Yadroviy reaksiyalar (zanjir reaksiya)

Yadroviy reaksiyalar (zanjir reaksiya)
Reja:
1. Yadroviy reaksiyalar va ularning asosiy qonuniyatlari.
2. Yadrolarning bo'linish reaksiyalari.
3. Zanjir reaksiya. Yadroviy reaktor.
4. Termoyadroviy reaksiyalar, yulduzlar energiyasi.
5. Boshqariladigan termoyadro reaksiyalari. Yadroviy energetika istiqbollari.


1. Yadroviy reaksiyalar va ularning asosiy qonuniyatlari.

Ikki zarra (ikki yadro yoki yadro va zarra) bir-biri bilan 10^-15 m lar chamasiga yaqinlashganda yadroviy kuchlarning ta'siri tufayli o’zaro intensiv ta'sirlashadi, natijada yadroviy o'zgarishlar vujudga keladi. Bu jarayonni yadroviy reaksiyalar deb ataladi. Yadroviy reaksiyani quyidagicha yozish odat bo'lgan:

А + а  В + b yoki A(a,b)B, (3.1)
bunda A-boshlang’ich yadro, a- reaksiyaga kirishuvchi zarra, b-yadroviy reaksiyada ajralib chiquvchi zarra, B- yadroviy reaksiyada vujudga kelgan yadro, a va b zarralar - neytron, proton, - zarra, - kvant, yengil yadrolar yoki boshqa elementar zarralar bo'lishi mumkin.
Birinchi yadroviy reaksiyani 1919 yilda Rezerford amalga oshirgan. Bunda azotni - zarralar bilan bombardimon qilish natijasida kislorod va proton hosil bo'lgan. Yuqorida bayon etilgan yadroviy reaksiyalarni yozish usuliga asoslanib mazkur reaksiyani
(3.2a)
yoki ixchamroq quyidagi
N¹⁴ (, р) О¹⁷ (3.2v)
ko'rinishda ifodalash mumkin.
Reaksiyalarning turlari ko'p. Lekin reaksiyaga kirishuvchi zarralarning tabiatiga asoslanib uch sinfga:
1) zaryadli zarralar;
2) neytronlar;
3)  - kvantlar ta'sirida amalga oshadigan reaksiyalarga ajratish mumkin.
Reaksiyalarni amalga oshish mexanizmi buyicha ularni ikki sinfga shartli ravishda ajratsa bo'ladi:
1.Yadroviy reaksiyalarni oraliq yadro orqali amalga oshishi. Bunda reaksiya ikki bosqichda o'tadi. Birinchi bosqichda zarra yadro tomonidan yutiladi. Vujudga kelgan sistemani oraliq yadro yoki kompaund yadro deb ataladi. Ikkinchi bosqichda esa oraliq yadro emiriladi. Demak, reaksiya
А + а  С* В + b
sxema bo’yicha amalga oshadi. C* yadroning (bundagi yulduzcha yadroning uyg’ongan holatini ifodalaydi) yashash davomiyligi ancha katta taxminan (10^-14 dan 10^-15) s bo'ladi. Yadro fizikasida yadroviy vaqt tushunchasidan foydalanish odat bo’lgan. Yadroviy vaqt deganda energiyasi 1 MeV bo'lgan nuklon (v ~ 107 m/s ga moc keladi) yadroning diametriga (~ 10^-14 m) teng masofani bosib o'tishi uchun ketgan vaqt
_ya = 10^-14m / 10⁷m/s = 10^-21s
tushuniladi. Demak, oraliq yadroning yashash davomiyligi yadroviy vaqtdan 10⁶ dan 10⁷ martagacha katta.
2. Zarrani yadro bilan bevosita o'zaro ta'sirlashuvi tufayli amalga oshadigan reaksiyalar. Misol tariqasida deyton (H²) ni yadro bilan o'zaro ta'sirlashuvini bayon qilaylik. Yadroga yaqinlashgan deytonning protonini yadro itarib yuboradi (ikkalasining qam zaryadi musbat bo'lganligi uchun). Deytonning neytroni esa yadroga kirishi mumkin. Natijada deyton bo'linib ketadi, ya'ni uning neytronini yadro yutadi, protoni esa yadroga kirmasdan o'tib ketadi. Buni ba'zan, "uzib olish" reaksiyasi deb ham ataladi.
Yadroviy reaksiyalarni tajribalarda o'rganish tufayli reaksiyalarda saqlanish qonunlarining bajarilishi aniqlandi:
1. Yadroviy reaksiyaga kirishuvchi zarralarning umumiy zaryadi reaksiyada vujudga kelgan zarralarning umumiy zaryadiga teng.
2. Yadroviy reaksiyaga kirishayotgan zarralardagi nuklonlarning to’liq soni reaksiyadan keyin ham saqlanadi, ya'ni reaksiyada hosil bo'lgan zarralar nuklonlarining to'liq soniga teng bo'ladi. Bu ikki qonunning bajarilishini quyidagi jadvalda keltirilgan yadroviy reaksiyalar misolida tekshirib ko'rish mumkin.

Yadroviy reaksiya	Elektr zaryadi	Nuklonlar soni
	7 + 2 = 8 + 1 1 + 1 = 2 + 0 3 + 1 = 4 + 0	14 + 4 = 17 + 1 2 + 2 = 3 + 1 7 + 1 = 7 + 1

3. Yadroviy reaksiyalarda massaning saqlanish qonuni (va energiyaning saqlanish qonuni ham) bajariladi. Bu ikki qonunni birgalikda bayon qilmoqchiligimizning sababi massa va energiya o'zaro W = тс² munosabat bilan bog’langanligidadir. Yadroviy reaksiyani (18.1) belgilanishiga amal qilaylik. U holda yadroviy reaksiyaga kirishayotgan zarralarning tinchlikdagi massalarini m_A va m_a deb, reaksiyada vujudga kelgan zarralarnikini esa m_B va m_b deb belgilaymiz. Ularning kinetik energiyalarini mos ravishda T_A, T_a, T_B, T_b deb belgilaylik. Natijada reaksiyaga kirishayotgan zarralar to'liq energiyalarining yig’indisi reaksiyada vujudga kelgan zarralar to'liq energiyalarining yig’indisiga tengligini quyidagicha ifodalaymiz: