не могу разобраться с ядерной физикой

Question

1возможно ли рассчитать критическую массу какого либо изотопа, и если да то как?
2откуда берутся нейтроны при цепной реакции деления урана, если уран подвержен только альфа распаду
3как объем, размер и форма делящегося материала влияют на критическую массу, есть ли какие-нибудь формулы выражающие эту зависимость

Answer 1

3. Ф-лы выводят по эксперименту: здесь важно сечение захвата. Чернобыль не жахнул только потому, что весь расплав растёкся на дне большой лужей с малым сечение захвата — так в конструкцию заложили физики-теоретики. Эта четвертая система защиты и сработала, когда отказали первые три. А то жахнул бы.

Answer 2

По третьему пункту - в дополнение к сказанному. Из общих сображений с самого начала было ясно, что условия, при которых коэффициент размножения нейтронов для урана-235 и плутония-238 (наработанного в реакторах) превышает 1, достаточно просты: чем больше масса, тем больше вероятность развития цепи; меньше поверхность образца, тем меньше нейтронов выбывают из цепи.

Оценить критмассу для шара (тела с наименьшей площадью поверхности для заданного объёма, а следовательно и массы) можно учинить посредством расчётов, однако данных для надёжных расчётов в те времена было недостаточно.

Поэтому применяли различные методы, и в числе прочих были, конечно, экстраполяциионные, когда выход нейтронов изучался на образцах, заведомо меньших критических для используемой конфигурации.

Например, использовали растворы солей урана, когда подкритичный режим обеспечивался тем, что жидкость была не собрана в компактном объёме, а разливалась сравнительно тонким слоем. Или когда порознь подкритичные массы механически сближали, исследуя при этом интенсивность нейтронов деления.

Известно, по крайней мере, о двух трагических случаях, когда подкритичный режим из-за печальной случайности спонтанным образом перешёл в критичный со смертельным исходом для экспериментаторов (один такой случай произошёл у нас, и один - у американцев) .
Облучение нейтронами - крайне неприятная штука.

Answer 3

2. Надо различать естественный распад и вынужденное деление. Получив пинок нейтроном, уран-235 распадается на барий, криптон (один из вариантов, могут быть и другие) и 2 нейтрона.

Насчет остального не в курсе, извиняй.

Answer 4

Ядерная реакция это контролируемый радиоактивный распад. Герметичная капсула в которой находится уран 235. Внутри этой капсулы при определенных условиях (начинается реакция) повышается давление и температура, которая в реакторе отводится вставленными в капсулу графитовыми стержнями. Т. е. графитовый стержень наполовину внутри капсулы а наполовину вне е, сама же капсула остается герметичной. Графит одно из самых температуро устойчивых веществ на земле, он просто раскаляется до красна и нагревает воду. Т. е. то что называют "замедлитель реакции" является просто отводом переизбытка температуры из реактора. Если стержни не охлаждать водой (теплоносителем) , то реактор просто взорвется. Вода выполняет такие функции - охлаждает графитовые тигли - стержни и дает пар для работы генератора, который в свою очередь вырабатывает электрический ток для потребителя. Сегодня в качестве теплоносителей могут применять свинец, а в качестве "замедлителей реакции" боле температуро устойчивые соединения. Но суть работы ядерного реактора остается неизменной.

Answer 5

1. С помощью спец. программ, моделирующих ~всё множество реакций в шаре из сотв. нуклида (дале - тело) .
2. Не только. Также он с оч. малой вероятностью подвержен и спонтанному делению.
Также прилетают (или возникают в теле) нейтроны, являющиеся продуктами реакций косм. лучей с в-вом.
А в Бомбе используется интенсивное впрыскивание нейтронов, являющихся продуктами бомбардировки 210Po альфа-частицами, возникающими при альфа-распаде подходящего нуклида.
3. Критическая масса - по определения для шара. Спрашиваемых формул нет. См. п. 1.