§ 41. ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ

При открытии деления ядер урана появились перспективы использования ядерной энергии. Тепловой нейтрон с энергией освобождает энергию порядка иными словами, выделившаяся энергия в несколько миллиардов раз превышает затраченную энергию. Существенно, что этот процесс сопровождается освобождением нейтронов, способных вызвать деление других ядер урана и т. д. Таким образом, в принципе один нейтрон может дать начало разветвленной цепи делений, причем число ядер, участвующих в делении, будет быстро возрастать. Этим деление отличается от обычных ядерных реакций, в которых одна частица взаимодействует с одним ядром и на этом реакция заканчивается.

Начальный нейтрон играет роль спички, зажигающей горючий материал. Горение также представляет собой цепной процесс. При делении цепной процесс поддерживается нейтронами.

Подсчитаем энергию деления в единицах, используемых в технике. Энергия, освобождающаяся при делении одного ядра, равна Мощность в один ватт создается делением ядер в сек.

Если делится один грамм-атом урана, т. е. урана, то выделяется энергия

При делении урана выделяется энергия, равная Чтобы получить такое же количество тепловой энергии, необходимо сжечь более трех тонн угля.

Время, требуемое для деления, мало и определяется временем захвата нейтронов сек. Для деления 1 грамм-атома урана надо иметь нейтронов. Если первичное деление вызвал один нейтрон, а в одном акте деления число нейтронов удваивается, то образование 1024 нейтронов происходит за 80 поколений. Они возникают за сек. Эти рассуждения справедливы, если нет утечки нейтронов.

Что же произойдет в естественной смеси изотопов урана в результате одного акта деления? В одном акте деления испускается в среднем два или три нейтрона с энергией « Эта энергия меньше порога деления поэтому будет делиться только которого в естественной смеси содержится всего 0,7%. В результате столкновений вылетевших нейтронов с ядрами первые будут замедляться и могут быть поглощены или При атом уран-235 будет делиться, а уран-238 будет только уменьшать общее число нейтронов за счет реакции

При энергии нейтронов возникает особенно сильное резонансное поглощение их (рис. 73). Оно оборвет цепную реакцию, не дав нейтронам замедлиться до тепловых энергий.

Так как урана-238 в 140 больше, чем то в естественной смеси изотопов урана вероятность обрыва цепи преобладает над вероятностью разветвления, и цепная реакция не в состоянии развиваться ни на медленных, ни на быстрых нейтронах.

Эту трудность можно преодолеть двумя путями.

1. Уменьшать содержание т. е. обогащать смесь изотопом

2. Замедлять нейтроны легкими водородсодержащими веществами, чтобы они теряли энергию большими порциями и «проскакивали» через опасную область резонансов Однако обычный водород захватывает нейтроны, что увеличивает вероятность обрыва цепи. Поэтому для замедления нейтронов лучше использовать углерод (графит), дейтон (тяжелая вода) или бериллий, которые поглощают нейтроны слабее.