Nötron (temel parçacık). Nötronlar, izotoplar ve radyoaktivite
Nötron (temel parçacık)
Bu makale Vladimir Gorunovich tarafından bilgileri vandallardan korumak için bu siteye yerleştirilen "Wikiknowledge" sitesi için yazılmıştır ve daha sonra bu siteye eklenmiştir.
BİLİM çerçevesinde hareket eden temel parçacıkların alan teorisi, FİZİK tarafından kanıtlanmış bir temele dayanır:
- klasik elektrodinamik,
- Kuantum mekaniği,
- Korunum yasaları fiziğin temel yasalarıdır.
temel fark bu bilimsel yaklaşım temel parçacıkların alan teorisi tarafından kullanılan - gerçek bir teori kesinlikle doğa yasaları içinde çalışmalıdır: BİLİM'in konusu budur.
Doğada olmayan temel parçacıkları kullanmak, doğada olmayan temel etkileşimleri icat etmek veya doğada var olan etkileşimleri masalsı olanlarla değiştirmek, doğa yasalarını yok saymak, bunlar üzerinde matematiksel işlemler yapmak bilimin görünümü) - bu, bilim gibi görünen MASALLARIN çoğudur. Sonuç olarak, fizik matematiksel peri masallarının dünyasına girdi.
1 Nötron yarıçapı
2 Nötronun manyetik momenti
3 Nötron elektrik alanı
4 Nötron dinlenme kütlesi
5 Nötron ömrü
6 Yeni Fizik: Nötron (temel parçacık) - sonuç
Nötron - temel parçacık kuantum sayısı L=3/2 (spin = 1/2) - baryon grubu, proton alt grubu, elektrik şarjı+0 (sistematizasyon tarafından alan teorisi temel parçacıklar).
Temel parçacıkların alan teorisine göre (bilimsel bir temele dayanan ve tüm temel parçacıkların doğru spektrumunu alan tek teori), nötron dönen polarize bir değişkenden oluşur. elektro manyetik alan Sabit bir bileşen ile. Nötronun sözde kuarklardan oluştuğuna dair Standart Model'in tüm doğrulanmamış iddialarının gerçeklikle hiçbir ilgisi yoktur. - Fizik deneysel olarak nötronun elektromanyetik alanlara sahip olduğunu kanıtlamıştır (toplam elektrik yükünün sıfır değeri henüz bir dipol elektrik alanının yokluğu anlamına gelmez, Standart Model bile nötronun elemanlarına elektrik yükleri getirerek dolaylı olarak kabul etmek zorunda kalmıştır. yapı) ve ayrıca bir yerçekimi alanı. Temel parçacıkların sadece sahip olmadığı - aynı zamanda elektromanyetik alanlardan oluştuğu gerçeği, fizik 100 yıl önce zekice tahmin edildi, ancak 2010 yılına kadar bir teori inşa etmek mümkün değildi. Şimdi, 2015'te, yerçekiminin elektromanyetik doğasını oluşturan ve temel parçacıkların yerçekimi denklemlerinden farklı olarak temel parçacıkların yerçekimi alanının denklemlerini alan temel parçacıkların yerçekimi teorisi de vardı. matematiksel peri masalı fizikte.
Nötronun elektromanyetik alanının yapısı (E-sabit elektrik alanı, H-sabit manyetik alan, Sarı değişken bir elektromanyetik alan kaydedilmiştir).
Enerji dengesi (toplam iç enerjinin yüzdesi):
- sabit elektrik alanı (E) - %0,18,
- kalıcı manyetik alan (H) - 4.04%,
- alternatif elektromanyetik alan - %95.78.
Güçlü bir sabit manyetik alanın varlığı, nükleer kuvvetlerin bir nötrona sahip olmasını açıklar. Nötronun yapısı şekilde gösterilmiştir.
Sıfır elektrik yüküne rağmen, nötronun bir dipol elektrik alanı vardır.
1 Nötron yarıçapı
Temel parçacıkların alan teorisi, bir temel parçacığın yarıçapını (r), merkezden maksimum kütle yoğunluğuna ulaşıldığı noktaya olan mesafe olarak tanımlar.
Bir nötron için bu 3.3518 ∙ 10 -16 m olacaktır.Buna elektromanyetik alan tabakasının kalınlığını 1.0978 ∙ 10 -16 m eklemeliyiz.
