimiä luonnossa esiintyvistä kynnyksistä 232 Th ja 238 U, jälkimmäisiä kutsutaan yleensä lisääntyväksi . Nykyaikainen tieto nuklideista viittaa siihen, että ydinenergian tulevaisuus liittyy juuri hedelmällisten materiaalien muuttumiseen halkeamiskelpoisiksi [36] [37] .

Fissioenergia

Raskaan ytimen fissiossa vapautuu noin 200 MeV, ja yli 80 % tästä energiasta on fissiokappaleiden liike-energiaa. Loput jakautuvat neutronien, gamma-kvanttien, β - hiukkasten ja antineutriinojen kesken. Tässä tapauksessa fissioenergian yksittäisten komponenttien välinen suhde riippuu heikosti fissioituvasta ytimestä ja fissioprosessin aiheuttavan neutronin energiasta.

Lämmöksi muuntuva energia halkeamisvaihetta kohden (200 MeV), ilmaistuna 1 g :ssa reagoinutta 235 U:ta, antaa:

5⋅10 23 MeV = 1,94⋅10 10 cal = 8,1⋅10 10 J = 22,5 MW h ≈ 1 MW päivä

Mielenkiintoista on, että noin 5 % kaikesta fissioenergiasta kulkeutuu antineutriinojen mukana, eikä sitä voida käyttää.

Fissiofragmenttien, gamma-kvanttien ja neutronien energia muuttuu lämmöksi lähes välittömästi. β − -hajoamisen energia, joka on noin 7 % kokonaisfissioenergiasta, vapautuu vähitellen pitkän ajan kuluessa, koska β − -hajoaminen tapahtuu paljon myöhemmin kuin ytimen fissiohetkeä. Tämä viive johtaa ns. jäännösenergian vapautumiseen suljetussa ydinreaktorissa , joka (jos sitä käytetään suurella teholla) on sammutuksen jälkeen niin suuri, että reaktorin jäähdyttämiseksi on ryhdyttävä toimenpiteisiin. Lisäksi jäännösenergian vapautuminen laskee aluksi melko nopeasti: kolmasosa minuutissa, 60% tunnissa, noin 75% yhdessä päivässä. Silloin energiaa vapautuu yhä hitaammin, minkä seurauksena reaktorissa käytetyllä ydinpolttoaineella on niin korkea radioaktiivisuus ja vastaavasti jäännösenergian vapautuminen, että se vaatii pitkäaikaista (useita vuosia) altistusta erityisissä jäähdytysaltaissa [ 38] [39] .

Fissioenergian jakautuminen, MeV:

Nucleus	Fragmenttien kineettinen energia	Hetkellisen gamma-kvantin energia	Viivästyneiden gamma-kvanttien energia	Neutronienergia	Beetahiukkasten energia	Antineutrino energia	kokonaisenergiaa
233 U	160,5	7.0	7.0	5.0	9.0	kymmenen	198,5
235 U	166,0	7.2	7.2	4.9	9.0	kymmenen	204.1
239 Pu	171,5	7.0	7.0	5.8	9.0	kymmenen	210.3

Fissiotuotteet

Fragmentointiytimet

Pääartikkeli: Ydinfissiotuote Pääartikkeli: Fissiotuotteiden saanto

Suurin osa fissioreaktioista päättyy kahden ytimen muodostumiseen. Pieni osa, 0,2...0,4 % fissioista on kolmoisfissioita , joiden seurauksena muodostuu kolme atomiydintä, kun taas kolmas ydin on kevyttä, kuten helium -4 (90 % kolmoisfissioista) tai tritium (7 % ).

235 U : n fissio lämpöneutronien toimesta tuottaa noin 30 erilaista fragmenttiparia, joiden massa on enimmäkseen epätasainen. Kevyimmän niistä on massaluku 72, raskaimman - 161. Todennäköisin jako palasiksi, joiden massasuhde on 3/2. Tällaisten fragmenttien saanto on noin 6 %, kun taas saman massaisten fragmenttien saanto on noin 10–2 %. Tämä fragmenttien massajakauman luonne havaitaan kaikilla halkeamiskelpoisilla nuklideilla, sekä spontaanissa fissiossa että virittyneiden yhdisteytimien fissiossa riippumatta alkuperäistä ydintä pommittavien hiukkasten tyypistä. Fissiofragmenttien tuottokäyrät vaihtelevat hieman eri fissioituvien ytimien kohdalla, mikä viittaa siihen, että fragmenttien jakautumisen epäsymmetria on ominaista ydinfission mekanismille.

