அணு சங்கிலி எதிர்வினை- கனரக அணுக்கருக்களின் சுய-நிலையான பிளவு எதிர்வினை, இதில் நியூட்ரான்கள் தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்யப்பட்டு, மேலும் மேலும் புதிய கருக்களை பிரித்து, ஒரு நியூட்ரானின் செல்வாக்கின் கீழ் உள்ள யுரேனியம்-235 அணுக்கருவானது, அதிக வேகத்தில் பறக்கும் சமமற்ற வெகுஜனத்தின் இரண்டு கதிரியக்க துண்டுகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. வெவ்வேறு திசைகளில், மற்றும் இரண்டு அல்லது மூன்று நியூட்ரான்கள். கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சங்கிலி எதிர்வினைகள்அணு உலைகள் அல்லது அணு கொதிகலன்களில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. தற்போது கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சங்கிலி எதிர்வினைகள்யுரேனியம்-235, யுரேனியம்-233 (செயற்கையாக தோரியம்-232 இலிருந்து பெறப்பட்டது), புளூட்டோனியம்-239 (செயற்கையாக யுரேனியம்-238 இலிருந்து பெறப்பட்டது), அத்துடன் புளூட்டோனியம்-241 ஆகியவற்றின் ஐசோடோப்புகளில் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. அதன் ஐசோடோப்பான யுரேனியம்-235 ஐ இயற்கை யுரேனியத்திலிருந்து தனிமைப்படுத்துவது மிக முக்கியமான பணியாகும். அணு தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியின் முதல் படிகளிலிருந்தே, யுரேனியம்-235 ஐ அதன் தூய வடிவத்தில் பெறுவது தீர்க்கமான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது, இருப்பினும், யுரேனியம்-238 மற்றும் யுரேனியம்-235 ஆகியவை வேதியியல் ரீதியாக பிரிக்க முடியாதவை.
50.அணு உலைகள். தெர்மோநியூக்ளியர் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதற்கான வாய்ப்புகள்.
அணு உலைஆற்றல் வெளியீட்டுடன் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணு சங்கிலி எதிர்வினை நிகழும் ஒரு சாதனமாகும். முதல் அணு உலை 1942 டிசம்பரில் அமெரிக்காவில் E. ஃபெர்மியின் தலைமையில் கட்டப்பட்டு ஏவப்பட்டது. அமெரிக்காவிற்கு வெளியே கட்டப்பட்ட முதல் அணுஉலை ZEEP ஆகும், இது டிசம்பர் 25, 1946 இல் கனடாவில் தொடங்கப்பட்டது. ஐரோப்பாவில், முதல் அணு உலை 1946 ஆம் ஆண்டு டிசம்பர் 25 ஆம் தேதி மாஸ்கோவில் I.V குர்ச்சடோவ் தலைமையில் வேலை செய்யத் தொடங்கியது, சுமார் நூறு அணு உலைகள் ஏற்கனவே உலகில் இயங்கின. எந்த அணு உலையின் கூறுகளும்: அணு எரிபொருளைக் கொண்ட ஒரு கோர், பொதுவாக ஒரு நியூட்ரான் பிரதிபலிப்பான், ஒரு குளிரூட்டி, ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு, கதிர்வீச்சு பாதுகாப்பு மற்றும் ரிமோட் கண்ட்ரோல் அமைப்பு ஆகியவற்றால் சூழப்பட்டுள்ளது. உலை பாத்திரம் அணியக்கூடியது (குறிப்பாக அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சின் செல்வாக்கின் கீழ்). அணு உலையின் முக்கிய பண்பு அதன் சக்தி. 1 மெகாவாட் ஆற்றல் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினைக்கு ஒத்திருக்கிறது, இதில் 3·1016 பிளவு நிகழ்வுகள் 1 வினாடியில் நிகழும். உயர் வெப்பநிலை பிளாஸ்மாவின் இயற்பியல் ஆராய்ச்சி முக்கியமாக ஒரு தெர்மோநியூக்ளியர் ரியாக்டரை உருவாக்கும் வாய்ப்பு தொடர்பாக மேற்கொள்ளப்படுகிறது. உலைக்கு மிக நெருக்கமான அளவுருக்கள் டோகாமாக் வகை நிறுவல்கள் ஆகும். 1968 ஆம் ஆண்டில், T-3 நிறுவல் பத்து மில்லியன் டிகிரி பிளாஸ்மா வெப்பநிலையை அடைந்தது என்று அறிவிக்கப்பட்டது, இது பல நாடுகளின் விஞ்ஞானிகள் கடந்த தசாப்தங்களாக தங்கள் முயற்சிகளை ஒருமுகப்படுத்தியது பல்வேறு நாடுகளின் ITER முயற்சியால் பிரான்சில் கட்டப்படும் டோகாமாக்கில் தெர்மோநியூக்ளியர் வினையைத் தக்கவைக்க வேண்டும். 21 ஆம் நூற்றாண்டின் இரண்டாம் பாதியில் எரிசக்தித் துறையில் தெர்மோநியூக்ளியர் உலைகளின் முழு அளவிலான பயன்பாடு எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, டோகாமாக்ஸுடன் கூடுதலாக, உயர் வெப்பநிலை பிளாஸ்மாவை கட்டுப்படுத்துவதற்கான பிற வகையான காந்தப் பொறிகள் உள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக, திறந்த பொறிகள். பல அம்சங்களின் காரணமாக, அவை உயர் அழுத்த பிளாஸ்மாவை வைத்திருக்க முடியும், எனவே தெர்மோநியூக்ளியர் நியூட்ரான்களின் சக்திவாய்ந்த ஆதாரங்களாகவும், எதிர்காலத்தில் தெர்மோநியூக்ளியர் உலைகளாகவும் நல்ல வாய்ப்புகள் உள்ளன.