O zaman 4.4496 ∙10 -16 m olacaktır.Bu nedenle, nötronun dış sınırı merkezden 4.4496 ∙10 -16 m'den daha fazla bir mesafede bulunmalıdır.Sonuç, neredeyse yarıçapına eşit bir değerdir. proton ve bu şaşırtıcı değil. Temel bir parçacığın yarıçapı, kuantum sayısı L ve kalan kütlenin büyüklüğü ile belirlenir. Her iki parçacık da aynı L ve M L kuantum sayılarına sahiptir ve geri kalan kütleler biraz farklıdır.
2 Nötronun manyetik momenti
Bir karşı ağırlık kuantum teorisi Temel parçacıkların alan teorisi, temel parçacıkların manyetik alanlarının elektrik yüklerinin dönüş dönüşü tarafından yaratılmadığını, ancak elektromanyetik alanın sabit bir bileşeni olarak sabit bir elektrik alanı ile aynı anda var olduğunu belirtir. Bu nedenle, kuantum sayısı L>0 olan tüm temel parçacıkların manyetik alanları vardır.
Temel parçacıkların alan teorisi, nötronun manyetik momentinin anormal olduğunu düşünmez - değeri, kuantum mekaniğinin temel bir parçacıkta çalıştığı ölçüde bir dizi kuantum sayısı tarafından belirlenir.
Böylece nötronun manyetik momenti akım tarafından yaratılır:
- (0) manyetik moment ile -1 eħ/m 0n c
Ardından, nötronun alternatif elektromanyetik alanının enerjisinin yüzde 100'e bölünmesiyle çarpılır ve nükleer manyetonlara dönüştürülür. Aynı zamanda, nükleer manyetonların nötronun kütlesini (m 0n) değil proton kütlesini (m 0p) dikkate aldığı unutulmamalıdır, bu nedenle elde edilen sonuç m 0p / oranı ile çarpılmalıdır. 0n. Sonuç olarak, 1.91304 elde ederiz.
3 Nötron elektrik alanı
Sıfır elektrik yüküne rağmen, temel parçacıkların alan teorisine göre, nötron sabit bir elektrik alanına sahip olmalıdır. Nötronu oluşturan elektromanyetik alanın sabit bir bileşeni vardır ve bu nedenle nötronun sabit bir manyetik alanı ve sabit bir elektrik alanı olmalıdır. Elektrik yükü sıfır olduğundan, sabit elektrik alanı dipol olacaktır. Yani nötron, eşit büyüklükte ve zıt işaretli iki dağıtılmış paralel elektrik yükünün alanına benzer sabit bir elektrik alanına sahip olmalıdır. Büyük mesafelerde, nötronun elektrik alanı, her iki yük işaretinin alanlarının karşılıklı olarak dengelenmesi nedeniyle pratik olarak algılanamaz olacaktır. Ancak nötron yarıçapı kadar uzaklıklarda bu alan, benzer büyüklükteki diğer temel parçacıklarla etkileşimler üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır. Bu öncelikle bir nötronun atom çekirdeğindeki bir proton ve bir nötronun bir nötron ile etkileşimi ile ilgilidir. Nötron - nötron etkileşimi için bunlar, aynı yöndeki dönüşlere sahip itici kuvvetler ve ters yöndeki dönüşlere sahip çekici kuvvetler olacaktır. Nötron - proton etkileşimi için, kuvvetin işareti sadece dönüşlerin yönüne değil, aynı zamanda nötron ve protonun elektromanyetik alanlarının dönme düzlemleri arasındaki yer değiştirmeye de bağlıdır.
Bu nedenle, nötron, ortalama yarıçaplı iki dağıtılmış paralel simetrik halka elektrik yükünden (+0.75e ve -0.75e) oluşan bir dipol elektrik alanına sahip olmalıdır. uzakta bulunan
Nötronun elektrik dipol momenti (temel parçacıkların alan teorisine göre) şuna eşittir:
burada ħ Planck sabitidir, L temel parçacıkların alan teorisindeki ana kuantum sayısıdır, e temel elektrik yüküdür, m 0 nötronun kalan kütlesidir, m 0~ bir nötronun geri kalan kütlesidir. alternatif elektromanyetik alan, c ışık hızıdır, P - elektrik dipol moment vektörü (nötron düzlemine dik, parçacığın merkezinden geçer ve pozitif elektrik yüküne doğru yönlendirilir), s - yükler arasındaki ortalama mesafe, r e - elektrik temel parçacığın yarıçapı.
Gördüğünüz gibi, elektrik yükleri nötrondaki varsayılan kuarkların (+2/3e=+0.666e ve -2/3e=-0.666e) yüklerine yakındır, ancak kuarklardan farklı olarak doğada elektromanyetik alanlar vardır. , ve sabit benzer bir yapı, herhangi bir nötr temel parçacığın, spinin boyutundan bağımsız olarak bir elektrik alanına sahiptir ve... .
