184
4.11. URAN NÜVƏSİNİN BÖLÜNMƏSİ. ZƏNCİRVARI NÜVƏ REAKSİYASI
Eyni şəraitdə ağır nüvələrin neytronlarla bombardman edilməsi
zamanı qeyri-adi hadisələr baş verir:
a) orta kütləli kimyəvi elementlərin nüvələri yaranır;
b) yeni nəsil neytronlar yaranır;
c) yeni nəsil neytronlar yeni-yeni nüvə reaksiyaları yaradır və
onları artan silsilə ilə
davam etdirir;
d) böyük miqdarda enerji ayrılır.
Uran nüvəsinin bölünməsi reaksiyası zamanı yaranan yeni “nəsil” neytronların qarşısına
başqa uran nüvələri çıxdıqda onların da bölünməsi reaksiyaları baş verir. Bu reaksiyaların
hər birindən növbəti “nəsil” neytronlar yaranır və beləliklə, ilkin neytronların təsiri altında
uran nüvəsinin bölünməsinin uzun zənciri alınır.
Zəncirvarı reaksiya – bölünən uran nüvələrinin sayının sel artımıdır.
Zəncirvarı nüvə reaksiyasının mövcud olması üçün iki zəruri şərt ödənilməlidir:
I şərt: zəncirvarı reaksiya zamanı neytronların artma əmsalı vahidə bərabər və ya ondan
böyük olmalıdır.
Hər hansı nəsildə olan neytronlar sayının ondan əvvəlki nəsil neytronlar sayına nisbəti
neytronların artma əmsalı (k) adlanır:
k =
ə
ə
.
Deməli, zəncirvarı nüvə reaksiyasının getməsi üçün neytronların artma əmsalı
k
1 olmalıdır.
Əgər
k > 1 olarsa, bölünmə yaradan neytronların
sayı getdikcə artar və idarə olunmayan –
partlayışa səbəb olan zəncirvarı nüvə reaksiyası baş verər. Əgər
k < 1 olarsa, bölünmə yaradan
neytronların sayı getdikcə azalar və reaksiya sönər. Əgər
k = 1 olarsa, bölünmə yaradan
neytronların sayı dəyişməz qalar və idarəolunan zəncirvarı nüvə reaksiyası baş verər.
II şərt: uranın kütləsi müəyyən minimal miqdarda – böhran kütləsinə bərabər və ya ondan
böyük olmalıdır.
Zəncirvarı nüvə reaksiyasının getməsi üçün tələb olunan ən kiçik uran kütləsi
böhran
kütlə adlanır.
Danimarka alimi Nils Bor uran
nüvəsinin bölünmə mexanizmini
nüvəni damla modelinə bənzət-
məklə izah etmişdir.
Onun fikrin-
cə, nüvə nuklonlar toplusundan
ibarət maye damlasına bənzəyir.
Bu damla neytronla toqquşduqda
həyəcanlanır. Nəticədə nuklonlar
arasında mövcud olan qüvvələr
arasındakı balans pozulur. Nüvə
deformasiya edərək uzunsov for-
ma alır və onun uclarındakı nuk-
lonlar bir-birindən uzaqlaşır. Nə-
hayət, elə bir an gəlib çatır ki,
nüvə iki qəlpəyə bölünür və onlar
çox böyük kinetik enerji ilə kəna-
ra atılır
(a)
.
Neytron qəbul etməklə
həyəcanlanan nuklonlar
arasında hansı qüvvələr
arasında balans pozulur?
Niyə bölünmədən alınan
qəlpələr (nüvələr) çox
böyük kinetik enerjiyə
malik olur?
Enerjinin saxlanması
qanununa görə, qəlpələrin
aldığı bu kinetik enerjinin
cəmi nəyə bərabərdir?
Bölünmədən alınan
qəlpələr kimyəvi
elementlərin dövri
sisteminin hansı ele-
mentləri ola bilər?
(a)
• KEÇDİKLƏRİNİZİ XATIRLAYIN •
Fizika – 9
LAYİHƏ
185
Uran nüvəsinin bölünməsi. Ağır nüvələrin bölünməsi ilə nəticələnən nüvə reak-
siyaları digər reaksiyalardan nəhəng miqdarda enerji ayrılması ilə müşayiət olunur.
Bu, xüsusi rabitə enerjisinin kütlə ədədindən asılılıq qrafikindən də aydın görünür
(bax:
mövzu 4.7.
). Məsələn, uran
nüvəsinin xüsusi rabitə enerjisi
≈ 7,6
təşkil edir. Kimyəvi elementlərin dövri sisteminin ortalarında yerləşən
nüvələrin isə
xüsusi rabitə enerjisi maksimal qiymətə – təqribən
8,8
-a qədərdir. Bu o de-
məkdir ki, əgər ağır uran nüvəsi 2–3 sayda nisbətən
yüngül nüvəyə bölünərsə, onun
hər nuklonuna düşən rabitə enerjisi
≈ 1
qədər artmalıdır. Uran nüvəsində nuk-
lonların sayı 235 olduğundan, onun nisbətən yüngül nüvələrə bölünmə reaksiyasında
enerjisi
≈ 200
qədər artmalıdır. Enerjinin saxlanması qanununa görə, ağır nü-
vənin hər bölünmə reaksiyasında da həmin miqdar enerji ayrılması baş verir.
Bu nəzəri hesablamalar ilk praktik təsdiqini 1939-cu ildə alman alimləri Otto Han
(1879–1968) və Frits Ştrassman (1902–1980), Avstriya alimləri Liza Meytner
(1878–1968) və Otto Friş (1904–1979) tərəfindən aparılan nüvənin bölünmə
reaksiyalaında tapdı. Çoxsaylı eksperimentlər nəticəsində müəyyən olundu ki, uran
nüvəsi neytronlarla bombardman edildikdə o, kütlə ədədləri bir-birinə yaxın
olan iki radioaktiv nüvəyə (bunlar bəzən “qəlpələr” adlanır) bölünür. Hər belə
bölünmədə 2–3 yeni neytron və
200
enerji ayrılır.
+
→ (
)
∗
→
+
+ 2
+ 200
.
Qəlpələr adətən
radioaktiv nüvələr olur. Ona görə də həmin nüvələr dayanıqlı
izotoplara çevrilənə qədər bir neçə ardıcıl
çevrilməsinə məruz qalır
(b)
.
Nüvə reaksiyasında ayrılan enerjinin əsas hissəsi
(≈ 165
) bölünmədən ya-
ranan qəlpələrin kinetik enerjisinin, qalan hissəsi isə müxtəlif şüalanmaların payına
düşür
(c)
.
Zəncirvarı nüvə reaksiyası. Uran nüvəsinin bölünməsindən alınan enerjinin
praktik istifadəsini mümkün edən fakt hər bölünmə prosesinin 2–3 yeni “nəsil”
Nüvənin bölünmə reaksiyasını və alınan nüvələrin radioaktiv
-çevrilməsini yaza
bilərsinizmi?
Məsələ 1. Uran
nüvəsi neytronlarla bombardman edildikdə o, iki nüvəyə bölünür –
-radioaktiv stronsium-95 və
radioaktiv ksenon-139 nüvələrinə. Bu nü-
vələrin alınma reaksiyasını və onların radioaktiv
-çevrilmə reaksiyalarını
yazın.
Nəticənin müzakirəsi.
Uran
nüvəsinin bölünmə reaksiyasından daha hansı zərrəciklər alındı?
ARAŞDIRMA
1
LAYİHƏ