Phân hạch hạt nhân

Từ bắt neutron đến hai mảnh phân hạch

Khi ²³⁵U hấp thụ một neutron, trước hết hình thành một hạt nhân hợp chất ở trạng thái kích thích. Hạt nhân biến dạng rồi có thể tách thành hai mảnh chính cùng khoảng hai hoặc ba neutron. Các mảnh không phải lúc nào cũng là một cặp cố định; thực nghiệm cho một phân bố xác suất theo số khối.

Trong phương trình hạt nhân, cả số khối A và điện tích hạt nhân Z phải được bảo toàn.

Khoảng 200 MeV đến từ đâu

Các mảnh phân hạch thường có năng lượng liên kết trung bình trên mỗi nucleon lớn hơn hạt nhân mẹ rất nặng. Vì vậy tổng khối lượng nghỉ của trạng thái cuối nhỏ hơn một chút; chênh lệch được chuyển thành động năng của mảnh và neutron, tia γ và năng lượng của các phân rã sau đó theo Q=Δmc². Một sự kiện điển hình giải phóng khoảng 200 MeV.

Khối lượng không “biến mất”; năng lượng nghỉ được chuyển sang các dạng năng lượng khác trong cùng một cân bằng tổng.

Vì sao neutron có thể duy trì phản ứng dây chuyền

Neutron sinh ra có thể gây phân hạch tiếp theo. Hệ số nhân hiệu dụng k mô tả số neutron hữu hiệu từ thế hệ này sang thế hệ sau: k<1 thì chuỗi giảm, k=1 ổn định trung bình, k>1 tăng.

“Tới hạn” chỉ có nghĩa k=1, không đồng nghĩa với nổ; rò neutron, hấp thụ, hình học và phổ năng lượng đều quan trọng.

Thành phần tức thời và thành phần trễ

Phần lớn neutron xuất hiện gần như ngay lập tức, gọi là neutron tức thời. Một phần nhỏ xuất hiện sau phân rã β của một số mảnh phân hạch, gọi là neutron trễ. Dù ít, chúng kéo dài thang thời gian động học đủ để điều khiển lò phản ứng.

Các mảnh phân hạch thường giàu neutron và tiếp tục phân rã β, γ, đóng góp thêm vào năng lượng và bức xạ.

Ví dụ có lời giải

1. Kiểm tra phương trình nuclide

2. Diễn giải k=0,97

3. Xác định nguồn năng lượng