SI sisteminde (A) noktasındaki nötron elektrik dipol alanının potansiyeli (yakın bölge 10s > r > s yaklaşık olarak), SI sisteminde:
burada θ dipol moment vektörü arasındaki açıdır P ve gözlem noktasına yön A, r 0 - r 0 =0.8568Lħ/(m 0~ c)'ye eşit normalleştirme parametresi, ε 0 - elektrik sabiti, r - ekseninden uzaklık (alternatif elektromanyetik alanın dönüşü) temel parçacık A gözlem noktasına, h, parçacığın düzleminden (merkezinden geçen) A gözlem noktasına olan mesafedir, h, nötr bir temel parçacıktaki elektrik yükünün ortalama yüksekliğidir (0,5 s'ye eşittir) , |...| sayının modülüdür, P n vektörün büyüklüğüdür P n. (CGS sisteminde çarpan yoktur.)
SI sisteminde nötron elektrik dipol alanının (yakın bölge 10s > r > s yaklaşık olarak) gücü E:
nerede n=r/|r| - gözlem noktası (A) yönünde dipolün merkezinden bir birim vektör, nokta (∙) skaler ürünü gösterir, vektörler kalın yazılmıştır. (CGS sisteminde çarpan yoktur.)
Bir nötronun elektrik dipol alan kuvvetinin bileşenleri (yaklaşık olarak 10s>r>s yakın bölgesinde) uzunlamasına (| |) (dipolden belirli bir noktaya çizilen yarıçap vektörü boyunca) ve eninedir (_|_) SI sisteminde:
burada θ dipol moment vektörünün yönü arasındaki açıdır P n ve gözlem noktasına yarıçap vektörü (CGS sisteminde çarpan yoktur).
Elektrik alan kuvvetinin üçüncü bileşeni, dipol moment vektörünün bulunduğu düzleme diktir. P nötronun n'si ve yarıçap vektörü, - her zaman sıfıra eşittir.
Nötronun (n) elektrik dipol alanının, uzak bölgedeki (r>>s) (A) noktasındaki başka bir nötr temel parçacığın (2) elektrik dipol alanı ile etkileşiminin potansiyel enerjisi U, SI sistemi:
θ n2, elektrik dipol momentlerinin vektörleri arasındaki açıdır P n ve P 2 , θ n - dipol elektrik moment vektörü arasındaki açı P n ve vektör r, θ 2 - dipol elektrik momentinin vektörü arasındaki açı P 2 ve vektör r, r- dipol elektrik momenti p n'nin merkezinden dipol elektrik momenti p 2'nin merkezine (gözlem noktası A'ya) bir vektör. (CGS sisteminde çarpan yoktur)
Normalizasyon parametresi r 0, yakın bölgede klasik elektrodinamik ve integral hesabı kullanılarak hesaplanan E değerinin sapmasını azaltmak için tanıtıldı. Normalizasyon, nötron düzlemine paralel bir düzlemde, nötronun merkezinden belli bir uzaklıkta (parçacık düzleminde) ve h=ħ/2m 0~c yükseklik kayması olan bir noktada meydana gelir, burada m 0~, alternatif bir elektromanyetik alan dinlenme nötronunun (bir nötron için m 0~ = 0.95784 m) çevrelediği kütlenin değeridir. Her denklem için, r 0 parametresi bağımsız olarak hesaplanır. Yaklaşık bir değer olarak, alan yarıçapı:
Yukarıdakilerin hepsinden, klasik elektrodinamik yasalarına göre nötronun elektrik dipol alanının (doğada, 20. yüzyılın fiziğinin bile bilmediği) yüklü temel parçacıklarla etkileşime gireceği sonucu çıkar. .
4 Nötron dinlenme kütlesi
Klasik elektrodinamik ve Einstein'ın formülüne göre, kuantum sayısı L>0 olan temel parçacıkların nötron dahil kalan kütlesi, elektromanyetik alanlarının enerji eşdeğeri olarak tanımlanır:
nerede kesin integral temel bir parçacığın tüm elektromanyetik alanı üzerinden alınır, E elektrik alan gücüdür, H manyetik alan gücüdür. Burada elektromanyetik alanın tüm bileşenleri dikkate alınır: sabit bir elektrik alanı (nötronun sahip olduğu), sabit bir manyetik alan, alternatif bir elektromanyetik alan. Temel parçacıkların yerçekimi alanının denklemlerinin elde edildiği bu küçük ama çok geniş fizik formülü, hurdaya birden fazla muhteşem "teori" gönderecek - bu nedenle, yazarlarından bazıları ondan nefret edecek.