Tällainen fragmenttien fission epäsymmetria on ristiriidassa ytimen pisaramallin ennusteiden kanssa , koska rakenteettoman pisaran pitäisi todennäköisimmin jakautua vain kahteen yhtä suureen osaan. Jako epätasa-arvoisiin osiin selittyy ytimen kuorimallissa seurauksena vallitsevasta ytimien muodostumisesta täytetyillä kuorilla, jotka sisältävät 50 ja 82 neutronia ( maagiset numerot ). Fission epäsymmetria kuitenkin pienenee fissioytimen viritysenergian kasvaessa ja katoaa korkeilla arvoilla. Esimerkiksi 235 U:n fissiossa lämpöneutronien vaikutuksesta symmetrisen fission todennäköisyys on noin 0,01 %, neutroneilla, joiden energia on 14 MeV noin 1 % ja yli 100 MeV:n neutronienergialla, massa fissiofragmenttien jakautumisella on yksi maksimi, joka vastaa ytimen symmetristä fissiota. Tämä suuntaus on sopusoinnussa ydinmallien käyttökelpoisuuden kanssa [40] [41] .

Koska raskaissa ytimissä on ylimäärä neutroneja, myös niiden fragmentit ovat neutroneja liikaa. Tämä tarkoittaa, että fissiofragmentit ovat epävakaita ja kokevat pääasiassa β - hajoamisen . Massaluku ei muutu β − -muunnosten aikana , joten voidaan olettaa, että fragmenttien massajakauma ei käytännössä muutu, vain kemiallinen koostumus muuttuu.

Fissiotuotteiden koostumus muuttuu yleensä jatkuvasti, mutta jos fissioprosessi jatkuu riittävän pitkään tasaisella nopeudella, tasapaino saavutetaan useimmissa β - hajoamisketjuissa ja fissiotuotteiden kemiallinen koostumus muuttuu. muuttumattomana. Jokaista alkuainetta edustavat monet isotoopit eri ketjuista. Tasapainotilassa kaikista fissiotuotteista noin:

25% - harvinaisten maametallien alkuaineita ,
15% - zirkonium ,
12% - molybdeeni ,
6,5 % - cesiumia ,
16% - jalokaasut ( ksenon ja krypton ).

Fissiotuotteiden määrä on noin 2 kertaa suurempi kuin fissioituneiden ytimien määrä. Koska kaikkien atomien koot ovat suunnilleen samat, halkeamistuotteet vievät suuremman tilavuuden kuin halkeamiskelpoisen materiaalin atomit, mikä johtaa ydinpolttoaineen säteilyturpoamiseen, eli siihen muodostuu huokoset, jotka ovat täynnä kaasumaisia fissiotuotteita, tai sen volyymin kasvu [42] [43] .

Kohdassa annetut tiedot ovat oikein vain yksittäisten osastojen osalta. Jos fissio tapahtuu ydinreaktorissa tai muussa voimakkaassa neutronilähteessä, neutronien sieppaaminen rikkoo fissiotuotteiden jakautumisperiaatetta.

Neutronit

Fissiofragmenttien aiheuttama neutronien emissio on yksi raskaiden ytimien fissioprosessin tärkeimmistä piirteistä. Hän antaa sinun luoda tietyissä olosuhteissa fissioketjureaktion . Ja viivästyneiden neutronien läsnäolo mahdollistaa tämän ketjureaktion tekemisen hallittavaksi.

Prompt neutrons

Nämä ovat neutroneja , joita fissiofragmentit emittoivat melkein välittömästi yhdisteytimen fission jälkeen , toisin kuin viivästyneet neutronit, joita fissiotuotteet lähettävät jonkin aikaa sen jälkeen. Yhdessä fissiotapahtumassa emittoivien neutronien määrä on satunnaismuuttuja, joka jakautuu suunnilleen Gaussin lain mukaan keskiarvon ympärille (2-3 neutronia per fissioituva ydin ). Nopeat neutronit muodostavat yli 99 % fissioneutroneista.

