Og‘ir yadrolarning bo‘linishi

Slayd 1

Og‘ir yadrolarning bo‘linishi

Slayd 2

Reja:
Atom yadrosining bo‘linishi.
Zanjir reaksiyasi.
Neytronlarning modda bilan o‘zaro ta’siri.
Neytron ta’sirida yadrolarning bo‘linishi.
Zanjir reaksiyani amalga oshirish.
Yadro reaktorlari.

Slayd 3

Atom yadrosining bo‘linishi
02
O.Gan va Shtrassmanlar E.Fermi tajribalarini takrorlab, bunday reaksiya natijasida boshlang‘ich yadro o‘zidan ancha yengil elementlarga parchalanishini ko‘rsatdilar.
01
Yadroning bo‘linishi E.Fermi va uning izdoshlarining 1934-yilda uran yadrosini neytronlar bilan bombardimon qilish bo‘yicha o‘tkazgan tajribalaridan boshlanadi.
03
I.Kyuri va P.Savich 1909-yillar yuqoridagi reaksiyalarda radioaktiv lantanning, O.Gan va Shtrassmanlar radioaktiv bariy elementining hosil bo‘lishini aniqladilar.

Slayd 4

Atom yadrosining bo‘linishi
L.Meytner va Frishlar yadro bo‘linishini tomchi modeliga ko‘ra tushuntirishga harakat qildilar. 1939-yili N.Bor, D.Uilеr (1911) bulardan mustaqil Ya.I.Frenkel (1894-1952) lar yadro bo‘linish mexanizmini tomchi modeli asosida tushuntirib berdilar.
Bu tajriba natijalarini tahlil qilib, 1939-yilda Meytner va O.Frishlar neytronlar ta’sirida uran yadrosi ikki bo‘lakka ajralishi kerak, degan fikrga keldilar.
05
04

Slayd 5

Tomchi modeliga asosan yadroning bo‘linishi

Slayd 6

Yadro bo‘linish mexanizmini tomchi modeli asosida tushuntirish
Tomchi modeliga ko‘ra, yadro bo‘linish shartini qarab chiqaylik. Yadro bog‘lanish energiyasi uchun Veytszekker formulasini yadro bog‘lanish energiyasi
Ebog‘.=A – βA2/3 –γZ 2 A-1/3 – (A/2+Z+ Z 2 /A)-A-3/4 (1)

Slayd 7

Yadro shakli o‘zgarganda bu formuladagi βA2/3 -sirt taranglik energiyasi va γZ 2 A-1/3 – protonlarning kulon ta’sir energiyasi o‘zgaradi. Sirt taranglik kuchi yadro shaklini sferik holiga qaytarishga intilsa, protonlarning kulon ta’sir energiyasi yadrodagi protonlar orasidagi masofani ortishiga, ya’ni deformatsiyalanishiga sabab bo‘ladi. Demak, yadroni bo‘linishi shu ikki xil energiya yig‘indisiga bog‘liq.
Yadro bo‘linish mexanizmini tomchi modeli asosida tushuntirish

Slayd 8

Slayd 9

Slayd 10

Zanjir reaksiyasi

Slayd 11

Neytronlar ishtrokidagi yadro reaksiyalar
Neytronlarning noelastik sochilishi.
Bo‘linish reaksiyasi
(A,Z) + n → (Al,Zl) + (A2,Z2),
Neytronlaming elastik sochilishi.
Neytronlar radiatsion qamrashi
(A,Z) + n→ (A + l,Z ) + ℽ
Protonlar hosil bo‘lish reaksiyalari
(A,Z) + n → (A , Z – 1) + p
Alfa-zarralar hosil bo‘lishi reaksiyalar
(A,Z) + n→ (A-3,Z-2)+4He
01
02
03
04
05
06

Slayd 12

Neytron ta’sirida yadrolarning bo‘linishi
Neytronlar ta’sirida uran yadrosi bo‘linish kesimi izotop turi va neytron energiyasiga bog‘liq ravishda har xil bo‘ladi.