Yukarıdaki formülden aşağıdaki gibi, nötronun kalan kütlesinin değeri, nötronun bulunduğu koşullara bağlıdır.. Dolayısıyla, bir nötronu sabit bir dış elektrik alanına (örneğin bir atom çekirdeği) yerleştirerek, nötronun kütlesini ve kararlılığını etkileyecek olan E2'yi etkileyeceğiz. Bir nötron sabit bir manyetik alana yerleştirildiğinde de benzer bir durum ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, bir atom çekirdeği içindeki bir nötronun bazı özellikleri, alanlardan uzakta, boşlukta serbest bir nötronun aynı özelliklerinden farklıdır.
5 Nötron ömrü
Fizik tarafından belirlenen 880 saniyelik ömür, serbest bir nötrona karşılık gelir.
Temel parçacıkların alan teorisi, bir temel parçacığın ömrünün, içinde bulunduğu koşullara bağlı olduğunu belirtir. Bir nötronu harici bir alana (örneğin manyetik) yerleştirerek, elektromanyetik alanında bulunan enerjiyi değiştiririz. Nötronun iç enerjisinin azalması için dış alanın yönü seçilebilir. Sonuç olarak, bir nötronun bozunması sırasında daha az enerji açığa çıkacak ve bu da bozunmayı zorlaştıracak ve temel bir parçacığın ömrünü uzatacaktır. Nötronun bozunmasının ek enerji gerektireceği ve sonuç olarak nötronun kararlı hale geleceği bir dış alan kuvveti değeri seçmek mümkündür. Bu, komşu protonların manyetik alanının çekirdekteki nötronların bozunmasına izin vermediği atom çekirdeğinde (örneğin, döteryum) tam olarak gözlemlenen şeydir. Öte yandan, çekirdeğe ek enerji verildiğinde, nötron bozunmaları tekrar mümkün olabilir.
6 Yeni Fizik: Nötron (temel parçacık) - sonuç
Standart Model (bu makaleden çıkarılmıştır, ancak 20. yüzyılda doğru olduğu iddia edilmiştir) nötronun üç kuarkın bağlı hali olduğunu belirtir: bir "yukarı" (u) ve iki "aşağı" (d) kuark (önerilen kuark). nötronun yapısı: udd ). Doğada kuarkların varlığı deneysel olarak kanıtlanmadığından, doğada hipotetik kuarkların yüküne eşit büyüklükte bir elektrik yükü bulunamamıştır ve kuarkların izlerinin varlığı olarak yorumlanabilecek sadece dolaylı kanıtlar vardır. Temel parçacıkların bazı etkileşimleri olabilir, ancak farklı şekilde de yorumlanabilir, o zaman nötronun bir kuark yapısına sahip olduğu Standart Model ifadesi sadece kanıtlanmamış bir varsayım olarak kalır. Standart model de dahil olmak üzere herhangi bir model, nötron da dahil olmak üzere herhangi bir temel parçacık yapısını varsayma hakkına sahiptir, ancak nötrondan oluştuğu iddia edilen karşılık gelen parçacıklar hızlandırıcılarda bulunana kadar, modelin ifadesi kanıtlanmamış olarak kabul edilmelidir.
Nötronu tanımlayan Standart Model, kuarkları doğada bulunmayan gluonlarla (kimse gluonları da bulamadı), doğada olmayan alanları ve etkileşimleri ortaya koyar ve enerjinin korunumu yasasıyla çelişir;
Temel parçacıkların alan teorisi ( Yeni fizik) nötronu doğada işleyen yasalar çerçevesinde doğada var olan alanlara ve etkileşimlere dayalı olarak tanımlar - bu BİLİMDİR.
Vladimir Gorunoviç
nötron nedir? Yapısı, özellikleri ve işlevleri nelerdir? Nötronlar, tüm maddelerin yapı taşları olan atomları oluşturan parçacıkların en büyüğüdür.
atom yapısı
Nötronlar çekirdekte bulunur - atomun yoğun bir bölgesi, ayrıca protonlarla (pozitif yüklü parçacıklar) doludur. Bu iki element nükleer denilen bir kuvvet tarafından bir arada tutulur. Nötronların nötr yükü vardır. Protonun pozitif yükü, nötr bir atom oluşturmak için elektronun negatif yükü ile eşleştirilir. Çekirdekteki nötronlar bir atomun yükünü etkilemese de, radyoaktivite seviyesi de dahil olmak üzere bir atomu etkileyen birçok özelliğe sahiptirler.