Fission aikana syntyvien neutronien keskimääräinen määrä riippuu kohdeytimen tyypistä ja tulevan neutronin energiasta. Huomattava kasvu havaitaan fissiivan ytimen viritysenergian lisääntyessä. Koetiedot kuvataan hyvin muodon [44] [45] lineaarisella riippuvuudella : $\nu _{{f}}^{{i}}$ $\nu _{{f}}^{{i}}$

\nu _{{f}}^{{i}}(E)=\nu _{{f0}}^{{i}}+E_{n}{\frac {d\nu _{{f}} ^{{i}}}{dE}}

missä on arvo E=0,025 eV. $\nu _{{f0}}^{{i}}$ $\nu _{{f}}^{{i}}$

Viivästyneet neutronit

Nämä ovat neutroneja, joita fissiotuotteet emittoivat jonkin ajan kuluttua (muutamasta millisekunnista useisiin minuutteihin) raskaiden ytimien fissioreaktion jälkeen, toisin kuin nopeat neutronit, jotka vapautuvat lähes välittömästi yhdisteytimen fission jälkeen.

Hyvin harvoissa tapauksissa β − -muunnosten ketjussa muodostuu ydin, jonka viritysenergia ylittää tässä ytimessä olevan neutronin sitoutumisenergian. Tällaiset ytimet voivat lähettää neutroneja, joita kutsutaan viivästyneiksi. Viivästyneen neutronin emissio kilpailee gammasäteilyn kanssa, mutta jos ydin on ylikuormitettu neutroneilla, neutroni säteilee todennäköisemmin.

Huolimatta alhaisesta tuotosta , viivästetyillä neutroneilla on valtava rooli ydinreaktoreissa. Suuresta viiveestä johtuen nämä neutronit pidentävät merkittävästi, noin kaksi suuruusluokkaa tai enemmän, yhden sukupolven neutronien elinikää ydinreaktorissa ja luovat siten mahdollisuuden hallita itseään ylläpitävää fissioketjureaktiota.

Viivästetyn neutronin emission muodostama ydin voi olla joko perustilassa tai virittyneessä tilassa. Jälkimmäisessä tapauksessa viritys poistetaan gammasäteilyllä [46] [47] .

Sovellus

Ydinfissio on voimakas energialähde, jota ihmiskunta on käyttänyt suuressa mittakaavassa yli 50 vuoden ajan. Fission ominaisuuden soveltaminen, joka perustuu siihen, että tietyissä olosuhteissa fissioreaktio voi olla ketju , johti ydinreaktorien luomiseen , joissa käytetään hallittua ketjureaktiota erilaisiin tarkoituksiin, ja ydinaseiden luomiseen , joissa käytetään hallitsematonta ketjureaktio. Ydinaseet ovat lämpöydinaseiden ohella tuhoisin asetyyppi . Suurimmat kansainväliset organisaatiot atomienergian käytön alalla ovat IAEA ja WANO .

Ydinreaktorit

Ydinreaktori on laite, jossa suoritetaan kontrolloitu ydinketjureaktio , johon liittyy energian vapautuminen. Maailman ensimmäisen ydinreaktorin, Chicago Pile -1 :n , käynnistivät yliopistostadionin valkaisulaitteiden alla vuonna 1942 Chicagon yliopiston työntekijät Enrico Fermin johdolla osana Manhattanin ydinaseiden kehittämisprojektia [48 ] . Neljä vuotta myöhemmin Neuvostoliiton tiedeakatemian laboratoriossa nro 2 käynnistettiin Kurchatovin johdolla Euroopan ensimmäinen F1-reaktori [49] samoihin tarkoituksiin . Maailman ensimmäinen ydinvoimala Obninskissa , jossa oli AM-1- voimareaktori , otettiin käyttöön vuonna 1954 [50] .

