V knize A. Beiser „Perspectives of Modem Physics“, jejíž překlad pod názvem „Úvod do moderní fyziky“ je předkládán českému čtenáři, je uplatněno spíše druhé hledisko (i když výklad začíná speciální teorií relativity). Zde by bylo možno se podivit disonanci, že anglické slovo „perspectives“ je přeloženo jako „úvod“. Slovo perspektiva, alespoň v češtině, nezdá se plně vystihovat skutečný obsah díla a zatímco v angličtině knih podobného obsahu jako kniha Beiserova vyšla celá řada a názvy mnohých z nich začínají slovem „Introduction“, tj. „Úvod“, v češtině takových knih máme poskrovnu, jsou-li vůbec k dispozici. Ve prospěch tohoto volnějšího překladu (jednoho slova) svědčí nakonec i autorova předmluva, v níž jsou jasně vyloženy jak jeho přístup k celé látce a jejímu výběru, tak i pojetí výkladu po stránce metodické. Z těchto Beiserových řádků je zřejmé, že jde o úvodní učebnici, nechceme-li se dovolávat přímo vlastního obsahu knihy.
Tyto tři případy řadě
nazývají podkritický, kritický nadkritický. mají vazebné energie ~8,5 MeV/nukleon.24. Štěpením
se tedy uvolňuje 0,9 MeV/nukleon, tj. mnohem větší, než jeho geometrický průřez.
Nejprve budeme uvažovat ztrátu neutronů povrchem reaktoru ztrátu způso
benou absorpcí, která nevyvolává štěpení. Druhý problém obtížnější, poněvadž přírodní uran obsa
huje jen 0,7% izotopu 92U 235, vhodného štěpení. Většina energie uvol
něné při štěpení přechází kinetickou energii štěpných úlomků; emitované neutrony,
záření beta gama neutrina odnášejí jen nějakých celkové energie.8
jsou asi 240,-mají vazebné energie ~7,6 MeV/nukleon, kdežto štěpné úlomky, jejichž
hmotová čísla jsou okolo 12Q. přes 200 MeV pro 240 přítomných nukleonů!
Obyčejné chemické reakce, jaké probíhají při spalování uhlí nebo nafty, uvolňují
jen několik elektronvoltů každou jednotlivou reakci, ani jaderné reakce (jiné
než štěpení) neuvolňují více než několik miliónů elektronvoltů. První problém lze řešit jednoduše zvětše
ním rozměrů reaktoru, neboť velké těleso poměru svému objemu menší
povrch než malé těleso.8 Řetězová reakce
Téměř ihned objevu štěpení jader roce 1939 bylo zřejmé, vzhledem schop
nosti neutronu vyvolat vhodného jádra štěpení evolucí dalších neutronů zásadě
možná neustávající řada jednotlivých procesů štěpení. Pro příklad vezmeme
reaktor používající jako paliva přírodního uranu; podobný reaktor postavil roce
1942 Fermi demonstroval něm použitelnost řetězových reakcí. Podmínka pro takovou řetězo
vou reakci vhodném štěpném materiálu jednoduchá: průměru nejméně jeden
neutron, který vznikne při každém štěpení, musí vyvolat jinou štěpnou reakci. Nejhojnější izotop 92U238
snadno zachycuje rychlé neutrony, ale obvykle zbavuje výsledné excitační energie
pouhou emisí záření gama, nikoli štěpením. když přesná velikost energie, kterou pohybující
se částice ztratí při elastické srážce jinou částicí, závisí detailech interakce, je
obecně převod energie mezi částicemi při srážce největší, mají-li stejné hmoty.
Podívejme krátce základní problémy související konstrukcí jaderného
reaktoru, zařízení výrobu energie pomocí jaderného štěpení.
24.
Za účelem takového zpomalení štěpících neutronů uran reaktoru rozptýlen
v moderátoru látce, jejíž jádra při srážkách pohlcují energii dopadajících rychlých
neutronů, aniž zachytávala. 92U 238 však jen malý účinný průřez
pro záchyt pomalých neutronů, kdežto účinný průřez 92U235 pro štěpení vyvolané
pomalými neutrony 550 barnů, tj.
Neutrony uvolňované při štěpení tedy nutno rychle zpomalit, aby zabránilo
jejich pohlcení jádry 92U 238 umožnilo další štěpení 92U 235. Nic-
579
.
Vyvolává-li příliš málo neutronů štěpení, řetězová reakce zpomaluje ustává;
způsobuje-li přesně jeden neutron každého štěpení jinou štěpnou reakci, uvolňuje
se energie konstantním výkonem, konečně když počet jednotlivých štěpení roste,
bude uvolňování energie tak rychlé, nastane výbuch