Nötronlar, izotoplar ve radyoaktivite
Bir atomun çekirdeğinde bulunan bir parçacık - bir nötron, bir protondan %0,2 daha büyüktür. Birlikte aynı elementin toplam kütlesinin %99,99'unu oluştururlar ve farklı sayıda nötrona sahip olabilirler. Bilim adamları atom kütlesine atıfta bulunduklarında, ortalama atom kütlesi anlamına gelir. Örneğin, karbon genellikle 6 nötron ve 12 atom kütlesi ile 6 proton içerir, ancak bazen atom kütlesi 13 (6 proton ve 7 nötron) ile oluşur. Atom numarası 14 olan karbon da mevcuttur, ancak nadirdir. Böylece karbonun atom kütlesi ortalama 12.011'e çıkar.
Atomların farklı sayıda nötronları olduğunda bunlara izotop denir. Bilim adamları, büyük izotoplar oluşturmak için bu parçacıkları çekirdeğe eklemenin yollarını buldular. Şimdi nötron eklemek, yükleri olmadığı için atomun yükünü etkilemez. Ancak atomun radyoaktivitesini arttırırlar. Bu, deşarj olabilen çok kararsız atomlara yol açabilir. yüksek seviyeler enerji.
çekirdek nedir?
Kimyada çekirdek, proton ve nötronlardan oluşan bir atomun pozitif yüklü merkezidir. "Çekirdek" kelimesi, "ceviz" veya "çekirdek" anlamına gelen kelimenin bir şekli olan Latince çekirdekten gelir. Terim 1844'te Michael Faraday tarafından bir atomun merkezini tanımlamak için icat edildi. Çekirdeğin incelenmesiyle, bileşiminin ve özelliklerinin incelenmesiyle ilgili bilimlere nükleer fizik ve nükleer kimya denir.
Protonlar ve nötronlar, güçlü nükleer kuvvet tarafından bir arada tutulur. Elektronlar çekirdeğe çekilir, ancak o kadar hızlı hareket eder ki, dönmeleri atomun merkezinden belirli bir mesafede gerçekleştirilir. Pozitif nükleer yük protonlardan gelir, peki nötron nedir? Elektrik yükü olmayan bir parçacıktır. Protonlar ve nötronlar elektronlardan çok daha fazla kütleye sahip olduklarından, bir atomun ağırlığının neredeyse tamamı çekirdekte bulunur. Bir atom çekirdeğindeki proton sayısı, onun bir element olarak kimliğini belirler. Nötron sayısı, bir elementin hangi izotopunun atom olduğunu gösterir.
Atom çekirdeği boyutu
Çekirdek, atomun toplam çapından çok daha küçüktür, çünkü elektronlar merkezden daha uzakta olabilir. Bir hidrojen atomu çekirdeğinden 145.000 kat, bir uranyum atomu ise merkezinden 23.000 kat daha büyüktür. Hidrojen çekirdeği, tek bir protondan oluştuğu için en küçüktür.
Çekirdekteki proton ve nötronların yeri
Proton ve nötronlar genellikle birlikte paketlenmiş ve küreler üzerinde düzgün bir şekilde dağılmış olarak tasvir edilir. Ancak bu, gerçek yapının basitleştirilmesidir. Her nükleon (proton veya nötron) belirli bir enerji seviyesini ve konum aralığını işgal edebilir. Çekirdek küresel olabileceği gibi armut, küresel veya disk şeklinde de olabilir.
Proton ve nötronların çekirdekleri, kuark adı verilen en küçüklerden oluşan baryonlardır. Çekici kuvvet çok kısa bir menzile sahiptir, bu nedenle protonlar ve nötronlar bağlanabilmeleri için birbirine çok yakın olmalıdır. Bu güçlü çekim, yüklü protonların doğal itici gücünün üstesinden gelir.
Proton, nötron ve elektron
Nükleer fizik gibi bir bilimin gelişmesinde güçlü bir itici güç, nötronun keşfiydi (1932). Bunun için şükretmelisin İngiliz fiziği Rutherford'un öğrencisiydi. nötron nedir? Bu, sadece 15 dakika içinde serbest haldeyken bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya, kütlesiz nötr parçacık olarak adlandırılan bir nötrinoya bozunabilen kararsız bir parçacıktır.