நவீன அச்சு சமச்சீரற்ற திறந்த பொறிகளின் ஆராய்ச்சியில் அணு இயற்பியல் நிறுவனத்தில் SB RAS சமீபத்திய ஆண்டுகளில் அடைந்த வெற்றிகள் இந்த அணுகுமுறையின் வாக்குறுதியைக் குறிக்கின்றன. இந்த ஆய்வுகள் நடந்து வருகின்றன, அதே நேரத்தில், BINP அடுத்த தலைமுறை வசதிக்கான வடிவமைப்பில் வேலை செய்கிறது, இது ஏற்கனவே அணு உலைக்கு நெருக்கமான பிளாஸ்மா அளவுருக்களை நிரூபிக்க முடியும்.
பிளவு சங்கிலி எதிர்வினையின் பொறிமுறையைக் கருத்தில் கொள்வோம். நியூட்ரான்களின் செல்வாக்கின் கீழ் கனமான அணுக்கருக்கள் பிளவுபடும்போது, புதிய நியூட்ரான்கள் உருவாகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, யுரேனியம் 92 U 235 அணுக்கருவின் ஒவ்வொரு பிளவிலும் சராசரியாக 2.4 நியூட்ரான்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இந்த நியூட்ரான்களில் சில மீண்டும் அணுக்கரு பிளவை ஏற்படுத்தலாம். இந்த பனிச்சரிவு போன்ற செயல்முறை அழைக்கப்படுகிறது சங்கிலி எதிர்வினை
.
நியூட்ரான் பெருக்கல் செயல்முறை நிகழும் சூழலில் பிளவு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படுகிறது. இந்த சூழல் அழைக்கப்படுகிறது முக்கிய
. நியூட்ரான் பெருக்கத்தின் தீவிரத்தை வகைப்படுத்தும் மிக முக்கியமான உடல் அளவு ஊடகத்தில் நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணி
k∞ . பெருக்கல் குணகம் ஒரு தலைமுறையில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் முந்தைய தலைமுறையின் எண்ணிக்கையின் விகிதத்திற்கு சமம். குறியீட்டு ∞ நாம் எல்லையற்ற பரிமாணங்களின் சிறந்த சூழலைப் பற்றி பேசுகிறோம் என்பதைக் குறிக்கிறது. இதேபோல், k∞ மதிப்பு தீர்மானிக்கப்படுகிறது இயற்பியல் அமைப்பில் நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணி
கே. k காரணி என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட நிறுவலின் சிறப்பியல்பு ஆகும்.
வரையறுக்கப்பட்ட பரிமாணங்களைக் கொண்ட ஒரு பிளவு ஊடகத்தில், சில நியூட்ரான்கள் மையத்திலிருந்து வெளியே செல்லும். எனவே, குணகம் k ஆனது ஒரு நியூட்ரான் மையத்திலிருந்து வெளியேறாமல் இருப்பதற்கான நிகழ்தகவு P ஐயும் சார்ந்துள்ளது. வரையறையின்படி
| கே = கே ∞ பி. | (1) |
P இன் மதிப்பு செயலில் உள்ள மண்டலத்தின் கலவை, அதன் அளவு, வடிவம் மற்றும் செயலில் உள்ள மண்டலத்தைச் சுற்றியுள்ள பொருள் எந்த அளவிற்கு நியூட்ரான்களைப் பிரதிபலிக்கிறது என்பதைப் பொறுத்தது.
முக்கியமான நிறை மற்றும் முக்கியமான பரிமாணங்களின் முக்கியமான கருத்துக்கள் நியூட்ரான்கள் மையத்தை விட்டு வெளியேறும் சாத்தியத்துடன் தொடர்புடையவை. முக்கியமான அளவு
செயலில் உள்ள மண்டலத்தின் அளவு, இதில் k = 1 ஆகும். விமர்சன நிறை
முக்கிய பரிமாணங்களின் மையத்தின் நிறை என்று அழைக்கப்படுகிறது. முக்கியமான ஒன்றிற்குக் கீழே உள்ள வெகுஜனத்தில், சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படாது என்பது வெளிப்படையானது, > 1. மாறாக, முக்கியமான ஒன்றிற்கு மேலே உள்ள வெகுஜனத்தின் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அதிகமாக இருப்பது கட்டுப்பாடற்ற எதிர்வினைக்கு வழிவகுக்கிறது - ஒரு வெடிப்பு.
முதல் தலைமுறையில் N நியூட்ரான்கள் இருந்தால், n வது தலைமுறையில் Nk n இருக்கும். எனவே, k = 1 இல் சங்கிலி எதிர்வினை நிலையானது, k இல் தொடர்கிறது< 1 реакция гаснет, а при k >1 எதிர்வினையின் தீவிரம் அதிகரிக்கிறது. k = 1 ஆக இருக்கும் போது எதிர்வினை முறை அழைக்கப்படுகிறது முக்கியமான
, k > 1க்கு – மிக முக்கியமான
மற்றும் கே< 1 – subcritical
.
