Большая Советская Энциклопедия (ЯД)

  Лит.: Блатт Дж., Вайскопф В., Теоретическая ядерная физика, М., 1954; Лейн А., Томас Р., Теория ядерных реакций при низких энергиях, М., 1960; Давыдов А. С., Теория атомного ядра, М., 1958; Мухин К. Н., Введение в ядерную физику, 2 изд., М., 1965; Волков В. В., в кн.: Тр. Международной конференции по избранным вопросам структуры ядра, т. 2, Дубна, 1976, с. 45—65.

  И. Я. Барит.

Ядерные силы

Я'дерные си'лы , силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре. Обусловливают самые интенсивные из всех известных в физике взаимодействий (см. Сильные взаимодействия ). Я. с. являются короткодействующими (радиус их действия ~ 10^-13 см , подробнее см. Ядро атомное ).

Ядерные цепные реакции

Я'дерные цепны'е реа'кции , ядерные реакции, в которых частицы, вызывающие их, образуются как продукты этих реакций. Пока единственная известная Я. ц. р. — реакция деления урана и некоторых трансурановых элементов (например, ²³⁹ Pu) под действием нейтронов. После открытия (1939) немецкими учёными О. Ганом и Ф. Штрасманом деления ядер нейтронами (см. Ядра атомного деление ) Ф. Жолио-Кюри с сотрудниками, Э. Ферми , У. Зинн и Л. Силард (США) и Г. Н. Флёров показали, что при делении ядра вылетает больше 1 нейтрона:

  n+U ® А+В+ u. (1)

  Здесь А и В — осколки деления с массовыми числами A от 90 до 150, u > 1 — число вторичных нейтронов. Я. ц. р. впервые была осуществлена Э. Ферми (1942).

  Пусть только часть f общего числа вторичных нейтронов может быть использована для продолжения реакции деления. Тогда на 1 нейтрон первого поколения, вызвавший деление, придется К = uf нейтронов следующего поколения, которые вызовут деление, и если К , называемый коэффициентом размножения нейтронов, больше 1, то число таких нейтронов будет возрастать во времени t по закону: n = n _u e ^{(K-1) t/ t} , где t — время жизни поколения нейтронов. Если К — 1 = 1, то число делений в единицу времени постоянно, и может быть осуществлена самоподдерживающаяся Я. ц. р., Устройство, в котором происходит регулируемая самоподдерживающаяся Я. ц. р., называется ядерным реактором . При достаточно больших значениях К — 1 реакция перестаёт быть регулируемой и может привести к ядерному взрыву .

  Рассмотрим Я. ц. р. на природном уране, содержащем практически 2 изотопа: ²³⁸ U (99,29%) и ²³⁵ U (0,71%), содержание ²³⁴ U ничтожно. Ядро ²³⁸ U делится только под действием быстрых нейтронов с энергией (x> 1 Мэв и малым эффективным поперечным сечением s_д = 0,3 барна. Напротив, ядро ²³⁵ U делится под действием нейтронов любых энергий, причём с уменьшением x сечение его деления о резко возрастает. При делении ²³⁸ U или ²³⁵ U быстрым нейтроном вылетает u~2,5 нейтрона с энергией от 0,1 Мэв до 14 Мэв. Это означает, что при отсутствии потерь Я. ц. р. могла бы развиться в природном уране. Однако потери есть: ядро ²³⁸ U могут захватывать нейтроны (см. Радиационный захват ) с образованием ²³⁹ U. Кроме того, при столкновении нейтронов с ядром ²³⁸ U происходит неупругое рассеяние, при котором энергия нейтронов становится ниже 1 Мэв , и они уже не могут вызвать деление ²³⁸ U. Бо'льшая часть таких нейтронов испытывает радиационный захват или вылетает наружу. В результате в этих условиях не может развиться Я. ц. р.

  Для возбуждения Я. ц. р. в естественном уране используется замедление нейтронов при их столкновении с лёгкими ядрами (² H, ¹² C и др. замедлители). Оказалось, что сечение деления ²³⁵ U на тепловых нейтронах (s_д ⁽⁵⁾ = 582 барна , сечение радиационного захвата в ²³⁵ U (с образованием ²³⁶ U) s_д ⁽⁵⁾ = 100 барн , а в ²³⁸ Us_p ⁽⁸⁾ = 2,73 барна. При делении тепловыми нейтронами n = 2,44. Отсюда следует, что число нейтронов h, которые могут вызвать деление ²³⁵ U, приходящееся на 1 поглощённый тепловой нейтрон предыдущего поколения, равно:

   (2)

  Здесь r₈ / r₅ — отношение концентраций ²³⁸ U и ²³⁵ U Это означает возможность развития Я. ц. р. в смеси природного урана с замедлителем.