Ydinreaktorit ovat suunnittelultaan ja sovellutuksiltaan hyvin erilaisia laitteita. Käytön luonteen mukaan reaktorit voidaan jakaa ehdollisesti:

tutkimus(koe)reaktorit, joiden käyttöalue on hyvin laaja: esim. reaktorit, joissa ytimessä syntyviä neutroni- ja gammasäteilyvirtoja käytetään tutkimukseen ja fysikaalisiin kokeisiin ydinfysiikan , kiinteän olomuodon fysiikan , säteilykemia , biologia , voimakkaissa neutronivirroissa toimivien materiaalien testaamiseen (mukaan lukien ydinreaktorien materiaalit) isotooppien tuotantoa varten;
isotooppireaktorit (aseet, teollisuus), joita käytetään tuottamaan isotooppeja , joita käytetään ydinaseissa, esim. 239 Pu , näitä ovat muuntajareaktorit ja jalostusreaktorit ;
voimareaktorit , jotka on suunniteltu tuottamaan energia-alalla käytettävää sähkö- ja lämpöenergiaa sekä veden suolanpoistoon ;
kuljetusreaktorit laivojen ja sukellusveneiden voimaloiden ohjaamiseen [51] [52] .

Tällainen jako on melko ehdollinen, koska reaktorien käyttö ei usein rajoitu vain yhteen toimintoon. Tutkimusreaktorit ovat monimuotoisimpia ja erittäin erikoistuneita, koska ne ratkaisevat monenlaisia tehtäviä [53] . Voimareaktorit voivat päätoimintojensa lisäksi suorittaa myös muita, esimerkiksi Obninskin ensimmäisen ydinvoimalaitoksen voimareaktori oli pääasiassa tarkoitettu kokeisiin, ja nopeat neutronireaktorit voivat olla sekä sähköä tuottavia että tuottaa isotooppeja, jotka voivat käyttää myöhemmin aseiden polttoaineena tai raaka-aineena. Asereaktorit päätehtävänsä lisäksi toimittavat usein työntekijöilleen lämpöä ja sähköä [54] .

Ydinenergian historia kattaa yli puolen vuosisadan ajanjakson, ja tänä aikana siitä on tullut jo perinteinen energiateollisuus , tällä hetkellä ydinvoimalaitosten sähköntuotannon osuus saavuttaa monissa maissa varsin suuria arvoja. Maailmassa on tällä hetkellä 433 voimareaktoria, joiden kokonaiskapasiteetti on 366 590 GW ja 65 rakenteilla [55] . Ydinvoimalaitosten asennetulla kapasiteetilla mitattuna maailman johtavat ovat Yhdysvallat (noin 100 miljoonaa kW ) ja Ranska (noin 63 miljoonaa kW), Ranska on johtavassa asemassa ydinvoimalaitosten sähköntuotannossa, kun taas USA vain. 18. sija. Viisi maata kapasiteetin ja tuotannon osuuden mukaan [56] :

Maat	Asennettu kapasiteetti, milj. kW	Maat	Osuus sähköntuotannosta ydinvoimalaitoksilla, %
USA	101.2	Ranska	74.1
Ranska	63.1	Slovakia	51.8
Japani	44.1	Belgia	51.2
Venäjä	22.7	Ukraina	48.1
Etelä-Korea	20.5	Unkari	42.1

Ydinaseet

Ydinaseet ovat joukkotuhoaseita, jotka perustuvat raskaiden ytimien ketjureaktion aikana vapautuvan ydinenergian käyttöön. Tämä on tehokkain ihmisen luoma asetyyppi, joka on räjähdyksen voimakkuudeltaan huonompi kuin lämpöydinase ja siinä on monia vahingollisia tekijöitä .

Kolmas valtakunta osallistui aktiivisesti ydinaseiden kehittämiseen , mutta vakavista onnistumisista huolimatta hän ei kyennyt saattamaan päätökseen työtä tähän suuntaan. Ensimmäinen ydinaseen testi ( Trinity-testi ) suoritettiin vuonna 1945 New Mexicossa , Yhdysvalloissa [57] . Samana vuonna, ainoan kerran historiassa, sitä käytettiin Japanin kaupungeissa Hiroshimassa ( 6. elokuuta ) ja Nagasakissa ( 9. elokuuta ) , amerikkalaiset joukot pudottivat Maly- ja Fat Man -pommit .

