Nadharia ya uhusiano inasema kwamba wingi ni aina maalum ya nishati. Inafuata kwamba inawezekana kubadilisha misa kuwa nishati na nishati kuwa misa. Katika kiwango cha intraatomiki, athari kama hizo hufanyika. Hasa, baadhi ya wingi wa kiini cha atomiki yenyewe inaweza kugeuka kuwa nishati. Hii hutokea kwa njia kadhaa. Kwanza, kiini kinaweza kuoza katika idadi ya viini vidogo, mmenyuko huu unaitwa "kuoza". Pili, viini vidogo vinaweza kuunganishwa kwa urahisi kutengeneza moja kubwa - hii ni mmenyuko wa muunganisho. Katika ulimwengu, miitikio kama hiyo ni ya kawaida sana. Inatosha kusema kwamba mmenyuko wa fusion ni chanzo cha nishati kwa nyota. Lakini mmenyuko wa kuoza hutumiwa na wanadamu katika vinu vya nyuklia, kwa kuwa watu wamejifunza kudhibiti michakato hii tata. Lakini mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia ni nini? Jinsi ya kuidhibiti?
Nini hutokea katika kiini cha atomi
Msukosuko wa msururu wa nyuklia ni mchakato unaotokea chembe za msingi au nuklei zinapogongana na viini vingine. Kwa nini "mnyororo"? Hii ni seti ya athari za nyuklia zinazofuatana. Kama matokeo ya mchakato huu, mabadiliko katika hali ya quantum na muundo wa nucleon ya kiini cha asili hufanyika, hata chembe mpya zinaonekana - bidhaa za mmenyuko. Mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia, ambao fizikia inaruhusu mtu kusoma mifumo ya mwingiliano wa viini na viini na chembe, ndio njia kuu ya kupata vitu vipya na isotopu. Ili kuelewa mtiririko wa mmenyuko wa mnyororo, lazima kwanza mtu ashughulikie moja.
Nini kinachohitajika kwa majibu
Ili kutekeleza mchakato kama mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia, ni muhimu kuleta chembe (nucleus na nucleon, nuclei mbili) karibu pamoja kwa umbali wa radius ya mwingiliano mkali (kama fermi moja). Ikiwa umbali ni mkubwa, basi mwingiliano wa chembe za kushtakiwa utakuwa Coulomb tu. Katika mmenyuko wa nyuklia, sheria zote zinazingatiwa: uhifadhi wa nishati, kasi, kasi, malipo ya baryon. Mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia unaonyeshwa na ishara a, b, c, d. Alama a inaashiria kiini asili, b chembe inayoingia, c chembe mpya inayotoka, na d kiini kinachotokana.
Nishati ya mwitikio
Mmenyuko wa msururu wa nyuklia unaweza kutokea kwa kufyonzwa na kwa kutolewa kwa nishati, ambayo ni sawa na tofauti katika wingi wa chembe baada ya mmenyuko na kabla yake. Nishati iliyofyonzwa huamua kiwango cha chini cha nishati ya kinetic ya mgongano,kinachojulikana kama kizingiti cha mmenyuko wa nyuklia, ambayo inaweza kuendelea kwa uhuru. Kizingiti hiki kinategemea chembe zinazohusika katika mwingiliano na sifa zao. Katika hatua ya awali, chembe zote ziko katika hali ya quantum iliyoamuliwa mapema.
Utekelezaji wa majibu
Chanzo kikuu cha chembe chembe zilizochajiwa ambazo hushambulia kiini ni kichapuzi chembe, ambacho hutoa mihimili ya protoni, ayoni nzito na nuclei nyepesi. Neutroni za polepole hupatikana kwa kutumia vinu vya nyuklia. Ili kurekebisha chembechembe zinazochajiwa na matukio, aina tofauti za athari za nyuklia, muunganisho na kuoza, zinaweza kutumika. Uwezekano wao unategemea vigezo vya chembe zinazogongana. Uwezekano huu unahusishwa na sifa kama vile sehemu ya sehemu ya majibu - thamani ya eneo faafu, ambalo linabainisha kiini kama shabaha ya chembe za tukio na ambayo ni kipimo cha uwezekano kwamba chembe na kiini vitaingia katika mwingiliano. Ikiwa chembe zilizo na spin nonzero zinashiriki katika majibu, basi sehemu ya msalaba moja kwa moja inategemea mwelekeo wao. Kwa kuwa mizunguko ya chembe za tukio haijaelekezwa nasibu kabisa, lakini imeagizwa zaidi au kidogo, misokoto yote itagawanywa. Tabia ya kiasi cha mizunguko ya boriti iliyoelekezwa inafafanuliwa na vekta ya utengano.
