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.
3 Jaderné reakce
Štěpné produkty
Při obecném popisu reakce štěpení atomového jádra jsme zatím konkrétně nespecifikovali výsledná jádra
F1 (zvané fragmenty, odštěpky štěpné produkty), které jádro 235U rozštěpí. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika..
Nejčastějšími produkty štěpení F1,2 jsou: 131J, 137Cs, 90Sr, 137Xe, 99Tc, .10. Pokud tak stane, vyvolají tyto nové neutrony rozštěpení dalších dvou jader vzniku již celkem 4
neutronů, vyvolají další štěpení atd. multiplikační faktor což poměr počtu
neutronů následujícího pokolení počtu neutronů předchozím pokolení, dále střední doba života
neutronů reakčním prostředí, zvaná též střední doba neutronového cyklu; doba oddělující dvě
následující generace neutronů.n, takže jejich přírustek dobu činí k. Řešením této diferenciální
rovnice exponenciální závislost
n(t) no.n-n n. čerstvé štěpné směsi můžeme najít zhruba
180 různých radionuklidů.generace", které jsou principu schopny vyvolat štěpení dalších
jader.(k-1)/τn. Pro dynamiku řetězové reakce důležitý tzv.
Nejpravděpodobnější případy štěpení dávají kombinace fragmentů nukleonovými čísly 110 (se
středem kolem N=95) fragmentů nukleonovými čísly 125 155 (se středem kolem N=137) *). Štěpné produkty tedy mají přebytek
neutronů.t ,
kde počet neutronů počátečním čase t=0.(k-1). Většina štěpných produktů proto radioaktivní (nejčastěji β−, důsledku přebytku neutronů)
a rozpadá dále průměru další dceřinné isotopy. Pro
rychlost změny počtu neutronů bude tedy platit rovnice dn/dt n. Kritické množství nepřímo úměrné druhé
mocnině hustoty štěpného materiálu. Uvedeme dva
typické příklady: 235U92 1n0 137Ba56 97Kr36 21n0 nebo 235U92 1n0 97Sr38 137Xe54 21n0 Q,
které představují jen ukázku asi dalších vyskytujících kombinací fragmentů F2. pohlcuje jiným způsobem) převážná většina neutronů dříve, než stačí rozštěpit nějaké další
jádro. Kritické množství štěpného materiálu konkrétních situacích závisí především třech faktorech:
w Druh štěpného materiálu jeho koncentrace
Musí být jádra štěpitelná pomalými neutrony (235,233U; 239Pu další transurany) vysokým účinným průřezem interakce..
Kritické množství štěpného materiálu
Aby taková řetězová reakce mohla nastat, potřeba mít určitém objemu soustředěno dostatečné
množství štěpného materiálu nejméně tzv.cz/JadRadFyzika3.RNDr.
http://astronuklfyzika. kritické množství (hmotnost); při menším množství uniká z
látky (popř.htm (11 34) [15. Dynamika nárustu poklesu počtu neutronů, tím i
rozbíhání ustávání štěpné reakce, tím prudší, čím multiplikační faktor větší menší než čím je
kratší střední doba neutronového cyklu τn. počet neutronů jednotlivých "pokoleních" rychle násobí
geometrickou řadou rychlost rozvětvující reakce štěpení jader lavinovitě roste nastává řetězová
jaderná reakce.e [(k-1)/τn]. Vzhledem tomu, jádra vzniklá
štěpením jsou podstatně menší než původní těžké jádro, poměr počtu neutronů protonů, potřebný k
stabilitě jádra, menší než původní jaderné hmotě těžkého jádra.
Řetězová štěpná reakce
Při rozštěpení jádra sice neutron, jež štěpnou reakci vyvolal, "spotřebuje", avšak během reakce se
emitují další dva (nebo tři) neutrony "2.
Čím vyšší účinný průřez záchytu neutronu, tím menší kritické množství. Jestliže určitém okamžiku štěpném materiálu přítomno n
neutronů, pak uplynutí doby jich bude k.. 1.2008 12:13:33]
.
*) Křivka závislosti výskytu štěpných produktů nukleonovém čísle charakteristický dvouvrcholový tvar středy
vrcholů uvedených hodnotách nukleonových čísel 137.. Pro k>1 reakce narůstá, pro k<1 reakce ustává, speciálním
případě k=1 reakce udržuje konstantní úrovni