Huolimatta siitä, että ydinaseita on käytetty vain kerran, niiden olemassaololla on suuri poliittinen ja sotilaallinen merkitys , mikä yleensä vahvistetaan ydinkoemaan suorittamana. Ydinaseita omistavat maat ovat osa epävirallista ydinaseklubia , ja tämäntyyppisten aseiden johtajat, Venäjä ja Yhdysvallat , ovat pitäytyneet ydinpariteetin doktriinissa kylmästä sodasta lähtien , samalla kun ne ovat ohjanneet poliittisia toimia ydinaseiden leviämisen estämiseksi. aseita . Viisi parasta maata, joissa on eniten käytössä olevia ydinkärkiä [58] :

Maat
Venäjä
USA
Ranska
Kiina
Iso-Britannia

On mielenkiintoista, että ydinräjähdyksiä käytettiin toistuvasti rauhanomaisiin tarkoituksiin , pääasiassa kaivostoimintaan tai päinvastoin kaasu- ja öljykenttien tehostamiseen , joita varten kehitettiin erityisiä teollisuusydinpanoksia [59] .

Muistiinpanot

↑ Irene Joliot-Curie ja Pavle Savic . Uraanin neutronisäteilytyksessä syntyneen radioaktiivisen elementin luonteesta, jonka puoliintumisaika on 3,5 tuntia // Comptes Rendus : päiväkirja. - 1938. - Voi. 208 , no. 906 . - s. 1643 .
↑ O. Hahn, F. Strassmann. Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle // Naturwissenschaften. - 1939. - T. 27 , nro 1 . - S. 11-15 .
↑ Lise Meitner TAI Frisch. Uraanin hajoaminen neutronien toimesta: uudentyyppinen ydinreaktio (englanniksi) // Luonto . - 1939. - Voi. 143 , no. 3615 . — s. 239-240 .
↑ 1 2 Bohr, Wheeler, 1939 .
↑ O. Frisch , J. Wheeler . Ydinfission löytö // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1968. - T. 96 . - S. 700-707 . (Venäjän kieli)
↑ P.S. Kudrjavtsev. Fysiikan historian kurssi . - Moskova: Koulutus, 1982. - S. 73.
↑ IRCameron, New Brunswickin yliopisto . ydinfissioreaktorit. - Kanada, New Brunswick: Plenum Press, 1982.
↑ Cameron, 1987 , s. 43.
↑ Mukhin, osa 1, osa I, 1993 , s. viisikymmentä.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 65.
↑ 1 2 Cameron, 1987 , s. 44.
↑ Klimov, 1985 , s. 112.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 62-65.
↑ Mukhin, osa 1, osa II, 1993 , s. 125.
↑ Bjørnholm, Lynn, 1980 , s. 730-732.
↑ VM Strutinsky. Kuoren vaikutukset ydinmassoissa ja muodonmuutosenergioissa // Nuclear Physics A . - 1967. - T. 95 , nro 2 . — S. 420-442 .
↑ M. Brack, Jens Damgaard, AS Jensen, et ai. Funny Hills: Shell-korjausmenetelmä ydinkuoren vaikutuksiin ja sen sovellukset fissioprosessiin // Arvioita modernista fysiikasta . - 1972. - T. 44 , nro 2 . — S. 320-405 .
↑ Peter Möller, Arnold J. Sierk, Takatoshi Ichikawa et ai. Raskaselementtien fissioesteet // Fyysinen katsaus C . - 2009. - T. 79 , nro 4 . - S. 064304 .
↑ Ulrich Brosa, Siegfried Grossmann ja Andreas Müller. Ydintiede // Physics Reports . - 1990. - T. 197 , nro 4 . — S. 167-262 .
↑ U. Brosa, H.-H. Knitter, T.-S. Fan, et ai. Fissiokanavan todennäköisyyksien systematiikka // Fyysinen katsaus C . - 1999. - T. 59 , nro 2 . — S. 767-775 .
↑ C. Romano, Y. Danon, R. Block, et ai. Fissiofragmenttien massa- ja energiajakaumat tulevan neutronienergian funktiona mitattuna lyijyn hidastusspektrometrillä // Physical Review C . - 2010. - T. 81 , nro 1 . - S. 014607 .
