1. Атом ядросының құрамы, зарядтары, массасы
Атом ядросының бөлінуінің элементар теориясы. Бөліну параметрі
жүктеу/скачать 3,96 Mb.
|
Ядеркаааааааааааааааааа
| 42.Атом ядросының бөлінуінің элементар теориясы. Бөліну параметрі.Бөлінудің негізгі заңдылықтарын ядроның тамшылық моделіне сүйеніп түсіндіруге болады. 2-тарауда ядроның бөліну энергиясы үшін (2.29)формуласы алынған болатын. Меншікті байланыс энергиясы Менделеев таблицасының аяғындағы ядролар үшін оның орта шеніндегі ядроларға қарағанда 1МэВ-қа аз. Демек ауыр (А200) ядролар бөлінген кезде 200МэВ энергия бөлініп шығуы тиіс. Бұл тәжірибелердің нәтижелерімен үйлеседі. Бөліну энергиясы жарқыншақтар мен бөліну кезінде шығарылатын нейтрондардың кинетикалық энергиясы, шығарылатын -кванттар энергиясы және жарқыншықтардың ыдырау энергиясы түрінде байқалады. -ядросы үшін олардың ара қатынасы жуықтап алғанда мынадай: Жарқыншақтардың кинетикалық энергиясы 160МэВ
Бөліну -нұрының энергиясы 8 МэВ Нейтрондардың кинетикалық энергиясы 6 МэВ Жарқыншақтардың ыдырау энергиясы 21МэВ Ядролардың ыдырау энергиясын жартылай эмпирикалық Вейцзеккер формуласынан табуға болады. Алдымен, бөліну кезінде ядроның заряды мен массалық саны сақталады деп есептейік (6.2) Бұл пайымдау, бөліну кезінде ұшып шығатын нейтрондар мен гамма-нұрдың энергияларын және жарқыншықтардың радиоактивтілігін елемеумен пара-пар. Егер оларды елесек, (6.2)-шарты орындалмас еді. Жарқыншақтардың ыдырауы (--ыдырау мен нейтрондық ыдырау) кезінде олардың заряды өседі, бөліну кезінде нейтрондардың шығарылуынан жарқыншақтардың массалық саны бөлінетін ядроның массалық санынан кем болады: (6.3) Егер (6.2)-шарты орындалса, жарқыншақтардың кинетикалық энергиясы реакция энергиясына тең болады. Ол бөлінетін аралық ядроның массасы мен жарқыншақтардың массаларының айырмасына тең. (6.4) мұндағы МЯ –бөлінетін, Мж мен МА , сәйкес, жеңіл және ауыр жарқыншақтардың массалары. Ядролардың массаларын өз кезегінде олардың байланыс энергиялары арқылы өрнектеуге (2.25) болады. Сонда (6.5) шығады. Мұнда Еб –ядролардың байланыс энергиялары. Вейцзеккер формуласынан ол Мұндағы 15,75МэВ, 23,7МэВ,0,71МэВ,17,8МэВ, -34МэВ тақ-тақ ядролар үшін, 34МэВ жұп-жұп ядролары үшін, 0 жұп-тақ, тақ-жұп ядролар үшін. Егер тәжірибелік мәліметтерге сәйкес , яғни, (6.6) деп алсақ және Вейцзеккер формуласының мәні кішкентай соңғы мүшесін елемей, бөлінетін ядро мен жарқыншақтар үшін байланыс энергияларын (6.5)-ке қойсақ, олардың бірінші және екінші мүшелері өзара қысқарады да, бөліну энергиясы (6.7)болады. Мұндағы пен құрама ядроның байланыс энергиясының беттік және кулондық құраушылары, ал жарқыншақтардың беттік және кулондық энергияларының қосындысы. Бөліну барысындағы беттік керілу энергиясы (6.8) артады, ал кулондық тебілу энергиясы (6.9) кемиді. Сонда ядроның бөліну энергиясы (байланыс энергиясының артуы, толық энергияның кемуі): (6.10) Бөліну энергиясы кулондық энергия мен беттік энергияның өзгерісімен анықталады. Бөліну барысында кулондық энергия кемиді де, беттік энергия артады. Мысалы ядросы криптон 93 пен ксенон 139 ядроларына