037

A HibUl. IM1U.1 .Vvu    --u, r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS >«}

37

2 9 ROZSZCZEPIENIE JĄDER ATOMOWYCH

Zgodnie z tym. co powiedziano w- p. 2.3. wy promieniowanie dodatniego lub ujemnego elektronu zależy od stosunku liczby neutronów do liczby protonów w jądrze promieniotwórczym. Jeżeli jądro zawiera nadmiar neutronów, a więc gdy powstało np. wskutek bombardowania trwałego jądra neutronami, to następuje emisja cząstki fi .jeżeli natomiast zawiera nadmiai protonów, np. wskutek bombardowania trwałego jądra protonami, należy oczekiwać emisji cząstki fi~.

Izotopy promieniotwórcze otrzymuje się w różnego rodzaju akceleratorach, tj. urządzeniach przyspieszających cząstki bombardujące i w reaktorach jądrowych. Znajdują one liczne zastosowania w różnych działach nauki i techniki.

2.9. ROZSZCZEPIENIE JĄDER ATOMOWYCH

Jak wspomniano w p. 2.7. reakcje rozszczepienia jąder atomowych polegają na tym. że nietrwałe jądra ciężkie naświetlane neutronami ulegają rozpadowi na dwa fragmenty o porównywalnych liczbach masowych, a równocześnie następuje emisja 2-3 neutronów. Taka reakcja została wykryta po raz pierwszy przez Otto llahna i Fritza Strassmanna w 1939 r. Badacze ci wykazali mianowicie, że jądra izotopu uranu ulegają rozszczepieniu pod wpływem powolnych neutronów, tj. neutronów o energii (ok. 0.03 cV) rzędu energii cząsteczek gazu w temperaturze pokojowej (nazywanych dlatego neutronami termicznymi). Reakcję tę można przedstawić równaniem

+ n - X + Y + (2-3)n

Liczby masowe fragmentów X i Y przyjmują wartości od 72 do 161. Mogą to być na przykład jądra kryptonu i baru {^Kr i '^Bai, ksenonu i strontu ('t!|Xc i £Sr) itd. W produktach rozszczepienia uranu-235 wykryto około 300 izotopów 37 różnych pierwiastków. Na rysunku 2.8 podano wydajności nuklidów o różnych liczbach masowych. Krzywa po lewej stronic pionowej kreski podaje wydajność fragmentów lżejszych, krzywa po prawej — fragmentów cięższych. Z diagramu tego wynika, że najczęstsze są fragmenty o liczbach masowych zbliżonych do 95 i 138.

Przejście od jądra uranu 235. w którym nukleony są zw iązane słabiej (7.5 MeV), do dwóch fragmentów o masach położonych w pobliżu płaskiego maksimum na krzywej na rys 2.1 i wykazujących energię wiązania nukleonu bliską 8.4 MeV. a więc przejście od jądra mniej trwałego do dwóch jąder bardziej trwałych, połączone jest z wydzieleniem bardzo dużych ilości energii. Rozszczepienie jednego jądra uranu-235 dostarcza bowiem energii około 200 MeV. W przeliczeniu na I g ².JjU ulegającego rozszczepieniu uzyskuje się 82 10*' kJ (19.57 • 10” kcal). Jest to ilość ciepła, jaka wydziela się przy spaleniu około 2500 kg węgla kamiennego najlepszego gatunku

Wydajność wszystkich procesów jądrowych poznanych przed odkryciem zjawiska rozszczepienia jąder uranu była niezmiernie mała. Dlatego leż żadnego z nich nie można było wykorzystać do produkcji energii na skalę techniczną. W procesie rozszczepienia ciężkich jąder wydzielane są jednak neutrony, tj nowe pociski zdolne do rozszczepiania