↑ Bat et ai., 1982 , s. 67-69.
↑ Klimov, 1985 , s. 113.
↑ Wagemans, 1991 , s. 36.
↑ Norman E. Holden ja Darleane C. Hoffman. Pohjatilan nuklidin spontaanin fission puoliintumisajat (Tekninen raportti) // Pure and Applied Chemistry . - 2000. - T. 72 , nro 8 . - S. 1525−1562 .
↑ 12 Nudat 2.5 . Haettu 13. kesäkuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 11. toukokuuta 2012. (määrätön)
↑ Cameron, 1987 , s. 44-46.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 65-66.
↑ E.K. Hulet. Spontaani fissio raskaissa elementeissä // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 1990. - T. 142 , nro 1 . — S. 79-99 .
↑ Mukhin, osa 1, osa II, 1993 , s. 157-163.
↑ Singh et ai., 2002 , s. 248.
↑ Mukhin, osa 1, osa II, 1993 , s. 158, 163.
↑ Bjørnholm, Lynn, 1980 , s. 778-787.
↑ Singh et ai., 2002 , s. 248, 523-553.
↑ V. Metag, D. Habs ja HJ Specht. Fissioisomeerien spektroskooppiset ominaisuudet // Physics Reports . - 1980. - T. 65 , nro 1 . - S. 1-41 .
↑ Bat et ai., 1982 , s. 66-67.
↑ Klimov, 1985 , s. 111-113.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 69-70.
↑ Klimov, 1985 , s. 114-115.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 70-71.
↑ Klimov, 1985 , s. 114-118.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 73-75.
↑ Klimov, 1985 , s. 116-117.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 72-73.
↑ Klimov, 1985 , s. 118-119.
↑ Bat et ai., 1982 , s. 75-77.
↑ Klimov, 1985 , s. 119-120.
↑ E.Fermi . Ensimmäisen ketjureaktiopinon kehitys (englanniksi) // Proceedings of the American Philosophy Society. - 1946. - Iss. 90 .
↑ Larin Ivan Ivanovitš. F-1-reaktori oli ja on edelleen ensimmäinen // Tiede ja elämä . - M. , 2007. - Numero. 8 . (Venäjän kieli)
↑ Atomienergiamuseo (pääsemätön linkki) . JSC "Concern Rosenergoatom" . Käyttöpäivä: 31. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 2. joulukuuta 2007. (määrätön)
↑ Cameron, 1987 , s. 172.
↑ Klimov, 1985 , s. 309-338.
↑ Klimov, 1985 , s. 333-337.
↑ Aleksanteri Emelyanenkov. Groundhog Day Krasnojarskissa // Rossiyskaya Gazeta . - 2010. - Ongelma. 81 .
↑ Viimeisimmät uutiset PRIS:stä ja ydinvoimaloiden tilasta . Voimareaktorin tietojärjestelmä . IAEA . Haettu 25. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 23. elokuuta 2011.
↑ Maailman ydinvoimareaktorit ja uraanivaatimukset . World Nuclear Association (1. joulukuuta 2010). Haettu 10. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2012.
↑ Kolminaisuustesti (englanniksi) (pääsemätön linkki) . Manhattan-projekti (interaktiivinen historia) . Yhdysvaltain energiaministeriö . Haettu 31. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 29. syyskuuta 2006.
↑ Maailman ydinvoimien asema . Amerikkalaisten tiedemiesten liitto . Käyttöpäivä: 31. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2012.
↑ Ydinräjähdyksen energian teollinen käyttö (pääsemätön linkki) . Rauhanomaiset räjähdykset . RFNC-VNIITF . Haettu 31. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 19. toukokuuta 2007. (määrätön)