ыдырағанда, оның кулондық энергиясы 337МэВ-қа кемиді де, беттік энергиясы 166МэВ-қа өседі. Осыдан бұл ядроның бөліну энергиясы . (6.10)-нан ядро екі жарқыншаққа бөліну үшін болу керектігі шығады. Бұған және кулондық және беттік энергияның мәнін қойсақ ядроның бөліну шарты (6.11)түріне келеді. Мұндағы Z2/A бөліну көрсеткіші деп аталады. Бұл көрсеткіш неғұрлым жоғары болса, бөліну энергиясы соғұрлым жоғары болуы тиіс. (6.11)-шартын күмістен ауыр ядролардың барлығы қанағаттандырады, -ядросы үшін Z2/A=472/108=20>17 Демек, бөліну Менделеев таблицасының екінші жартысындағы барлық элементтердің ядролары үшін тиімді. Бұған қарамастан тәжірибе жүзінде өздігінен бөліну периодтық жүйенің ең ауыр элеметтерінің үшеуінің ғана ядроларына тән. Басқа ядролар үшін баяу нейтрондардың әсерінcіз бөліну, олардың энергиялық көзқарастан тиімділігіне қарамастан, тәжірибелерде бақыланбайды. Мұны -ыдыраудағы сияқты, кулондық тосқауылдың әсерімен түсіндіруге болады. Егер бір-бірінен аластатылған (шексіз қашықтықта орналасқан) жарқыншықтардың әсерлесу энергиясын 0 деп алсақ, жаңа ғана бөлінген, өзара жанасып тұрған жарқыншақтардың кулондық әсерлесу энергиясы (кулондық тосқауылдың биіктігі) торий-232 ядросы үшін . Ядроның бөліну 170МэВ энергиясынан әлде қайда жоғары. Әрине біз жасаған бағдарлау өте дөрекі. Ол тек қана мұндай тосқауылдың болу мүмкіндігін ғана білдіреді. Енді ядроның бөлінуін тамшылық модел турғысынан қарастырайық. Сыртқы күштің әсерінен сфералық ядро сопайсын. Ол кезде оның көлемі өзгермейді, беті артады. Осыдан беттік энергия артады да, беттік керілу күші оны қайтадан сфералық күйге келтіруге тырысады. Кулондық тебілу күші сопақ ядро үшін сфералық ядроныкінен кем. Кулондық күш ядроны одан әрі соза түсуге тырысады. Сөйтіп беттік күш пен кулондық күштің айырмасы ядроны сфералық қалпына қайтаруға тырысатын серпімділік күшіне ұқсас әсер етеді. Осыдан сыртқы әсерден ядроның сопаюы оның беріктік шегінен асып кеткенше, яғни протондардың кулондық тебілу күшінің өзгерісінің сан мәні беттік күштің өзгерісінің сан мәнінен асып кеткенше, ядро сыртқы күштің әсерінен тербеліске ғана келіп бөлінбейді. Ал сыртқы күштің әсерінен ядроның сопаюы оның беріктік шегінен шығып кетсе, ядро қайта қалпына келе алмай, әрі қарай созыла беріп, ақырында бөлініп тынады. Ядроның беріктік шегін анықтайтын, кулондық кұштің өзгерісі мен беттік керілу күшінің өзгерісі бірдей болатын, пішінін сындық деп атайды. Егер сыртқы күштің әсері, ядро сопаю барысында сындық пішіннен өтіп кететіндей үлкен болса, онда ядро қайтадан бастапқы пішініне қайтып орала алмай қалады. Керісінше, кулондық күштер оны әрі қарай керіп, оны бөледі. Бөліну барысында ядро мынадай пішіндерден өтеді: шар, элипсоид, өте сопақ ортасы жіңішке элипсоид, алмұрт тәрізді екі, сфералық пішінді екі жарқыншақ. Әрине, бұл жағдайда беттік керілу күшінің артуы, кулондық күштің кемуін теңгере алмайды, ал құбылыстың екінші жартысы, ортасы жіңішке элипсоидтан бастап, беттік керілу де ядроны бөлуге көмектеседі. жүктеу/скачать 3,96 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|