Parçacık, elektrik yükü olmadığı için adını aldı, nötr. Nötronlar son derece yoğundur. Yalıtılmış bir durumda, bir nötronun kütlesi yalnızca 1.67·10 - 27 olacaktır ve yoğun bir şekilde nötronlarla dolu bir çay kaşığı alırsanız, ortaya çıkan madde parçası milyonlarca ton ağırlığında olacaktır.
Bir elementin çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir. Bu sayı, her öğeye kendi benzersiz kimliğini verir. Karbon gibi bazı elementlerin atomlarında çekirdekteki proton sayısı her zaman aynıdır, ancak nötron sayısı değişebilir. Çekirdeğinde belirli sayıda nötron bulunan belirli bir elementin atomuna izotop denir.
Tek nötronlar tehlikeli midir?
nötron nedir? Bu, proton ile birlikte dahil edilen bir parçacıktır, ancak bazen kendi başlarına var olabilirler. Nötronlar atom çekirdeğinin dışında olduklarında potansiyel olarak tehlikeli özellikler kazanırlar. Yüksek hızda hareket ettiklerinde ölümcül radyasyon üretirler. İnsanları ve hayvanları öldürme yetenekleriyle bilinen sözde nötron bombaları, cansız fiziksel yapılar üzerinde minimum etkiye sahiptir.
Nötronlar bir atomun çok önemli bir parçasıdır. Bu parçacıkların yüksek yoğunluğu, hızlarıyla birleştiğinde, onlara olağanüstü yıkıcı güç ve enerji verir. Sonuç olarak, çarpan atomların çekirdeklerini değiştirebilir ve hatta parçalayabilirler. Nötron net bir nötr elektrik yüküne sahip olmasına rağmen, şarja göre birbirini iptal eden yüklü bileşenlerden oluşur.
Bir atomdaki nötron, küçük bir parçacıktır. Protonlar gibi, elektron mikroskobuyla bile görülemeyecek kadar küçüktürler, ama oradadırlar çünkü öyledirler. tek yol Atomların davranışlarını açıklar. Nötronlar bir atomun kararlılığı için çok önemlidir, ancak atom merkezinin dışında uzun süre var olamazlar ve ortalama olarak sadece 885 saniyede (yaklaşık 15 dakika) bozunurlar.
Basın servisi, "Beloyarsk NPP'nin BN-800 reaktörü için MOX yakıtının ilk beş yakıt grubu üretildi. Böylece MOX MOX teknolojik kompleksinin üretiminde ustalaşma aşaması tamamlandı." MM dedi.
Şu anda, Madencilik ve Kimyasal Kombine tarafından bir dizi Rosatom işletmesi ile birlikte geliştirilen ve yıllık plan - 40 yakıt grubunu yerine getirmek için üretim verimliliğini artırmayı amaçlayan önlemler uygulanmaktadır.
Beloyarsk NGS'nin 4 No'lu güç ünitesi, "hızlı" reaktörlere dayalı nükleer yakıt döngüsünü kapatmak için bir dizi teknoloji geliştirmek için gereklidir. Böyle bir kapalı döngüde, nükleer "yakıtın" genişletilmiş yeniden üretimi nedeniyle, nükleer enerjinin yakıt tabanının önemli ölçüde genişleyeceğine ve ayrıca "yanma" nedeniyle radyoaktif atık hacminin azaltılmasının mümkün olacağına inanılmaktadır. tehlikeli radyonüklidlerin Uzmanlara göre Rusya, hızlı nötron reaktörleri inşa etme teknolojisinde dünyada ilk sırada yer alıyor.
BN-800 reaktörlü BNPP'nin 4 No'lu Bloğu, daha güçlü ticari "hızlı" güç üniteleri BN-1200'ün prototipi haline geldi. Daha önce, Beloyarsk NGS'de de bir BN-1200 pilot ünitesi inşa etme kararının 2020'lerin başında verilebileceği bildirilmişti.
BN-800 reaktörü, modern nükleer enerjinin temelini oluşturan termal nötron reaktörlerinden kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi sırasında ayrılan plütonyumu kullanabilen MOX yakıtını kullanmak üzere tasarlanmıştır. endüstriyel üretim BN-800 için MOX yakıtı, Rus nükleer endüstrisinin 20'den fazla kuruluşunun katılımıyla MCC'de inşa edildi.