Njia ya kujibu
Je, athari ya msururu wa nyuklia ni nini? Kama ilivyoelezwa tayari, hii ni mlolongo wa athari rahisi. Sifa za chembe ya tukio na mwingiliano wake na kiini hutegemea wingi, malipo,nishati ya kinetic. Kuingiliana kunatambuliwa na kiwango cha uhuru wa nuclei, ambayo ni msisimko wakati wa mgongano. Kupata udhibiti wa mifumo hii yote huruhusu mchakato kama vile athari ya mnyororo wa nyuklia unaodhibitiwa.
Maitikio ya moja kwa moja
Iwapo chembe iliyochajiwa inayogonga kiini lengwa itaigusa tu, basi muda wa mgongano utakuwa sawa na umbali unaohitajika kushinda umbali wa radius ya kiini. Athari kama hiyo ya nyuklia inaitwa mmenyuko wa moja kwa moja. Tabia ya kawaida kwa athari zote za aina hii ni msisimko wa idadi ndogo ya digrii za uhuru. Katika mchakato kama huo, baada ya mgongano wa kwanza, chembe bado ina nishati ya kutosha kushinda kivutio cha nyuklia. Kwa mfano, mwingiliano kama vile mtawanyiko wa inelastic wa nyutroni, ubadilishanaji wa malipo, na kurejelea moja kwa moja. Mchango wa michakato kama hii kwa sifa inayoitwa "sehemu ya jumla ya msalaba" haufai kabisa. Hata hivyo, usambazaji wa bidhaa za kupita kwa majibu ya moja kwa moja ya nyuklia hufanya iwezekane kubainisha uwezekano wa kutoroka kutoka kwa pembe ya mwelekeo wa boriti, nambari za quantum, uteuzi wa nchi zilizo na watu wengi, na kuamua muundo wao.
Utoaji wa awali wa usawa
Iwapo chembe haitaondoka katika eneo la mwingiliano wa nyuklia baada ya mgongano wa kwanza, basi itahusika katika msururu mzima wa migongano mfululizo. Hii ni kweli tu kile kinachoitwa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia. Kama matokeo ya hali hii, nishati ya kinetic ya chembe inasambazwa katisehemu za msingi za kiini. Hali ya kiini yenyewe itakuwa hatua kwa hatua kuwa ngumu zaidi. Wakati wa mchakato huu, nucleon fulani au nguzo nzima (kikundi cha nucleons) inaweza kuzingatia nishati ya kutosha kwa utoaji wa nucleon hii kutoka kwenye kiini. Kupumzika zaidi kutasababisha uundaji wa usawa wa takwimu na uundaji wa kiini cha mchanganyiko.
Maitikio ya mnyororo
Je, athari ya msururu wa nyuklia ni nini? Huu ni mlolongo wa sehemu zake kuu. Hiyo ni, athari nyingi za nyuklia zinazofuatana zinazosababishwa na chembe zinazochajiwa huonekana kama bidhaa za athari katika hatua za awali. Je, mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia ni nini? Kwa mfano, mpasuko wa viini vizito, wakati matukio mengi ya mpasuko yanapoanzishwa na neutroni zilizopatikana wakati wa kuoza hapo awali.
Vipengele vya mmenyuko wa msururu wa nyuklia
Kati ya athari zote za kemikali, athari za mnyororo hutumika sana. Chembe zilizo na vifungo visivyotumika hucheza jukumu la atomi za bure au radicals. Katika mchakato kama vile mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia, utaratibu wa kutokea kwake hutolewa na neutroni, ambazo hazina kizuizi cha Coulomb na husisimua kiini wakati wa kunyonya. Ikiwa chembe inayohitajika inaonekana katikati, basi husababisha mlolongo wa mabadiliko yanayofuata ambayo yataendelea hadi mnyororo utakapokatika kwa sababu ya upotezaji wa chembe ya mtoa huduma.
Kwa nini mtoa huduma amepotea
Kuna sababu mbili pekee za kupotea kwa chembe ya mtoa huduma ya msururu wa athari unaoendelea. Ya kwanza ni kunyonya kwa chembe bila mchakato wa utoajisekondari. Pili ni kuondoka kwa chembe zaidi ya kikomo cha ujazo wa dutu inayoauni mchakato wa mnyororo.
