Отворите главни мени

Промене

Без промене величине, пре 10 месеци
м
Разне исправке
[[Model kapljice tečnosti]] [[Atomsko jezgro|atomskog nukleusa]] predviđa fisione produkte jednake veličine kao ishod nuklearne deformacije. Sofistikovaniji [[model nuklearne ljuske]] je neophodan da bi se mehanistički objasnio način energetički povoljnijeg ishoda, u kome je jedan fisioni produkt malo manji od drugog. Teoriju fisije baziranu na modelu ljuske je formulisala [[Марија Геперт-Мајер|Marija Majer]].
 
Binarna fisija je najčešći fisioni proces, i njime se proizvode gore pomenuti fisioni produkti, sa 95±15 i 135±15 -{'''u'''}-. Međutim, do binarnog procesa dolazi uglavnom zato što je najverovatniji. U oko 2 do 4 fisije na 1000 u nuklearnom reaktoru, proces koji se naziva [[ternerna fisija]] proizvodi tri pozitivno naelektrisana fragmenta (plus neutrone) i najmanji među njima mogu da budu u opsegu od veoma malog naelektrisanja i mase kao što je proton (-{Z}-=1), do velikog fragmenta kao što je [[argon]] (-{Z}- = 18). Najčešći mali fragmenti, međutim, se sastoje od oko 90% jezgara helijuma-4 sa više energije od alfa čestica iz alfa raspada (takozvane „alfe dugog opsega“ sa ~ 16 -{MeV}-), plus jezgra helijuma-6, i tritoni (jezgra [[tricijum]]a). Ternarni proces je zastupljen u manjoj meri, mada se njime ipak proizvode znatne količine gasova helijuma-4 i tricijuma u šipkama goriva modernih nuklearnih reaktora.<ref>-{S. Vermote, et al. (2008) [http://books.google.com/books?id=6IkykKNob6gC&pg=PA259 "Comparative study of the ternary particle emission in 243-Cm (nth,f) and 244-Cm(SF)"] in ''Dynamical aspects of nuclear fission: proceedings of the 6th International Conference.'' J. Kliman, M. G. Itkis, S. Gmuca (eds.). World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Singapore.}-</ref>
 
=== Energetika ===
Za fisiju teških jezgara neophodan je totalni unos energije od oko 7 od 8 miliona [[elektron volt]]i (-{MeV}-) da bi inicijalno svladala [[nuklearna sila]] koja drži jezgro u sfernom ili približno sfernom obliku, i počevši od toga, da ga deformiše u oblik dvodelne kapljice („kikirikija“) u kome delovi mogu da nastave da se odvajaju jedan od drugog, potpomognuti svojim uzajamnim odbijanjem pozitivnih naelektrisanja, kao što je to slučaj u najzastupljenijem procesu binarne fisije (dva pozitivno naelektrisana fisiona produkta + neutroni). Nakon što su delovi jezgra potisnuti do kritičnog razmaka, izvan koga kratkosežna [[jaka sila]] ne može više da ih drži zajedno, proces njihove separacije se odvija posredstvom energije (dalekosežnog) [[Elektromagnetna sila|elektromagnetskog]] odbijanja između dva fragmenta. Rezultat su dva fisiona fragmenta koji se udaljavaju jedan od drugog, noseći visok sadržaj energije.
 
Oko 6 -{MeV}- fisione ulazne energije dolazi od jednostavnog vezivanja jednog dodatnog neutrona u teško jezgro dejstvom jake sile; mada, kod mnogih izotopa podložnih fisiji, ta količina energije nije dovoljna. Uranijum-238, na primer, ima skoro ništavnu fisionu poprečnu sekciju za neutrone sa manje od jednog -{MeV}- energije. Ako se ne unese dodatna energija putem nekog drugog mehanizma, ne dolazi do fisije jezgra, nego se samo apsorbuje neutron, kao što je to slučaj kad -{U}--238 apsorbuje spore i čak izvesni udeo brzih neutrona, čime postaje -{U}--239. Preostala energija neophodna za inicijaciju fisije može proizaći iz jednog od dva druga mehanizma: jedan od kojih je unos viška kinetičke energije ulaznih neutrona, koji su u sve većoj meri sposobni to izazovu fisiju podložnih teških jezgara, kad njihova kinetička energija prelazi jedan -{MeV}- (oni su takozvani [[brzi neutron]]i). Takvi visoko energetski neutroni modu da direktno izazovu rascep -{U}--238 (oni nalaze primenu u [[termonuklearno oružje|termonuklearnom oružju]], u kome brzi neutroni proističu iz [[nuklearna fuzija|nuklearne fuzije]]). Međutim, taj proces nije podesan za široku primenu u nuklearnim reaktorima, pošto suviše mali udeo fisionih neutrona proizvodenih bilo kojim tipom fisije ima dovoljno energije da efiktivno rascepi -{U}--238 (fisioni neutroni imaju [[Modus (statistika)|mod]] energije od 2 -{MeV}-, ali je [[medijan]] samo 0,75 -{MeV}-, što znači da pola njih ima nedovoljnu energiju).<ref>-{J. Byrne ''Neutrons, Nuclei, and Matter'', Dover Publications, Mineola, NY. {{page|year=2011|isbn=978-0-486-48238-5|pages=259}}}-</ref>
 