BN-800 reaktörünün ilk yakıt yükü, esas olarak geleneksel uranyum oksit yakıtından oluşturuldu. Aynı zamanda, yakıt gruplarının bir kısmı, diğer Rosatom işletmelerinin pilot tesislerinde üretilen MOX yakıtını içerir - RIAR (Dimitrovgrad, Ulyanovsk Bölgesi) ve Mayak Üretim Birliği (ZATO Ozersk, Çelyabinsk bölgesi). Zamanla, BN-800 reaktörü MCC tarafından üretilen MOX yakıtına geçirilmelidir.
Federal Devlet Üniter Teşebbüsü "Madencilik ve Kimya Tesisi" (Rostom'un nükleer tesislerinin yaşam döngüsünün son aşamasının bölümünün bir parçası) federal bir nükleer örgüt statüsüne sahiptir. MCC, Rosatom'un kapalı bir nükleer yakıt çevrimi için teknolojik bir kompleksin oluşturulmasına yönelik temel girişimidir. yenilikçi teknolojiler yeni nesil. Dünyada ilk kez, MCC aynı anda üç yüksek teknoloji işleme ünitesini yoğunlaştırıyor - nükleer santral reaktörlerinden kullanılmış nükleer yakıtın depolanması, hızlı nötron reaktörleri için yeni nükleer MOX yakıtının işlenmesi ve üretilmesi.
Nötron (Latince nötr - ne biri ne de diğeri), sıfır elektrik yükü olan ve bir protonun kütlesinden biraz daha büyük bir kütleye sahip temel bir parçacıktır. nötron kütlesi mn=939,5731(27) MeV/sn 2 =1,008664967 a.u.m.. =1,675 10 -27kilogram. Elektrik yükü =0. Spin = 1/2, nötron Fermi istatistiklerine uyar. İç parite pozitif. İzotopik dönüş T=1/2. isospin'in üçüncü izdüşümü T 3 = -1/2. Manyetik moment = -1.9130. Çekirdekteki bağlanma enerjisi dinlenme enerjisi 0 =m nc 2 = 939,5 mev. Serbest bir nötron yarılanma ömrü ile bozunur 1/2= 11 dk zayıf etkileşim nedeniyle kanal aracılığıyla. AT Bağlı devlet(çekirdekte) nötron sonsuza kadar yaşar. "Nötronun nükleer fizikteki özel konumu, elektronun elektronikteki konumuna benzer." Elektrik yükünün olmaması nedeniyle, herhangi bir enerjinin nötronu çekirdeğe kolayca nüfuz eder ve çeşitli nükleer dönüşümlere neden olur.
Yaklaşık nötron sınıflandırması enerji Tablo 1.3'te verilmiştir.
İsim | Enerji bölgesi ( ev) | Ortalama enerji E( ev) | Hız cm/sn | Dalga boyu λ ( santimetre) | Sıcaklık T( İle hakkında) | |
aşırı soğuk | <3 10 - 7 | 10 - 7 | 5 10 2 | 5 10 -6 | 10 -3 | |
soğuk | 5 10 -3 ÷10 -7 | 10 -3 | 4,37 10 4 | 9,04 10 -8 | 11,6 | |
termal | 5 10 -3 ÷0.5 | 0,0252 | 2,198 10 5 | 1,8 10 -8 | ||
rezonans | 0,5÷50 | 1,0 | 1,38 10 6 | 2,86 10 -9 | 1,16 10 4 | |
yavaş | 50÷500 | 1,38 10 7 | 2,86 10 -10 | 1,16 10 6 | ||
orta düzey | 500÷10 5 | 10 4 | 1,38 10 8 | 2,86 10 -11 | 1,16 10 8 | |
hızlı | 10 5 ÷10 7 | 10 6 =1mev | 1,38 10 9 | 2,86 10 -12 | 1,16 10 10 | |
Yüksek enerji. | 10 7 ÷10 9 | 10 8 | 1,28 10 10 | 2,79 10 -13 | 1,16 10 12 | |
göreceli | >10 9 =1 gav | 10 10 | 2,9910 10 | 1,14 10 -14 | 1,16 10 14 |
Nötronların etkisi altındaki reaksiyonlar çoktur: ( n, y), (n,p), (n,n'), (n,α), ( n,2n), (n,f).
Işınım yakalama reaksiyonları( n, y) bir nötronun ve ardından bir γ-kuantum emisyonunun 0÷500 enerjili yavaş nötronlarda devam etmesi kev.