Slayd 13

Neytronlar energiyasiga qarab quyidagicha toifalarga bo‘linadi:
0,025-0,5 eV issiq neytronlar
0,5 eV -1 keV rezonans neytronlar
1 keV -100 keV oraliq neytronlar
01
100 keV -14 MeV tez neytronlar
03
02
04

Slayd 14

1 va 2-jadvallarda ba’zi yadrolar bo‘linishining aktivatsiya energiyasi va neytronning yadrodagi bog‘lanish energiyasi keltirilgan:
Yadro
207Tl
207Bi
210Po
233Th
236U
239U
239Pu
240Pu
Eƒ(MeV)
19,8
22,2
19,7
5,4
6,6
7,1
5,3
5,1
Boshlang‘ich yadro
238U
235U
232U
232Th
Boshlang‘ich yadro+n
233U
235Th
Boshlang‘ich energiyasi MeV
6,0
6,8
1-jadval
2-jadval

Slayd 15

Neytron ta’sirida yadrolarning bo‘linishi
233U, 235U, 239Pu yadrolar uchun bo‘linish energiyasi Eƒ –manfiy, istalgan issiq neytronlar ta’sirida bo‘linsa, 238U uchun Eƒ neytron energiyasi hech bo‘lmaganda Tn > 1,1 MeV bo‘lgan tez neytronlar bilan bo‘linishi mumkin.

Slayd 16

Neytron ta’sirida yadrolarning bo‘linishi
Og‘ir yadrolar bo‘linishida katta energiya ajralib chiqadi. Og‘ir yadrolar bo‘linishida massa sonlari A=100 yaqin bo‘lgan bo‘lakchalarning har bir nuklonga to‘g‘ri keluvchi solishtirma bog‘lanish energiyasi A235 katta bo‘lgan bo‘linuvchi og‘ir yadrolar solishtirma bog‘lanish energiyalaridan taxminan 0,85 MeV katta. Demak, bo‘linish natijasida har bir nuklonga 0,85 MeV ga teng bo‘lgan energiya ajraladi, ya’ni har bir yadroga to‘g‘ri keladigan bo‘linish energiyasi Q=235  0,85 = 200 MeV
Bo‘linish energiyasi – asosiy qismi: bo‘lakchalar kinetik energiyasiga – 169 MeV, oniy gamma-nurlar energiyasiga – 8 MeV, bo‘linishda vujudga kelgan neytronlar energiyasiga – 5 MeV, β –yemirilish energiyasiga ~ 9 MeV, γ-nurlar energiyasiga – 7 MeV, neytrino energiyasiga ~ 11 MeV sarf bo‘ladi.

Slayd 17

Neytron ta’sirida yadrolarning bo‘linishi
Uran-235 yadrosida neytronlarning protonlarga nisbati 1,6 ga teng. Lekin bo‘linishda hosil bo‘lgan bo‘lakchalarga bu nisbat ancha kamdir. Masalan, kumush-108 va bariy-137 yadrolari uchun 1,3 va 1,45 ga teng. Demak har bir bo‘linish jarayonida bir necha neytronlar hosil bo‘lishi kerak. Haqiqatdan, uran-235 bo‘linishining har bir aktida o‘rta hisobda 2-3 ta oniy neytron hosil bo‘ladi. Oniy neytronlarning o‘rtacha kinetik energiyasi 2 MeV bo‘lib, ular bo‘linish energiyasining 30% ini olib ketadi.

Slayd 18

Zanjir reaksiyani amalga oshirish
Tabiiy uran bir jinsli blokiga, ya’ni 99,3% 238 U va 0,7% 235 U izotoplar aralashmasiga biror neytron kelib tushsa, bo‘lish sodir etsa, 2 MeV energiyali neytronlar hosil bo‘ladi. Bu neytronlar:

Slayd 19

Noelastik sochilish natijasida oraliq va rezonans soha neytronlariga o‘tadi. Bu neytronlar yadroga yutilishi natijasida radioaktiv bo‘lib qoladi, lekin bo‘linmaydi. Bu soha neytronlarining yutilish juda foydali, lekin zanjir reaksiyasi borishida xavflidir.
Neytronlar ta’sirida 238U bo‘linish ehtimoliyati 1/5, 235U bo‘linishi mumkin, lekin tarkibida kam bo‘lgani uchun tabiiy uranda zanjir reaksiya bormaydi.
Tez neytronlar noelastik sochiladi, natijada energiyasini kamaytiradi, E<100 keV bo‘lgan oraliq neytronlarga aylanadi, bu neytronlar 238 U yadrosini bo‘la olmaydi. Lekin biroz kichik ehtimollik bilan 235 U yadrosini bo‘lishi mumkin. 01 02 03

Slayd 20

Zanjir reaksiyani amalga oshirish
Hamma xavfli bosqichlardan o‘tgan neytronlar issiq energiyaga qadar sekinlashadi va katta ehtimollik bilan 235U ning yadrolarini bo‘ladi. Lekin tabiiy uran blokidagi neytronlarning boshlang‘ich miqdorida issiq neytronlar juda ham oz bo‘lganligi uchun zanjir reaksiyasini yuzaga keltira olmaydi.
Ko‘rsatilgan hamma bosqichlarda aralashmalar, bo‘linish reaksiya mahsulotlari va hokazo yadrolari tomonidan neytronlarning juda ham nomaqbul qamralishi yuz beradi.
Neytronlarning muhitdan chiqib ketishligi uning o‘lchamiga bog‘liq.
04
05
06

Slayd 21

Zanjir reaksiyani amalga oshirish
Reaksiyani amalga oshirishda rezonans sohada neytronlarni rezonans qamrab olish (n,γ) jarayon katta xalaqit beradi. Shuning uchun rezonans sohadan tezroq issiq neytronlar sohasiga o‘tkazish lozim.
Neytronlarni intensiv yutuvchi boshqa aralashmalardan tozalash zarur. Undan tashqari bo‘linish jarayonida hosil bo‘lgan boshqa mahsulotlardan aktiv zonani o‘z vaqtida tozalab turish kerak.
Tez neytronlarda zanjir reaksiya borishi uchun yoqilg‘isining tarkibini 235U izotoplari bilan boyitish zarur. Tajribadan ma’lumki, uran 235U bilan boyitilganda 5,56% dan boshlab zanjir reaksiya boshlanganligi, amalda 15%dan kam bo‘lmasligi kerak.
01
02
03
Zanjir reaksiyasini amalga oshirish uchun:

Slayd 22

Zanjir reaksiyani amalga oshirish
Sekinlashtiruvchi moddaning fizik xossalarini, iqtisodiy jihatdan arzonligini ham hisobga oladigan bo‘lsak, u holda og‘ir suv, uglerod, berilliy va berilliy oksidi va boshqalari bo‘lishi mumkin. Suv yuqorida aytilgan kamchiliklarga qaramay, sekinlatgich sifatida keng ishlatiladi.
Suv bo‘lsa; tarkibidagi protonlarning neytronlar bilan ta’sirida deytronlar hosil bo‘lishi hisobiga neytronlar suvda intensiv yutiladi.
Geliy 4He bo‘lsa, neytronni yutmaydi, 5He tabiatda uchramaydi. Lekin gaz bo‘lgani uchun zichligi kichik, foydalanish noqulaydir.
01
02
03
Neytronlarni sekinlashtirishda massasi neytron massasiga yaqin bo‘lgan turli moddalardan – sekinlashtirgichlardan foydalaniladi. Sekinlatkich:

Slayd 23

Zanjir reaksiyaning kechishida bo‘linuvchi moddaning formasi ham muhim rol o‘ynaydi. Sferik shaklda bo‘lganda neytronlarning aktiv zonadan tashqariga chiqib ketishi eng kam bo‘lar ekan
Sekinlatuvchi moddaning uran bilan aralashmasidan tashqari (bunday reaktorlarga gomogen reaktorlar deyiladi) bo‘linuvchi uran va sekinlatgichlar alohida bir-biriga yonma-yon qo‘yiladi.
Uran moddasida hosil bo‘lgan neytronlar sekinlatgichga o‘tadi, u neytronlar issiq neytronlar energiyasiga qadar sekinlashadi va yana uran yoqilg‘isiga o‘tadi va hamda bo‘linish reaksiyasini hosil qilishini davom ettiradi. Bu geterogen reaktorlar deyiladi.
04
05
06