Aina mbili za mchakato
Iwapo chembe ya mtoa huduma mmoja pekee huzaliwa katika kila kipindi cha mmenyuko wa msururu, basi mchakato huu unaweza kuitwa usio na tawi. Haiwezi kusababisha kutolewa kwa nishati kwa kiwango kikubwa. Ikiwa kuna chembe nyingi za carrier, basi hii inaitwa mmenyuko wa matawi. Ni nini athari ya mnyororo wa nyuklia na matawi? Moja ya chembe za sekondari zilizopatikana katika kitendo kilichotangulia zitaendeleza mlolongo ulioanza mapema, wakati zingine zitaunda athari mpya ambazo pia zitatawi. Utaratibu huu utashindana na michakato inayoongoza kwenye mapumziko. Hali inayosababishwa itasababisha matukio maalum muhimu na yenye vikwazo. Kwa mfano, ikiwa kuna mapumziko zaidi kuliko minyororo mpya tu, basi kujitegemea kwa majibu haitawezekana. Hata ikiwa inasisimua kwa uwongo kwa kuanzisha nambari inayohitajika ya chembe kwenye wastani fulani, mchakato huo bado utaoza kwa wakati (kawaida badala ya haraka). Ikiwa idadi ya minyororo mipya itazidi idadi ya mapumziko, basi mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia utaanza kuenea katika dutu hii yote.
Hali muhimu
Hali muhimu hutenganisha eneo la hali ya maada na mmenyuko ulioendelezwa wa mnyororo wa kujiendeleza, na eneo ambalo mmenyuko huu hauwezekani hata kidogo. Parameter hii ina sifa ya usawa kati ya idadi ya nyaya mpya na idadi ya mapumziko iwezekanavyo. Kama uwepo wa chembe ya bure ya mtoa huduma, muhimustate ndio kitu kikuu katika orodha kama "masharti ya utekelezaji wa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia." Mafanikio ya hali hii yanaweza kuamua na idadi ya mambo iwezekanavyo. Mgawanyiko wa kiini cha kipengele kizito husisimua na neutroni moja tu. Kama matokeo ya mchakato kama vile mmenyuko wa msururu wa mtengano wa nyuklia, neutroni zaidi hutolewa. Kwa hivyo, mchakato huu unaweza kutoa mmenyuko wa matawi, ambapo neutroni zitafanya kama wabebaji. Katika kesi wakati kiwango cha nutroni kinakamata bila mgawanyiko au kutoroka (kiwango cha hasara) kinalipwa na kiwango cha kuzidisha kwa chembe za carrier, basi mmenyuko wa mnyororo utaendelea kwa hali ya stationary. Usawa huu ni sifa ya sababu ya kuzidisha. Katika kesi iliyo hapo juu, ni sawa na moja. Katika nguvu za nyuklia, kutokana na kuanzishwa kwa maoni hasi kati ya kiwango cha kutolewa kwa nishati na sababu ya kuzidisha, inawezekana kudhibiti mwendo wa mmenyuko wa nyuklia. Ikiwa mgawo huu ni mkubwa zaidi ya moja, basi majibu yatakua kwa kasi. Athari zisizodhibitiwa za msururu hutumika katika silaha za nyuklia.
Matendo ya msururu wa nyuklia katika nishati
Utendaji tena wa kinu hubainishwa na idadi kubwa ya michakato inayotokea katika msingi wake. Athari hizi zote huamuliwa na kinachojulikana kama mgawo wa utendakazi tena. Athari za mabadiliko katika hali ya joto ya vijiti vya grafiti, vipozezi au urani kwenye utendakazi tena wa kinu na ukubwa wa mchakato kama mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia unaonyeshwa na mgawo wa joto (kwa baridi, urani, grafiti). Pia kuna sifa za tegemezi kwa suala la nguvu, kwa mujibu wa viashiria vya barometric, kwa mujibu wa viashiria vya mvuke. Ili kudumisha mmenyuko wa nyuklia katika reactor, ni muhimu kubadilisha vipengele vingine kuwa vingine. Ili kufanya hivyo, inahitajika kuzingatia hali ya mtiririko wa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia - uwepo wa dutu ambayo inaweza kugawanyika na kutolewa kutoka yenyewe wakati wa kuoza idadi fulani ya chembe za msingi, ambazo, kama matokeo., itasababisha mgawanyiko wa nuclei iliyobaki. Kama dutu kama hiyo, uranium-238, uranium-235, plutonium-239 hutumiwa mara nyingi. Wakati wa kupita kwa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia, isotopu za vitu hivi vitaoza na kuunda kemikali zingine mbili au zaidi. Katika mchakato huu, mionzi inayoitwa "gamma" hutolewa, kutolewa kwa nguvu kwa nguvu hufanyika, neutroni mbili au tatu huundwa, zenye uwezo wa kuendelea na vitendo vya athari. Kuna neutroni za polepole na za haraka, kwa sababu ili kiini cha atomi kuvunjika, chembe hizi lazima ziruke kwa kasi fulani.