Kirjallisuus

Ydinfissio // Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja : [30 nidettä] / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
Ydinfissio - artikkeli Physical Encyclopediasta
Bartolomey GG, Baibakov VD, Alkhutov MS, Bat' GA Ydinvoimareaktoreiden teorian perusteet ja laskentamenetelmät. - M .: Energoatomizdat, 1982. - 512 s.
Cameron I. Ydinreaktorit. - M .: Energoatomizdat, 1987. - 320 s.
Klimov A.N. Ydinfysiikka ja ydinreaktorit. - M .: Energoatomizdat, 1985. - 352 s.
K. N. Mukhin. Kokeellinen ydinfysiikka. - 5. painos - M .: Energoatomizdat, 1993. - T. 1. Atomiytimen fysiikka. Osa I. Nukleonien, ytimien ja radioaktiivisen säteilyn ominaisuudet. — 376 s. — ISBN 5-283-04080-1 .
K. N. Mukhin. Kokeellinen ydinfysiikka. - 5. painos - M .: Energoatomizdat, 1993. - T. 1. Atomiytimen fysiikka. Osa II. Ydinvuorovaikutukset. – 320 s. — ISBN 5-283-04081-X .
Cyriel Wagemans. Ydinfissioprosessi. - 1. painos - CRC Press, 1991. - 608 s. — ISBN 978-0849354342 .
Niels Bohr, John Archibald Wheeler. Ydinfission mekanismi // Fyysinen katsaus . - 1939. - Voi. 56, nro 5 . - s. 426-450.
S. Bjørnholm, JE Lynn. Kaksinkertainen fissioeste // Reviews of Modern Physics . - 1980. - Voi. 52, nro 4 . — s. 725-931.
Balraj Singh, Roy Zywina ja Richard B. Firestone. Superdeformoituneiden ydinnauhojen ja fissioisomeerien taulukko: kolmas painos (lokakuu 2002) // Nuclear Data Sheets . - 2002. - Voi. 97, nro 2 . - s. 241-592. ( ilmainen esipainettu )
Andre Michaudon. Alkemiasta atomeihin. Plutoniumin valmistus // Los Alamos Science. - 2000. - Ei. 26 . - s. 62-73 .
DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory Volume 1 (englanniksi) . — US Department of Energy , 1993. Arkistoitu 19. maaliskuuta 2014 Wayback Machinessa
DOE Fundamentals Handbook : Nuclear Physics and Reactor Theory Volume 2 . — US Department of Energy, 1993. Arkistoitu 3. joulukuuta 2013 Wayback Machinessa

Linkit

Ydinaseiden vaikutukset
Annotoitu bibliografia ydinfissiosta Alsosin digitaalisesta kirjastosta
atomicarchive.com Nuclear Fission Explained
Nuclear Fission Animaatio

Sanakirjat ja tietosanakirjat

Bibliografisissa luetteloissa
BNE : XX552438 BNF : 119778900 GND : 4130670-3 J9U : 987007536102605171 LCCN : sh85092983 NDL : 00562378

Ydinteknologiat

Tekniikka

materiaaleja

Ydinpolttoaine
- Käytetty
- Raakamateriaalit
Ydinpolttoainekierto
Torium
Uranus
- Uraanin rikastus
- köyhdytetty uraani
Plutonium
Deuterium
Tritium
Helium-3
Litium-6

Ydinvoima
_

Pääaiheet	Ydinreaktori Ydinvoimala radioaktiivinen jäte Hallittu lämpöydinfuusio ydinvoimala ydinrakettimoottori Radioisotooppitermosähköinen generaattori
Reaktoreiden sukupolvia	yksi 2 3 3++ neljä
Reaktorityypit	Kehon mukaan Tankkiydinreaktori Kanavan ydinreaktori Homogeeninen Asetuksen mukaan Vesi - Ylikriittinen vesijäähdytetty Vesi-vesi Kiehuva suolaliuoksissa Raskas vesi - Raskas vesi Grafiitti - Grafiitti-kaasu Magnox rakeistetulla polttoaineella erittäin korkea lämpötila Grafiittivesi (painevesi / kiehuva) sulailla suoloilla Vaikuttavan aineen itsesäätely Nopea neutronireaktori nestemäisellä metallijäähdytysnesteellä lyijyn kanssa Juoksevalla aallolla kaasujäähdytteinen SSTAR Integraali inertiaalinen synteesi

isotooppilääketiede

lääketieteellinen kuvantaminen	Positroniemissiotomografia Yksifotoniemissiotietokonetomografia (SPECT) gamma kamera
Terapia	Kasvainten radiobiologia Tomoterapia Protoniterapia Brakyterapia Neutronien sieppaushoito

Ydinase

Toimintaperiaatteet	Ydinräjähdys Ydinräjähdyksen vahingolliset tekijät Design lämpöydinaseet
Tarina	Ydinaseiden luominen USA Neuvostoliitto Saksa Iso-Britannia Ranska Kiina Israel Intia Pakistan Pohjois-Korea Argentiina Brasilia Irak Iran Espanja Italia Ruotsi Etelä-Afrikka Etelä-Korea Japani ydinkilpailu ydinkeskus
Ydinaseet ja yhteiskunta	Ydinsota ydinkoe Lista laivaus Leviäminen Rauhanomaisia ydinräjähdyksiä Neuvostoliitto

Ydinvoimareaktorit
Luettelo maailman ydinvoimaloista
Ydinreaktorit Venäjällä
Säteilyonnettomuudet