Örnek: mev.
nötronların elastik saçılması ( n, n), iz yöntemlerinde geri tepme çekirdeği yöntemiyle hızlı nötronların tespiti ve nötronların moderasyonu için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Esnek olmayan nötron saçılması için ( n,n') bir nötron, bozunan ve orijinal nötronunkinden daha düşük bir enerjiye sahip bir nötronu fırlatan bir bileşik çekirdeğin oluşumu ile yakalanır. Nötron enerjisi, hedef çekirdeğin ilk uyarılmış halinin enerjisinden birkaç kat daha yüksekse, esnek olmayan nötron saçılması mümkündür. Esnek olmayan saçılma bir eşik sürecidir.
Proton oluşumu ile nötron reaksiyonu ( n,p) 0,5÷10 meV enerjili hızlı nötronların etkisi altında oluşur. En önemlileri, helyum-3'ten trityum izotopunu elde etme reaksiyonlarıdır:
mev kesitli σ sıcak = 5400 ahır,
ve nötronların fotoğraf emülsiyonları yöntemiyle kaydı:
0,63 mev kesitli σ sıcak = 1.75 ahır.
nötron reaksiyonları ( n,α) α-parçacıklarının oluşumu ile, 0,5÷10 MeV enerjili nötronlar üzerinde etkin bir şekilde ilerler. Bazen termal nötronlarda reaksiyonlar meydana gelir: termonükleer cihazlarda trityum üretiminin reaksiyonu.
§bir. Elektron, Proton, Nötron ile Tanışın
Atomlar maddenin en küçük parçacıklarıdır.
büyütülürse küre Elma orta boy, o zaman atomlar sadece bir elma büyüklüğünde olacaktır. Bu kadar küçük bir boyuta rağmen, atom daha da küçük fiziksel parçacıklardan oluşur.
Atomun yapısına zaten aşina olmalısınız. okul kursu fizik. Yine de atomun bir çekirdek içerdiğini ve çekirdeğin etrafında o kadar hızlı dönen elektronların ayırt edilemez hale geldiğini hatırlıyoruz - bir "elektron bulutu" veya atomun elektron kabuğunu oluşturuyorlar.
elektronlar genellikle şu şekilde gösterilir: e − . elektronlar e- çok hafif, neredeyse ağırlıksız, ama olumsuz elektrik şarjı. -1'e eşittir. Elektrik Hepimizin kullandığı, tellerde çalışan bir elektron akışıdır.
atom çekirdeği neredeyse tüm kütlesinin yoğunlaştığı, iki tip parçacıktan oluşur - nötronlar ve protonlar.
nötronlar aşağıdaki gibi gösterilir: n 0
, a protonlar Yani: p +
.
Kütle olarak nötronlar ve protonlar hemen hemen aynıdır - 1.675 10 -24 g ve 1.673 10 -24 g.
Doğru, bu kadar küçük parçacıkların kütlesini gram cinsinden saymak çok elverişsizdir, bu nedenle şu şekilde ifade edilir: karbon birimleri, her biri 1.673 10 -24 g'ye eşittir.
Her parçacık için Göreceli atomik kütle, bir atomun kütlesinin (gram olarak) bir karbon biriminin kütlesine bölünmesinin oranına eşittir. akraba atom kütleleri proton ve nötron 1'e eşittir, ancak protonların yükü pozitif ve +1'e eşittir, nötronların ise yükü yoktur.
. atom hakkında bilmeceler
Bir atom, bir çocuk tasarımcısının parçalarından bir oyuncak veya bir araba gibi parçacıklardan "zihinde" birleştirilebilir. Sadece iki önemli koşulu gözlemlemek gerekir.
- İlk koşul: her atom türünün kendine ait kendi seti"detaylar" - temel parçacıklar. Örneğin, bir hidrojen atomunun mutlaka +1 pozitif yükü olan bir çekirdeği olacaktır, bu da kesinlikle bir protona sahip olması gerektiği (ve daha fazla olmaması) anlamına gelir.
Bir hidrojen atomu da nötron içerebilir. Bir sonraki paragrafta bununla ilgili daha fazla bilgi.
Oksijen atomu (seri numarası Periyodik sistem 8'e eşit, yüklü bir çekirdeğe sahip olacak sekiz pozitif yükler (+8), bu da sekiz proton olduğu anlamına gelir. Bir oksijen atomunun kütlesi 16 bağıl birim olduğundan, bir oksijen çekirdeği elde etmek için 8 nötron daha ekleyeceğiz. - İkinci koşul her atomun elektriksel olarak nötr. Bunu yapmak için, çekirdeğin yükünü dengelemek için yeterli elektrona sahip olması gerekir. Diğer bir deyişle, atomdaki elektron sayısı proton sayısına eşittirözünde ve Periyodik sistemdeki bu elementin seri numarası.