Među teškim aktinoidnim elementima, izotopi koji imaju neparan broj neutrona (kao što je -{U}--235 sa 143 neutrona) vezuju ekstra neutron sa dodatnih 1 do 2 -{MeV}- energije u odnosu na izotop istog elementa sa parnim brojem neutrona (kao što je -{U}--238 sa 146 neutrona). Ta ekstra energija vezivanja je dostupna kao result efekta [[semi-empirijska masena formula|neutronskog uparivanja]]. Ta ekstra energija proizilazi iz [[Paulijev princip isključenja|Paulijevog principa isključivanja]] kojim se dozvoljava dodatnom neutronu da zauzme istu nuklearnu orbitalu kao i zadnji neutron u nukleusu, tako da oni formiraju par. Kod takvih izotopa, stoga nije neophodna neutronska kinetička energija, pošto se sva neophodna energija dobija apsorpcijom neutrona, bilo sporog ili brzog, pri čemu se spori neutroni koriste u nuklearnim reaktorima sa moderatorm, a brzi u [[brzi neutronski reaktor|brzim neutronskim reaktorima]], i oružju). Kao što je već napomenuto, potgrupa elemenata podložnih fisiji se mogu efektivno cepati njihovim sopstvenim fisionim neutronima (čime se potencijalno može izazvati nuklearna [[lančana reakcija]] u relativno malim količinama čistog materijala). Primeri su izotopi -{U}--235 i plutonijum-239.
U kontrastu s tim, većina reakcija [[hemijska reakcija|hemijske]] [[oksidacija|oksidacije]] (kao što su sagorevanje [[ugalj|uglja]] ili [[trinitrotoluen|TNT]]) oslobađaju u najboljem slučaju nekoliko [[Elektronvolt|-{eV}-]] po događaju. Stoga, nuklearno gorivo sadrži najmanje deset miliona puta više [[Gustina energije|korisne energije po jedinici mase]] nego hemijsko gorivo. Energija nuklearne fisije se oslobađa kao [[kinetička energija]] fisionih produkata i fragmenata, i kao [[elektromagnetno zračenje|elektromagnetna radijacija]] u obliku [[gama zraci|gama zraka]]; u nuklearnom reaktoru, energija se konvertuje u [[toplota|toplotu]] pošto se čestice i gama zraci sudaraju sa atomima od kojih je napravljen reaktor i njegovim [[radni fluid|radnim fluidom]], obično [[voda|vodom]] ili u nekim slučajevima [[teška voda|teškom vodom]] ili [[istopljena so|istopljenim solima]].
 
Pri rascepu jezgara [[uranijum]]a u fragmente jezgra, oko 0,1 % mase uranijumskih jezgara<ref name="bulletin1950">-{Hans A. Bethe (April 1950), [http://books.google.com/books?id=Mg4AAAAAMBAJ&pg=PA99 "The Hydrogen Bomb"], ''Bulletin of the Atomic Scientists''. pp. 99.}-</ref> prelazi u energiju fisije od ~200 -{MeV}-. Za uranijum-235 (totalna prosečna fisiona energija je 202,5 -{MeV}-), tipično se ~169 -{MeV}- javlja kao [[kinetička energija]] rascepljenih jezgara, koja lete sa oko 3% brzine svetlosti, usled [[Kulonov zakon|Kulonovske repulzije]]. Takođe, u proseku se emituje 2,5 neutrona, sa prosečnom kinetičkom energijom po neutronu od ~2 -{MeV}- (totalno 4.8 -{MeV}-).<ref>-{These fission neutrons have a wide energy spectrum, with range from 0 to 14 MeV, with mean of 2 MeV and [[mode (statistics)]] of 0.75 Mev. See Byrne, op. cite.}-</ref> Reakcija fisije takođe oslobađa ~7 -{MeV}- u obliku [[Elektromagnetsko zračenje|fotona]] [[Gama-čestica|gama zraka]]. Iz te vrednosti proizilazi da nuklearno fisiona eksplozija ili nesrećni slučaj emituje oko 3,5% svoje energije u obliku gama zraka, što je manje od 2,5% energije brzih neutrona (totalna vrednost oba tipa radijacije je ~ 6%), a ostatak je kinetička energija fisionih fragmenata (ona se pojavljuje skoro odmah nakon što fragmenti dođu u susret sa okružnom materijom, kao jednostavna [[toplota]]). U atomskoj bombi, ta toplota može da služi za povišenje temperature jezgra bombe do 100 miliona [[kelvin]]a i da uzrokuje sekundarnu emisiju X-zraka, koji konvertuju deo te energije u jonizacionu radijaciju. Međutim, u nuklearnim reaktorima, kinetička energija fisionih fragmenata se zadržava kao toplota niske temperature, koja uzrokuje malo jonizacije, ili je nema.
 
Takozvane [[neutronska bomba|neutronske bombe]] (poboljšana radijaciona oružja) su konstruisana tako da oslobađaju veći udeo svoje energije kao jonizujuće zračenje (specifično neutrone), mada su sve one termonuklearni uređaji koji se oslanjaju na stupanj nuklearne fuzije za proizvodnju dodatne radijacije. Energijska dinamika čiste fisione bombe se uvek zadržava na oko 6% prinosa u obliku radijacije, kao direktni rezultat fisije.
 
== Reference ==
 
{{reflist}}
{{reference}}
1.506.851

измена