056 5

prawdopodobieństwa wychwytu neutronów termicznych przez jądra 'JjU. Przypomnijmy: wychwyt neutronu przez jądro uranu umożliwia rozpad tcęo jądra na dwa fragmenty. Zatem najbardziej skuteczne w rozszczepianiu jąder %_:U są neutrony termiczne.

Nakzy wyróżnić trzy zasadnicze ckmency reaktora jądrowego. Obok prętów paliwowych (raty wypełnione wzbogaconym uranem) znajduje się w nich moderator oraz pręty kontrolne. Pręty kontrolne, wykonane z materiałów, które dobrze pochłaniają neutrony <na przykład z boru. kadmu), służą do kontrolowania szybkości reakcji rozszczepiania jąder: regulują wartość współczynnika K\ odpowiednie ich ustawienie pozwala uzyskać stałą szybkość reakcji rozpadu jąder uranu (Af * 1). Moderator służy do spowtdnienia neutronów produkowanych w tej reakcji od energii kilku MeV do energii poniżej I eV. Dobrym moderatorem jest woda.

W bombie atomowej ładunek jądrowy - materiał rozszczepialny <> b*o> *£l\i) - jest podzielony na kilka części. Masa każdej z nkh jest mniejsza od masy krytycznej, w której może rozwijać się reakcja łańcuchowa ładunek jądrowy jest otoczony konwencjonalnym (chemicznym) matenałem wybuchowym Detonacja tego materiału powoduje połączenie się rozdzielonych części; masa ładunku przewyższa wtedy masę krytyczną i rozwija się reakcja łańcuchowa rozszczepienia jąder ‘«;U (Af> I); następuje wybuch, któremu towarzyszy uwolnienie ogromnych ilości neutronów i bardzo intensywne promieniowanie y.

3.5.2. Synteza termojądrowa

Łączeniu się najlżejszych jąder (izotopów wodoru) w cięższe jądra (na przykład helu) towarzyszy wydzielanie energii.

Rozważmy energetyczne następstwa połączenia dwóch deuteronów (jąder dcutc-ru ;ll) w jądro helu (tHc). W przypadku helu energia wiązania jądra przypadająca na I nukleon jest równa 7.1 McV (patrz ryc. 3.1); całkowita energia wiązania lego jądra (A = 4) jest 4-7,1 McV = 28.4 MeV. W jądrze deuteru energia wiązania nukleonu jest równa l.l MeV, a całkowita energia wiązania tego jądra jest równa 2 1.1 MeV s 2.2 McV. Zatem podczas łączenia się dwóch deuteronów w jądru helu wyzwala się energia 28.4 McV -2 -2.2 MeV » 24 McV.

Podczas syntezy I g jąder deuteru uwolni się energia 1/2 • 6.02 • 10²³ razy większa. Jest to energia ponad 8 razy większa od tej. jaka wyzwala się przy rozszczepie-niu I g ™\J.

Aby jądra deuteru połączyły się w jądro helu. muszą one zbliżyć się do siebie na odległość odpowiadającą zasięgowi działania sil jądrowych, czyli rzędu I0'^,5m. przezwyciężając przy tym siły odpychania kulombowskiego. Jest to możliwe po podgrzaniu jąder deuteru do bardzo wysokiej temperatury Musi to być taka temperatura. przy której średnia energia kinetyczna ich ruchów cieplnych (3/2 kf; k - stała Bołt/manna. T - temperatura jąder deuteru) zbliży się do 0,01 MeV. Łatwo obliczyć. źc warunek ten jest spełniony przy temperaturze 77 • \(f K. Z tego powodu reakcje syntezy jąder nazywają s»ę reakcjami termojądrowymi

56