ஒரு தலைமுறை நியூட்ரான்களின் ஆயுட்காலம் ஊடகத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்தது மற்றும் 10-4 முதல் 10-8 வினாடிகள் வரை இருக்கும். இந்த நேரத்தின் சிறிய தன்மை காரணமாக, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சங்கிலி எதிர்வினையை மேற்கொள்ள, k = 1 சமத்துவத்தை மிகவும் துல்லியத்துடன் பராமரிக்க வேண்டியது அவசியம், ஏனெனில், k = 1.01 இல் கணினி கிட்டத்தட்ட உடனடியாக வெடிக்கும். k ∞ மற்றும் k குணகங்களை எந்த காரணிகள் தீர்மானிக்கின்றன என்பதைப் பார்ப்போம்.
k ∞ (அல்லது k) ஐ நிர்ணயிக்கும் முதல் அளவு ஒரு பிளவு நிகழ்வில் வெளிப்படும் நியூட்ரான்களின் சராசரி எண்ணிக்கையாகும். எண் எரிபொருளின் வகை மற்றும் சம்பவ நியூட்ரானின் ஆற்றலைப் பொறுத்தது. அட்டவணையில் வெப்ப மற்றும் வேகமான (E = 1 MeV) நியூட்ரான்களுக்கான அணுசக்தியின் முக்கிய ஐசோடோப்புகளின் மதிப்புகளை அட்டவணை 1 காட்டுகிறது.
235 U ஐசோடோப்புக்கான பிளவு நியூட்ரான்களின் ஆற்றல் நிறமாலை படம். 1. இந்த வகையான ஸ்பெக்ட்ரா அனைத்து பிளவுபட்ட ஐசோடோப்புகளுக்கும் ஒத்திருக்கிறது: ஆற்றல்களில் ஒரு வலுவான சிதறல் உள்ளது, நியூட்ரான்களின் பெரும்பகுதி 1-3 MeV வரம்பில் ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளது. பிளவின் போது உற்பத்தி செய்யப்படும் நியூட்ரான்கள் மெதுவாக, ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்கு பரவி, பிளவு அல்லது பிளவு இல்லாமல் உறிஞ்சப்படுகின்றன. ஊடகத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்து, நியூட்ரான்கள் உறிஞ்சப்படுவதற்கு முன்பு வெவ்வேறு ஆற்றல்களை மெதுவாக்கும் நேரத்தைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு நல்ல மதிப்பீட்டாளரின் முன்னிலையில், பெரும்பான்மையான நியூட்ரான்கள் 0.025 eV வரிசையின் வெப்ப ஆற்றல்களுக்கு மெதுவாகச் செல்லும் நேரத்தைக் கொண்டுள்ளன. இந்த வழக்கில் சங்கிலி எதிர்வினை அழைக்கப்படுகிறது மெதுவாக, அல்லது, அதே என்ன, வெப்ப. ஒரு சிறப்பு மதிப்பீட்டாளர் இல்லாத நிலையில், நியூட்ரான்கள் 0.1–0.4 MeV ஆற்றலைக் குறைக்க மட்டுமே நேரத்தைக் கொண்டுள்ளன, ஏனெனில் அனைத்து பிளவுபட்ட ஐசோடோப்புகளும் கனமானவை, எனவே மோசமாக மெதுவாகச் செல்கின்றன. தொடர்புடைய சங்கிலி எதிர்வினைகள் அழைக்கப்படுகின்றன வேகமாக("வேகமான" மற்றும் "மெதுவான" என்ற அடைமொழிகள் நியூட்ரான்களின் வேகத்தை வகைப்படுத்துகின்றன, எதிர்வினையின் வேகம் அல்ல என்பதை நாங்கள் வலியுறுத்துகிறோம்). நியூட்ரான்கள் பத்தில் இருந்து ஒரு keV வரையிலான ஆற்றல்களுக்கு மெதுவாக்கப்படும் சங்கிலி எதிர்வினைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இடைநிலை
.
ஒரு நியூட்ரான் கனமான அணுக்கருவுடன் மோதும்போது, நியூட்ரானின் (n, γ) கதிர்வீச்சு பிடிப்பு எப்போதும் சாத்தியமாகும். இந்த செயல்முறை பிரிவுடன் போட்டியிடும் மற்றும் அதன் மூலம் பெருக்கல் விகிதத்தை குறைக்கும். k ∞ , k குணகங்களைப் பாதிக்கும் இரண்டாவது இயற்பியல் அளவு ஒரு நியூட்ரான் பிளவு ஐசோடோப்பின் உட்கருவால் பிடிக்கப்படும் போது பிளவு ஏற்படுவதற்கான நிகழ்தகவு ஆகும். மோனோஎனெர்ஜெடிக் நியூட்ரான்களுக்கான இந்த நிகழ்தகவு வெளிப்படையாக சமம்
| , | (2) |
இதில் nf, nγ ஆகியவை முறையே பிளவு மற்றும் கதிர்வீச்சு பிடிப்பு குறுக்குவெட்டுகளாகும். ஒரு பிளவு நிகழ்விற்கு நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் கதிரியக்கப் பிடிப்பு நிகழ்தகவு ஆகிய இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதற்கு, ஒரு குணகம் η அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது, இது ஒரு பிளவு அணுக்கருவால் ஒரு நியூட்ரான் பிடிப்புக்கு இரண்டாம் நிலை நியூட்ரான்களின் சராசரி எண்ணிக்கைக்கு சமம்.
