Нуклеарна фисија
При цепању тешког језгра маса и енергија везе распоређују се на лакше фрагменте, слободне неутроне и зрачење. Фисија је и појединачна нуклеарна реакција и могући почетак неутронске ланчане реакције.
Основна идеја и дефиниција
Типична фисија почиње хватањем неутрона у тешком језгру и стварањем побуђеног сложеног језгра. Оно може да се деформише и подели на два главна фрагмента. A и Z морају бити очувани када се урачунају сви фрагменти и слободни неутрони.
Механизам и квантитативни модел
Енергија долази из разлике у укупној енергији везе почетног и крајњег стања. Око 200 MeV по фисији је добра размера; највећи део одлази у кинетичку енергију фрагмената, неутроне и гама зрачење. Q=Δmc² повезује масени дефект и енергију.
Шта показују мерења и прорачуни
Слободни неутрони могу изазвати нове фисије. Фактор k описује ланац: k<1 је поткритично, k=1 критично, а k>1 наткритично. Цурење и апсорпција без фисије смањују број неутрона следеће генерације.
Ограничења и везе
Промптни неутрони настају готово одмах, а закаснели после бета распада појединих продуката фисије. Иако је закаснели удео мали, он снажно мења временску скалу ланчане реакције.
Решени примери
Задатак 1
Израчунај x у ²³⁵U+n→¹⁴¹Ba+⁹²Kr+x n.
Решење
Масени број: 236=141+92+x, па је x=3. Набој: 92=56+36.
Задатак 2
Израчунај Q ако је Δm=0,215 u и 1 u c²=931,5 MeV.
Решење
Q=0,215×931,5=200,3 MeV, приближно 200 MeV.
Задатак 3
k=0,97 и N₀=1000. Колико неутрона има после 10 генерација?
Решење
N₁₀=1000·0,97¹⁰≈737. Пошто је k<1, ланац опада.
Типична фисија почиње хватањем неутрона у тешком језгру и стварањем побуђеног сложеног језгра. Оно може да се деформише и подели на два главна фрагмента. A и Z морају бити очувани када се урачунају сви фрагменти и слободни неутрони. Енергија долази из разлике у укупној енергији везе почетног и крајњег стања. Око 200 MeV по фисији је добра размера; највећи део одлази у кинетичку енергију фрагмената, неутроне и гама зрачење. Q=Δmc² повезује масени дефект и енергију. Слободни неутрони могу изазвати нове фисије. Фактор k описује ланац: k<1 је поткритично, k=1 критично, а k>1 наткритично. Цурење и апсорпција без фисије смањују број неутрона следеће генерације. Промптни неутрони настају готово одмах, а закаснели после бета распада појединих продуката фисије. Иако је закаснели удео мали, он снажно мења временску скалу ланчане реакције.
У стварном узорку математички модел мора да се повеже са понашањем материјала и мерног система. Губитак или додавање изотопа, самоапсорпција зрачења, позадина, коначна ефикасност детектора и хемијска фракционизација могу променити измерени сигнал без промене самог закона распада. Зато је добро закључак проверити контролним узорком, независном калибрацијом или другим изотопским системом кад год је могуће. Провера реда величине треба да претходи великом броју децимала. У нуклеарним реакцијама очување A, Z и електричног набоја даје снажан тест, док у активности и датирању експоненцијални облик и логика полуживота морају бити сагласни са измереним односима. Тачан број добијен из погрешног разлога није поуздано научно објашњење.