Открытие и капельная модель Деление ядер

Таким образом, процесс деления осуществится, если ядро перейдет из устойчивого состояния a на рис. 5.1.2 (фаза 1 на рис. 5.1.3) в состояние b (фаза 4 на рис. 5.1.3), преодолев потенциальный барьер.  Преодоление барьера высотой W_f, как необходимое условие деления, возможно двумя способами.

1. Надбарьерный переход, когда необходимая энергия сообщается ядру в результате ядерной реакции и возбуждаются колебания ядра с амплитудой α > α_m, а необходимая энергия возбуждения образующегося промежуточного ядра W₂ > W_f (см. рис. 5.1.2) привносится в ядро извне при захвате нейтрона, заряженной частицы или при передачи ядру энергии γ-кванта. Подобный механизм деления, как отмечалось выше, называется вынужденным делением.

2. Деление осуществляется подобно α-распаду при прохождении осколков деления сквозь потенциальный барьер посредством туннельного эффекта. Такая возможность носит название спонтанного деления и осуществляется у самых тяжелых ядер. Необходимая для деформации ядра энергия есть результат квантовомеханических флуктуаций, и носит виртуальный характер. Возможность спонтанного деления определяется барьерным расстоянием (расстояние между точками a и b на рис. 5.1.2), которое при заданной величине W_f барьера деления зависит, в свою очередь, от величины энергии возбуждения ядра W₁.

Высота барьера деления W_f для ядра (A,Z) определяется разностью поверхностной и кулоновской энергий делящегося ядра

Wf = Wпов(αm) - Wкул(αm).

(5.1.1)

Поверхностная и кулоновская энергии ядра (A,Z) в результате малой деформации должны быть пропорциональны величинам W_пов(A,Z) и W_кул(A,Z), которые даются вторым и третьим членами формулы (2.1.1):

Wпов(α) = Wпов(A,Z)·φ(α) = a2A2/3 φ(α) ,	(5.1.2)
Wкул(α) = Wкул(A,Z)·ψ(α) = a3 (Z2/A1/3) ψ(α) .	(5.1.3)

Энергетический барьер W_f обращается в нуль, если

Wпов(a = αm) = Wкул(а = αm),

(5.1.4)

Откуда, с учетом (5.1.2) и (5.1.3), получим

.

(5.1.5)

Оценка величины отношения φ(α_m)/ ψ(α_m) по капельной модели дает величину, равную 2. В зависимости от оценок величин коэффициентов а₂ и а₃ в формуле Вейцзеккера (2.1.1) равенство (5.1.5) будет иметь вид:

.

(5.1.6)

Деление образовавшегося ядра, если выполняется условия (5.1.6) будет происходить мгновенно (за время ~ 10^‑23c).

Отношение Z²/A называется параметром делимости, а его величина определяет вероятность спонтанного деления. Чем меньше параметр делимости, тем меньше, как правило, вероятность спонтанного деления. Данные, представленные в таблице 5.1.1, иллюстрируют подобную тенденцию.

Таблица 5.1.1.

Нуклид	232Th	238U	240Pu	244Cm	252Cf	256Fm
Z2/A	35	35,6	36,8	37,8	38,1	39
T1/2, лет	1,4·1021	8,1·1015	1,2·1011	1,3·107	85,4	2,7 час

Для того, чтобы ядро с Z²/A < 45 разделилось быстро, т.е. надбарьерным путем, в ядро должна быть, как указано выше, внесена энергия возбуждения, превышающая барьер деления W_f .

 

Магнетон Бора Мы видим, что возникла естественная единица измерения магнитного момента, называемая магнетоном Бора Радиоактивный распад ядра возможен тогда, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы M исходного ядра суммы масс mi продуктов распада, которому соответствует неравенство M > ?mi. Это условие является необходимым, но не всегда достаточным. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью Понятие энтропии введено в 1865 г. Р. Клаузиусом. Для выяснения физического содержания этого понятия рассматривают отношение теплоты Q, полученной телом в изотермическом процессе, к температуре Т теплоотдающего тела, называемое приведенным количеством теплоты.
Строение и общие свойства атомных ядер Ядерная физика Электрические цепи в постоянного и переменного тока