V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
těchto jader nedochází řetězové štěpné reakci, většina emitovaných
rychlých neutronů rychle opouští daný prostor bez interakce. Při štěpných reakcích však vznikají tzv.10.3 Jaderné reakce
původně kulový tvar jádra deformuje eliptický, jehož koncích shromažďují odpuzující se
protony. zde však ukazuje, excitovaná těžká jádra daleko snadněji podléhají spontánnímu štěpení (to je
vážným problémem při vytváření prokazování nejtěžších transuranů, jak bude diskutováno níže část "Transurany").2008 12:13:33]
. Největší část uvolněné energie odnášena jádry
(odštěpky) F1,2, jejichž kinetická energie činí průměru asi 165MeV.
Štěpení pomalými rychlými neutrony
Jak bylo výše uvedeno, iniciální fází mechanismu štěpení těžkého jádra jeho excitace, čemuž musí být jádru dodána
potřebná energie*). Při deexcitaci svých vzbuzených hladin vysílají
štěpné fragmenty záření gama (označuje jako "okamžité", neboť vzniká během pochodu štěpení na
rozdíl následného záření vznikajícího při radioaktivních přeměnách štěpných produktů; toto záření může být
velmi různě "zpožděno", mikrosekund miliony let, závislosti poločasech rozpadu radioaktivních štěpných
produktů). opožděné neutrony množství
asi energiích rozmezí cca 0,2-0,6 MeV), mající původ radioaktivních fragmentech štěpení nadbytkem neutronů,
kterých zbavují buď přeměnou nebo, zvláště když jsou vysoce excitovaném stavu, emisí neutronů. Odpudivá elektrická síla protonů překonává silnou interakci krátkého dosahu, jádro uprostřed
zužuje zaškrcuje, překonána vazbová energie jádro rozdělí dva fragmenty, které rozletí
odpudivými Coulombovskými silami převezmou cca 90% uvolněné energie. Tato poměrně velká uvolněná energie způsobena
tím, vazbová energie připadající jeden nukleon oblasti středně těžkých odštěpků F1,2 zhruba
8,4MeV/nukleon, zatímco jádře uranu asi 7,5MeV/nukleon, tj.
*) Určitou výjimkou spontánní štěpení těžkých jader bez účasti neutronů, které může být vyvoláno vnitřními kvantovými
fluktuacemi kmitů jádře.
U lichých isotopů těžkých jader (jako 235U, 233U, 239Pu) stačí zachycení pomalého neutronu, jehož samotná vazbová
energie dostatečná rozkmitání jádra jeho rozštěpení. Dalším původcem zpožděných neutronů např. isotop jódu 137J.
235 212MeV.
*) Neutrony uvolňované ihned při štěpení nazývají okamžité neutrony; jich asi 99% jejich energie pohybuje v
širokém rozmezí 0,025eV zhruba 10MeV.
Zpožděné neutrony mají velký význam pro dynamiku řízení štěpné reakce jaderných reaktorech, jak bude zmíněno
níže. Další část energie cca 20MeV -
odnáší záření toho menší část okamžité záření gama, větší část záření gama vznikající deexcitací
vzbuzených hladin při radioaktivitě odštěpků), dále záření (cca 8MeV), neutrony (cca 6MeV) vylétající
neutrina (cca 6MeV). Příkladem je
rozštěpení jádra uranu 235U 87Br 147La 2n, přičemž jádro bromu zůstane štěpení stavu vysokou energií
excitace, β-rozpadem přeměňuje vysoce exitované jádro 87Kr*, které emisí neutronu mění stabilní jádro 86Kr
(konkurenční reakcí jeho β-přeměna 87Sr).
U sudých isotopů (232Th, 238U, 240Pu) vazbová energie zachyceného neutronu sama sobě nestačí potřebnému
rozkmitání rozštěpení jádra aby neutron takové jádro rozštěpil, musí vnést navíc určitou kinetickou energii: taková
jádra jsou štěpitelná jen rychlými neutrony.
Energetická bilance štěpení
Energie uvolněná při štěpení zde činí cca 200MeV. zhruba 0,9MeV/nukleon menší;
vynásobením tohoto rozdílu počtem nukleonů uranu dostáváme celkovou uvolněnou energii 0,9 . 1. Každý těchto fragmentů
velmi rychle vyšle "přebytečný" neutron*), někdy neutrony jedná neutrony, které zůstaly v
zaškrceném místě roztržení jádra rozletí okolí.htm (10 34) [15. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Skutečná hodnota uvolněné energie dána statistickým průměrem asi způsobů
štěpení, které různou pravděpodobností nastávají. kritického množství, může dojít spuštění řetězové štěpné reakce viz níže. Při shromáždění dostatečného množství takových jader v
určitém kompaktním objemu, tzv.RNDr.cz/JadRadFyzika3. Velikost této energie vhodný mechanismus jejího dodání) závisí velikosti jádra konfiguraci
energetických hladin nukleonů jádře vysvětluje slupkový model jádra. Tyto neutrony
jsou emitovány zpožděním několika vteřin (střední doba tohoto zpožďování neutronů asi 0,1s).
http://astronuklfyzika