| , | (3) |
η இன் மதிப்பு எரிபொருளின் வகை மற்றும் நியூட்ரான் ஆற்றலைப் பொறுத்தது. வெப்ப மற்றும் வேகமான நியூட்ரான்களுக்கான மிக முக்கியமான ஐசோடோப்புகளுக்கான η இன் மதிப்புகள் ஒரே அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. 1. η இன் மதிப்பு எரிபொருள் கருக்களின் மிக முக்கியமான பண்பு ஆகும். η > 1. η இன் மதிப்பு அதிகமாக இருந்தால், எரிபொருளின் தரம் அதிகமாக இருக்கும் போது மட்டுமே ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படும்.
அட்டவணை 1. ஃபிசைல் ஐசோடோப்புகளுக்கான ν, η மதிப்புகள்
| கோர் | 92 U 233 | 92 U 235 | 94 பு 239 | |
| வெப்ப நியூட்ரான்கள் (E = 0.025 eV) |
ν | 2.52 | 2.47 | 2.91 |
| η | 2.28 | 2.07 | 2.09 | |
| வேகமான நியூட்ரான்கள் (E = 1 MeV) |
ν | 2.7 | 2.65 | 3.0 |
| η | 2.45 | 2.3 | 2.7 | |
அணு எரிபொருளின் தரம் அதன் கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் குணகம் η மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. அணு எரிபொருளாகவோ அல்லது அதன் உற்பத்திக்கான மூலப்பொருளாகவோ செயல்படக்கூடிய மூன்று ஐசோடோப்புகள் மட்டுமே இயற்கையில் காணப்படுகின்றன. இவை தோரியம் 232 Th இன் ஐசோடோப்பு மற்றும் யுரேனியம் 238 U மற்றும் 235 U ஐசோடோப்புகள் ஆகும். இவற்றில், முதல் இரண்டு சங்கிலி எதிர்வினை கொடுக்காது, ஆனால் எதிர்வினை ஏற்படும் ஐசோடோப்புகளாக செயலாக்க முடியும். 235 U ஐசோடோப்பு ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை அளிக்கிறது. யுரேனியத்தை விட பல மடங்கு தோரியம் பூமியின் மேலோட்டத்தில் உள்ளது. இயற்கையான தோரியம் நடைமுறையில் ஒரே ஒரு ஐசோடோப்பைக் கொண்டுள்ளது, 232 வது. இயற்கை யுரேனியம் முக்கியமாக 238 U ஐசோடோப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் 235 U ஐசோடோப்பில் 0.7% மட்டுமே உள்ளது.
நடைமுறையில், 235 U அணுக்கருவிற்கு 140 238 U கருக்கள் இருக்கும் யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவையில் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை சாத்தியமா என்பது மிகவும் முக்கியமானது, ஒரு இயற்கை கலவையில் ஒரு மெதுவான எதிர்வினை சாத்தியமாகும் என்பதைக் காண்பிப்போம் , ஆனால் வேகமான ஒன்று இல்லை. ஒரு இயற்கை கலவையில் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையை கருத்தில் கொள்ள, ஒரு புதிய அளவை அறிமுகப்படுத்துவது வசதியானது - வரையறையின்படி 235 U ஐசோடோப்பின் ஒரு கருவுக்கு சராசரி நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டு
வெப்ப நியூட்ரான்களுக்கு = 2.47, = 580 கொட்டகை, = 112 கொட்டகை, = 2.8 கொட்டகை (கடைசி குறுக்குவெட்டு எவ்வளவு சிறியது என்பதைக் கவனியுங்கள்). இந்த புள்ளிவிவரங்களை (5) மாற்றினால், இயற்கையான கலவையில் மெதுவான நியூட்ரான்களைப் பெறுகிறோம்
அதாவது 100 வெப்ப நியூட்ரான்கள், இயற்கை கலவையில் உறிஞ்சப்பட்டு, 132 புதிய நியூட்ரான்களை உருவாக்கும். மெதுவான நியூட்ரான்களுடன் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை இயற்கையான யுரேனியத்தில் கொள்கையளவில் சாத்தியம் என்பதை இதிலிருந்து நேரடியாகப் பின்பற்றுகிறது. கொள்கையளவில், உண்மையில் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை செயல்படுத்த, நீங்கள் குறைந்த இழப்புகளுடன் நியூட்ரான்களை மெதுவாக்க முடியும்.
