Mini-kurzus
Maghasadás
Maghasadáskor egy nehéz atommag két fő fragmentumra válik szét, rendszerint több szabad neutron és jelentős energia felszabadulása mellett. Az energia forrása nem egyszerűen az, hogy a mag „széttörik”: a végtermékek átlagosan erősebben kötöttek nukleononként, ezért teljes nyugalmi tömegük kisebb.
A neutronbefogástól a két fragmentumig
Egy hasadóképes mag, például az urán-235, neutront foghat be, és gerjesztett összetett magot hozhat létre. A gerjesztés nagy alakváltozást tesz lehetővé; a megnyúlt mag végül két fő részre szakadhat. A hasadás nem mindig ugyanazt a leánypárt adja: a fragmentumok tömege eloszlást követ. Egy adott eseményben azonban a nukleonszámnak, a töltésnek, az energiának és az impulzusnak összességében meg kell maradnia.
Honnan származik a körülbelül 200 MeV
A közepes tömegű atommagok kötési energiája nukleononként nagyobb, mint a nagyon nehéz magoké. Hasadás után ezért a fragmentumok, neutronok és egyéb termékek összes nyugalmi tömege kissé kisebb a kezdeti rendszerénél. A tömegkülönbség Q = Δmc² szerint energiává alakul. Egy ²³⁵U-hasadás nagyságrendileg 200 MeV energiát ad le; ennek nagy része a nehéz fragmentumok mozgási energiája, kisebb része neutronokban, gamma-fotonokban és a későbbi radioaktív bomlásokban jelenik meg.
Miért tarthatnak fenn láncreakciót a neutronok
Egy hasadási esemény tipikusan több neutront bocsát ki. Némelyik kiszökik vagy hasadás nélkül nyelődik el, mások új hasadást indítanak. Az effektív k sokszorozási tényező a generációk közötti átlagos mérleg: k<1 esetén a lánc lecseng, k=1-nél átlagosan állandó, k>1-nél növekszik. A „kritikus” állapot tehát k≈1-et jelent, nem robbanást. A neutronveszteség, az elnyelés, a geometria és a moderálás mind befolyásolja k értékét.
Módosítsd az értéket – az eredmény azonnal frissül.
Prompt és késleltetett összetevők
A hasadási neutronok többsége gyakorlatilag azonnal, prompt módon jelenik meg. Kis hányaduk később, bizonyos radioaktív hasadási termékek bomlásából származik. Ezek a késleltetett neutronok szabályozási szempontból rendkívül fontosak, mert a rendszer válaszidejét sokkal hosszabbá teszik. A neutronfelesleges fragmentumok béta-bomlásokon és gamma-átmeneteken is keresztülmennek, ezért a teljes hasadási energia nem egyetlen időpillanatban szabadul fel.
Kidolgozott példák
1. Magreakció ellenőrzése
A ²³⁵U + n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3n egyenletben ellenőrizd A-t és Z-t.
Megoldás
A tömegszám mindkét oldalon 236, a rendszám pedig 92. Az egyenlet megfelel az A- és Z-megmaradás alapfeltételének.
2. A k értelmezése
Mit jelent k = 0,97?
Megoldás
Egy generáció átlagosan kevesebb sikeres következő hasadást hoz létre, ezért külső változtatás nélkül a lánc lecseng.
3. Az energia eredete
Egy „magkötés elszakítása” hozza létre az energiát?
Megoldás
Nem. A termékek teljes nyugalmi tömege kisebb, nukleononkénti kötése pedig erősebb; a tömegdefektus jelenik meg felszabaduló energiaként.