Slayd 24

Zanjir reaksiya yetarli darajada massaga ega bo‘lganda ro‘y beradi. Zanjir reaksiya borishi mumkin bo‘lgan sistemaning minimal massasi kritik massa deb ataladi. Sistemaning (aktiv zonaning) kattaligi esa kritik kattalik deyiladi.
Aktiv zona kritik kattaligini va yoqilg‘i kritik massasini yanada kamaytirish uchun reaksiya zonasini neytronlarni qaytaruvchi modda – qaytargich bilan o‘raladi. U aktiv zonadan chiqib ketadigan neytronlar sonini kamaytiradi. Qaytargich bilan o‘raladi. U aktiv zonadan chiqib ketadigan neytronlar sonini kamaytiradi.
07
08

Slayd 25

Yadro reaktorlari
Reaktorlar yonilg‘ining turiga, sekinlashtiruvchi moddasiga (oddiy suv, og‘ir suv, grafit, berilliy, organik suyuqliklar va h.k.), aktiv zonaning tuzilishiga (gomogen yoki geterogen), issiqlik uzatgichga (suv, suv bug‘i, organik suyuqlik, geliy, karbonat angidrid gazi, havo, azot, suyuq metallar va h.k.), bajaradigan vazifasiga (ilmiy tekshirish, energiya olish, izotoplar olish va h.k.), ishlash rejimi (uzluksiz yoki impulsli)ga qarab turlicha nomlanadilar.

Slayd 26

Yadro reaktorlari
Reaktorning asosiy qismi aktiv zonadir (1). Neytronlarning tashqariga chiqib ketishini kamaytirish uchun aktiv zona qaytargich (2) ichiga joylanadi. Aktiv zona neytronlarni sekinlatuvchi bloklardan (3) va ularni ichida joylashgan yoqilg‘i kassetalari TVEL lardan (4) tashkil topgan (TVEL – issiqlik ajratuvchi element). (5) kanallar orqali TVELdan ajralgan issiqlikni olib ketuvchi gaz yoki suyuqlik (issiqlik eltkich) o‘tkaziladi.
Issiq neytronlarda ishlaydigan reaktorlar.

Slayd 27

Yadro reaktorlari
Tez neytronlarda ishlaydigan reaktorlar alohida xususiyatga ega.
1) Yoqilg‘ini yuqori aniqlikkacha tozalash talab etilmaydi. Aralashmalarda tez neytronlar kam yutiladi.
2) Yoqilg‘i kuchli konsentrlangan, ya’ni uran bilan boyitilgan bo‘lishi kerak.
3) Tez neytronlarning effektiv kesimi kichik bo‘lgani uchun yoqilg‘ini issiq neytronli reaktorlardagidan ko‘proq olish talab etiladi.
4) Bu reaktorlar uchun sekinlatgich talab etilmaydi. Aktiv zonaning o‘lchami juda kichik, energiya ajralish zichligi yuqori 0,5 kVt/sm3 gacha yetadi.
5) Issiqlikni olib ketuvchi modda neytronlarni sekinlatmasligi kerak. Shu maqsadda suyuq natriy foydalaniladi.
6) Tez neytronlar moddalarda yutilish ehtimoli kichik bo‘lgani uchun reaktorni boshqarishda yutuvchi sterjenlardan foydalanib bo‘lmaydi.

Slayd 28

E’TIBORINGIZ UCHUN RAHMAT!
Bizni ijtimoiy tarmoqlarda kuzatib boring!

Slayd 29

Foydali havolalar

🛒 Barcha taqdimotlar | 📰 Yangiliklar | ℹ️ Biz haqimizda