வேகமான நியூட்ரான்களுக்கு ν = 2.65, 2 பார்ன், 0.1 பார்ன். 235 U ஐசோடோப்பில் மட்டுமே பிளவுகளை கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், நாம் பெறுகிறோம்
| 235 (வேகமாக) 0.3. | (7) |
ஆனால் 1 MeV க்கும் அதிகமான ஆற்றல் கொண்ட வேகமான நியூட்ரான்கள், குறிப்பிடத்தக்க ஒப்பீட்டுத் தீவிரத்துடன், 238 U ஐசோடோப்பின் கருக்களை பிரிக்க முடியும் என்பதையும் நாம் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும், இது இயற்கை கலவையில் மிகவும் அதிகமாக உள்ளது. 238 U ஆல் வகுக்க, குணகம் தோராயமாக 2.5 ஆகும். பிளவு ஸ்பெக்ட்ரமில், ஏறத்தாழ 60% நியூட்ரான்கள் 1.4 MeV பிளவு 238 U க்கு மேல் ஆற்றல் கொண்டவை. ஆனால் இந்த 60% இல், 5ல் ஒரு நியூட்ரான் மட்டுமே வாசலுக்குக் கீழே உள்ள ஆற்றலுக்குக் குறையாமல் பிளவுபடுகிறது. மீள் மற்றும் குறிப்பாக உறுதியற்ற சிதறல். இங்கிருந்து, குணகம் 238 (வேகமான) மதிப்பீட்டைப் பெறுகிறோம்
எனவே, ஒரு இயற்கை கலவையில் (235 U + 238 U) ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை வேகமான நியூட்ரான்களுடன் ஏற்படாது. தூய உலோக யுரேனியத்தைப் பொறுத்தவரை, பெருக்கல் காரணி 5.56% செறிவூட்டலுடன் ஒற்றுமையின் மதிப்பை அடைகிறது என்று சோதனை ரீதியாக நிறுவப்பட்டது. நடைமுறையில், வேகமான நியூட்ரான்களுடனான எதிர்வினை 235 U ஐசோடோப்பில் குறைந்தது 15% கொண்ட செறிவூட்டப்பட்ட கலவையில் மட்டுமே பராமரிக்கப்பட முடியும்.
யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவையை 235 U ஐசோடோப்புடன் செறிவூட்டலாம், ஏனெனில் இரண்டு ஐசோடோப்புகளின் இரசாயன பண்புகள் கிட்டத்தட்ட ஒரே மாதிரியானவை. ஐசோடோப்புகளின் வெகுஜன வேறுபாடுகளால் எழும் வேதியியல் எதிர்வினைகள், பரவல் போன்றவற்றின் விகிதங்களில் உள்ள சிறிய வேறுபாடுகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்வது அவசியம். 235 U உடன் சங்கிலி எதிர்வினை எப்போதும் 238 U இன் உயர் உள்ளடக்கம் கொண்ட சூழலில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவை பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதற்கு வெப்ப நியூட்ரான் பகுதியில் η = 1.32, ஏனெனில் 238 U கூட பயனுள்ளதாக இருக்கும். 238 U ஐசோடோப்பு 1 MeV க்கு மேல் ஆற்றல் கொண்ட நியூட்ரான்களால் பிளவுபடுகிறது. இந்த பிளவு நியூட்ரான்களின் சிறிய கூடுதல் பெருக்கத்தில் விளைகிறது.
அணுப்பிளவு சங்கிலி எதிர்வினைகளை வெப்ப மற்றும் வேகமான நியூட்ரான்களுடன் ஒப்பிடுவோம்.
வெப்ப நியூட்ரான்களுக்கு, பிடிப்பு குறுக்குவெட்டுகள் பெரியவை மற்றும் ஒரு கருவில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு செல்லும் போது பெரிதும் மாறுபடும். சில தனிமங்களின் கருக்களில் (உதாரணமாக, காட்மியம்), இந்த குறுக்குவெட்டுகள் 235 U இல் உள்ள குறுக்கு பிரிவுகளை விட நூற்றுக்கணக்கான அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மடங்கு அதிகமாக உள்ளன. எனவே, சில அசுத்தங்கள் தொடர்பாக வெப்ப நியூட்ரான் நிறுவல்களின் மையத்தில் அதிக தூய்மை தேவைகள் விதிக்கப்படுகின்றன.
வேகமான நியூட்ரான்களுக்கு, அனைத்து பிடிப்பு குறுக்குவெட்டுகளும் சிறியவை மற்றும் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபட்டவை அல்ல, எனவே பொருட்களின் உயர் தூய்மையின் சிக்கல் எழாது. விரைவான எதிர்வினைகளின் மற்றொரு நன்மை அதிக இனப்பெருக்க விகிதம் ஆகும்.
வெப்ப வினைகளின் ஒரு முக்கியமான தனித்தன்மை வாய்ந்த பண்பு என்னவென்றால், மையத்தில் எரிபொருள் மிகவும் நீர்த்தப்படுகிறது, அதாவது, ஒரு எரிபொருள் அணுக்கருவிற்கு வேகமான எதிர்வினையை விட பிளவுகளில் பங்கேற்காத கருக்கள் கணிசமாக உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, இயற்கை யுரேனியத்தின் வெப்ப வினையில், 235 U எரிபொருள் மையத்திற்கு 238 U மூலப்பொருளின் 140 கருக்கள் உள்ளன, மேலும் வேகமான எதிர்வினையில், 235 U அணுக்கருவிற்கு ஐந்து முதல் ஆறு 238 U கருக்கள் இருக்க முடியாது ஒரு வெப்ப வினையில் எரிபொருளை நீர்த்துப்போகச் செய்வது, வெப்ப வினையில் உள்ள ஒன்று மற்றும் அதே ஆற்றல் விரைவான எதிர்வினையைக் காட்டிலும் மிகப் பெரிய அளவிலான பொருளில் வெளியிடப்படுகிறது என்பதற்கு வழிவகுக்கிறது. இதனால், ஒரு வெப்ப எதிர்வினையின் செயலில் உள்ள மண்டலத்திலிருந்து வெப்பத்தை அகற்றுவது எளிதானது, இது இந்த எதிர்வினை வேகத்தை விட அதிக தீவிரத்துடன் மேற்கொள்ள அனுமதிக்கிறது.
ஒரு வேகமான எதிர்வினைக்கான ஒரு தலைமுறை நியூட்ரான்களின் ஆயுட்காலம் வெப்பத்தை விட பல ஆர்டர்கள் குறைவாகும். எனவே, ஒரு வேகமான எதிர்வினை வீதம் மையத்தில் உள்ள உடல் நிலைகளில் மாற்றத்திற்குப் பிறகு மிகக் குறுகிய காலத்திற்குள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மாறலாம். அணு உலையின் இயல்பான செயல்பாட்டின் போது, இந்த விளைவு அற்பமானது, ஏனெனில் இந்த விஷயத்தில் இயக்க முறையானது உடனடி நியூட்ரான்களை விட தாமதமான வாழ்நாள் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
ஒரு வகை பிளவு ஐசோடோப்புகளை மட்டுமே கொண்ட ஒரே மாதிரியான ஊடகத்தில், பெருக்கல் காரணி ηக்கு சமமாக இருக்கும். இருப்பினும், உண்மையான சூழ்நிலைகளில், பிளவு கருக்கள் தவிர, பிற, பிளவுபடாதவை எப்போதும் உள்ளன. இந்த புறம்பான கருக்கள் நியூட்ரான்களைப் பிடித்து அதன் மூலம் பெருக்கல் காரணியைப் பாதிக்கும். k ∞ , k குணகங்களை நிர்ணயிக்கும் மூன்றாவது அளவு நியூட்ரான் பிளவுபடாத அணுக்கருக்களில் ஒன்றால் பிடிக்கப்படாமல் இருப்பதற்கான நிகழ்தகவு ஆகும். உண்மையான நிறுவல்களில், "வெளிநாட்டு" பிடிப்பு மதிப்பீட்டாளர் கோர்களில், பல்வேறு கட்டமைப்பு கூறுகளின் கோர்களில், அத்துடன் பிளவு பொருட்கள் மற்றும் பிடிப்பு தயாரிப்புகளின் கோர்களில் நிகழ்கிறது.
மெதுவான நியூட்ரான்களுடன் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையை மேற்கொள்ள, சிறப்பு பொருட்கள் கோர் - மதிப்பீட்டாளர்களில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன, அவை பிளவு நியூட்ரான்களை வெப்பமாக மாற்றுகின்றன. நடைமுறையில், மெதுவான நியூட்ரான் சங்கிலி எதிர்வினை 235 U ஐசோடோப்புடன் இயற்கையான அல்லது சற்று செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. மையத்தில் 238 U ஐசோடோப்பின் அதிக அளவு இருப்பது மிதமான செயல்முறையை சிக்கலாக்குகிறது மற்றும் மதிப்பீட்டாளரின் தரத்தில் அதிக கோரிக்கைகளை வைக்கிறது. ஒரு மதிப்பீட்டாளருடன் ஒரு மையத்தில் உள்ள ஒரு தலைமுறை நியூட்ரான்களின் வாழ்க்கையை தோராயமாக இரண்டு நிலைகளாகப் பிரிக்கலாம்: மிதமான வெப்ப ஆற்றல்கள் மற்றும் பரவல். உறிஞ்சுவதற்கு முன் வெப்ப விகிதங்கள். பெரும்பாலான நியூட்ரான்கள் உறிஞ்சப்படாமல் மெதுவாகச் செல்ல, நிபந்தனையை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.
இதில் σ கட்டுப்பாடு, σ பிடிப்பு என்பது முறையே மீள் சிதறல் மற்றும் பிடிப்புக்கான ஆற்றல்-சராசரியான குறுக்குவெட்டுகளாகும், மேலும் n என்பது வெப்ப ஆற்றலை அடைவதற்குத் தேவைப்படும் நடுநிலை அணுக்களுடன் நியூட்ரான் மோதல்களின் எண்ணிக்கையாகும். மதிப்பீட்டாளரின் நிறை எண்ணிக்கையுடன் n எண் வேகமாக அதிகரிக்கிறது. யுரேனியம் 238 U க்கு, எண் n பல ஆயிரம் வரிசையில் உள்ளது. இந்த ஐசோடோப்புக்கான σ கட்டுப்பாடு /σ பிடிப்பு விகிதம், வேகமான நியூட்ரான்களின் ஒப்பீட்டளவில் சாதகமான ஆற்றல் பகுதியில் கூட, 50 ஐ தாண்டாது. 1 keV முதல் 1 eV வரையிலான அதிர்வு பகுதி என்று அழைக்கப்படுவது நியூட்ரான் பிடிப்பு தொடர்பாக குறிப்பாக "ஆபத்தானது" . இந்த பகுதியில், 238 U அணுக்கருக்களுடன் நியூட்ரானின் தொடர்புக்கான மொத்த குறுக்குவெட்டு அதிக எண்ணிக்கையிலான தீவிர அதிர்வுகளைக் கொண்டுள்ளது (படம் 2). குறைந்த ஆற்றல்களில், கதிர்வீச்சு அகலங்கள் நியூட்ரான் அகலத்தை விட அதிகமாக இருக்கும். எனவே, அதிர்வு மண்டலத்தில், σ கட்டுப்பாடு/σ பிடிப்பு விகிதம் ஒற்றுமையை விட குறைவாக இருக்கும். இதன் பொருள் ஒரு நியூட்ரான் அதிர்வுகளில் ஒன்றின் பகுதிக்குள் நுழையும் போது, அது கிட்டத்தட்ட நூறு சதவீத நிகழ்தகவுடன் உறிஞ்சப்படுகிறது. யுரேனியம் போன்ற ஒரு கனமான அணுக்கருவின் மந்தநிலை "சிறிய படிகளில்" நிகழும் என்பதால், அதிர்வு மண்டலத்தின் வழியாக செல்லும் போது, மெதுவாகச் செல்லும் நியூட்ரான் நிச்சயமாக அதிர்வுகளில் ஒன்றை "முட்டி" உறிஞ்சிவிடும். வெளிநாட்டு அசுத்தங்கள் இல்லாமல் இயற்கையான யுரேனியத்தில் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை மேற்கொள்ளப்பட முடியாது என்பதை இது பின்பற்றுகிறது: வேகமான நியூட்ரான்களில் சிறிய குணகம் η காரணமாக எதிர்வினை ஏற்படாது, மேலும் அதிர்வுறும் நியூட்ரான் பிடிப்பைத் தவிர்ப்பதற்காக மெதுவாக நியூட்ரான்களை உருவாக்க முடியாது அவற்றை மெதுவாக்கப் பயன்படுத்த வேண்டும் , இதில் மந்தநிலை "பெரிய படிகளில்" நிகழ்கிறது, இது ஒரு நியூட்ரான் அதிர்வு ஆற்றல் மண்டலத்தின் வழியாக வெற்றிகரமாக "நழுவுவதற்கான" நிகழ்தகவைக் கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது. ஹைட்ரஜன், டியூட்டீரியம், பெரிலியம் மற்றும் கார்பன் ஆகியவை சிறந்த மாடரேட்டர் கூறுகள். எனவே, நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படும் மதிப்பீட்டாளர்கள் முக்கியமாக கனரக நீர், பெரிலியம், பெரிலியம் ஆக்சைடு, கிராஃபைட் மற்றும் சாதாரண நீர் ஆகியவற்றிற்கு வருகிறார்கள், இது கனரக நீரை விட மோசமாக நியூட்ரான்களை மெதுவாக்குகிறது, ஆனால் அவற்றை மிகப் பெரிய அளவில் உறிஞ்சுகிறது. ரிடார்டர் நன்கு சுத்தம் செய்யப்பட வேண்டும். மெதுவான எதிர்வினையைச் செயல்படுத்த, 238 U கருக்களுடன் நியூட்ரான்களின் எதிரொலி மோதல்களைத் தடுக்க, மதிப்பீட்டாளர் யுரேனியத்தை விட பத்து அல்லது நூற்றுக்கணக்கான மடங்கு அதிகமாக இருக்க வேண்டும் என்பதை நினைவில் கொள்க.
செயலில் உள்ள ஊடகத்தின் மிதப்படுத்தும் பண்புகளை தோராயமாக மூன்று அளவுகளால் விவரிக்கலாம்: ஒரு நியூட்ரான் மிதமான போது ஒரு மதிப்பீட்டாளரால் உறிஞ்சப்படுவதைத் தவிர்க்கும் நிகழ்தகவு, 238 U கருக்களால் எதிரொலிக்கும் பிடிப்பைத் தவிர்ப்பதற்கான நிகழ்தகவு p மற்றும் ஒரு வெப்ப நியூட்ரானின் நிகழ்தகவு உறிஞ்சப்படுவதற்கான நிகழ்தகவு. ஒரு மதிப்பீட்டாளரைக் காட்டிலும் எரிபொருள் உட்கரு மூலம். மதிப்பு f பொதுவாக வெப்ப பயன்பாட்டு குணகம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த அளவுகளை துல்லியமாக கணக்கிடுவது கடினம். பொதுவாக, அவற்றைக் கணக்கிட தோராயமான அரை அனுபவ சூத்திரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
p மற்றும் f இன் மதிப்புகள் மதிப்பீட்டாளரின் ஒப்பீட்டு அளவை மட்டுமல்ல, மையத்தில் அதன் இடத்தின் வடிவவியலையும் சார்ந்துள்ளது. யுரேனியம் மற்றும் மாடரேட்டரின் ஒரே மாதிரியான கலவையை உள்ளடக்கிய செயலில் உள்ள மண்டலம் ஒரே மாதிரியானது என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் யுரேனியம் மற்றும் மதிப்பீட்டாளரின் மாற்று தொகுதிகளின் அமைப்பு பன்முகத்தன்மை என்று அழைக்கப்படுகிறது (படம் 4). யுரேனியத்தில் உருவாகும் வேகமான நியூட்ரான் அதிர்வு ஆற்றல்களை அடையாமல் மதிப்பீட்டாளருக்குள் செல்ல நிர்வகிக்கிறது என்பதன் மூலம் ஒரு தரமான பன்முக அமைப்பு வேறுபடுகிறது. ஒரு தூய மதிப்பீட்டாளரில் மேலும் குறைப்பு ஏற்படுகிறது. இது எதிரொலி பிடிப்பைத் தவிர்ப்பதற்கான நிகழ்தகவு p ஐ அதிகரிக்கிறது
p het > p homo.
