Особенности деления ядер урана

Природный уран состоит из двух изотопов: U²³⁵ (0,7%) и U²³⁸ (99,3%).

Каковы особенности деления этих изотопов?

Захватывая тепловой нейтрон, U²³⁵ образует U²³⁶ с энергией возбуждения 6,8 МэВ. Параметр деления U²³⁶ составляет Z² /A = 35,6, а пороговая энергия Е_Д = 6,6 МэВ. Следовательно, U²³⁵ делится под действием любой энергии.

Для U²³⁸ Z² /A = 35,46, а Е_Д = 7,1 МэВ, в то время как энергия возбуждения ядра после захвата U²³⁸ теплового нейтрона составляет всего 6МэВ, может происходить только нейтронами с Е_n > 1,1 МэВ.

Тепловые нейтроны делят не только U²³⁵, но и U²³³, Pu²³⁹. Все три изотопа называются делящимися изотопами. Они получаются искусственно:

• 90Th²³² + n > ₉₀Th²³³ ₉₁Pa²³³ ₉₂U²³³
• 92U²³⁸ + n > ₉₂U²³⁹ ₉₃Np²³⁹ ₉₄Pu²³⁹
• 90Th²³² и ₉₂U²³⁸ являются ядерным сырьем.

Образование осколков деления

Химический анализ показывает, что среди них имеется более 60 изотопов с массовыми числами А= 72 — 158. Это означает, что ядро может разделиться более, чем тридцатью способами. Кривая выхода осколков на одно деление ₉₂U²³⁵, как функция массового числа А, приведена на рис. 17.

Рис. 17. Выход осколков на одно деление ₉₂U²³⁵.

Осколки деления ви г — активны, т.к. пересыщены нейтронами. Каждый осколок деления проходит ряд превращений, образуя радиоактивную цепочку. Например, с образованием бария.:

₅₂Xe¹⁴⁰ ₅₃Cs¹⁴⁰ ₅₄Ba¹⁴⁰ ₅₅La¹⁴⁰₅₆Ce¹⁴⁰ (церий) Радиоактивное превращение осколков сопровождается изменением порядкового номера Z, а массовое число, А остается постоянным.