மறுபுறம், இதற்கு நேர்மாறாக, மாடரேட்டரில் வெப்பமாகி, நியூட்ரான், சங்கிலி எதிர்வினையில் பங்கேற்க, தூய மதிப்பீட்டாளரில் உறிஞ்சப்படாமல், அதன் எல்லையில் பரவ வேண்டும். எனவே, ஒரு பன்முக சூழலில் வெப்ப பயன்பாட்டு காரணி f என்பது ஒரே மாதிரியான ஒன்றை விட குறைவாக உள்ளது:
f கிடைக்கும்< f гом.
ஒரு வெப்ப உலையின் பெருக்கல் காரணி k∞ மதிப்பிட, தோராயமாக நான்கு காரணி சூத்திரம்
| k∞ = η pfε . | (11) |
நாம் ஏற்கனவே முதல் மூன்று காரணிகளை ஏற்கனவே பரிசீலித்தோம். அளவு ε அழைக்கப்படுகிறது வேகமான நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணி
. வேகத்தைக் குறைக்க நேரமில்லாமல் சில வேகமான நியூட்ரான்கள் பிளவுபட முடியும் என்பதைக் கருத்தில் கொள்வதற்காக இந்த குணகம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. அதன் பொருளில், குணகம் ε எப்போதும் ஒன்றை மீறுகிறது. ஆனால் இந்த அதிகப்படியானது பொதுவாக சிறியது. வெப்ப எதிர்வினைகளுக்கான பொதுவான மதிப்பு ε = 1.03 ஆகும். வேகமான எதிர்வினைகளுக்கு, நான்கு காரணிகளின் சூத்திரம் பொருந்தாது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு குணகமும் ஆற்றலைப் பொறுத்தது மற்றும் வேகமான எதிர்வினைகளில் ஆற்றல் பரவல் மிகப்பெரியது.
η இன் மதிப்பு எரிபொருளின் வகையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, மேலும் மெதுவான எதிர்வினைகளுக்கான ε இன் மதிப்பு கிட்டத்தட்ட ஒற்றுமையிலிருந்து வேறுபடுவதில்லை, ஒரு குறிப்பிட்ட செயலில் உள்ள ஊடகத்தின் தரம் தயாரிப்பு pf ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. எனவே, ஒரே மாதிரியான ஊடகத்தை விட ஒரு பன்முக ஊடகத்தின் நன்மை அளவுரீதியாக வெளிப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு இயற்கை யுரேனியம் அணுக்கருவிற்கு 215 கிராஃபைட் கருக்கள் இருக்கும் ஒரு அமைப்பில், ஒரு பன்முக ஊடகத்திற்கு pf தயாரிப்பு 0.823 க்கு சமம் மற்றும் ஒரே மாதிரியான ஒன்றிற்கு 0.595. மேலும் இயற்கையான கலவை η = 1.34 என்பதால், பன்முகத்தன்மை கொண்ட நடுத்தரமான k ∞ > 1, மற்றும் ஒரே மாதிரியான நடுத்தரமான k ∞< 1.
நிலையான சங்கிலி எதிர்வினையின் நடைமுறைச் செயல்பாட்டிற்கு, இந்த எதிர்வினையை ஒருவர் கட்டுப்படுத்த முடியும். பிளவின் போது தாமதமான நியூட்ரான்களின் உமிழ்வு காரணமாக இந்தக் கட்டுப்பாடு பெரிதும் எளிமைப்படுத்தப்படுகிறது. பெரும்பான்மையான நியூட்ரான்கள் கருவில் இருந்து உடனடியாக வெளியேறும் (அதாவது, மையத்தில் உள்ள ஒரு தலைமுறை நியூட்ரான்களின் ஆயுட்காலத்தை விட பல ஆர்டர்கள் குறைவாக இருக்கும் நேரத்தில்), ஆனால் நியூட்ரான்களில் பத்தில் ஒரு சதவிகிதம் தாமதமாகி வெளியேறுகிறது. ஒரு பெரிய காலத்திற்குப் பிறகு துண்டு கருக்கள் - பின்னங்கள் வினாடிகள் முதல் பல மற்றும் பத்து வினாடிகள் வரை. தாமதமான நியூட்ரான்களின் விளைவைப் பின்வருமாறு தரமான முறையில் விளக்கலாம். பெருக்கல் காரணியானது சப்கிரிட்டிகல் மதிப்பில் இருந்து கே< 1 при отсутствии
запаздывающих нейтронов. Тогда, очевидно, цепная реакция начнется не сразу, а
лишь после вылета запаздывающих нейтронов. Тем самым процесс течения реакции
будет регулируемым, если время срабатывания регулирующих устройств будет меньше
сравнительно большого времени задержки запаздывающих нейтронов, а не очень
малого времени развития цепной реакции. Доля запаздывающих нейтронов в ядерных
горючих колеблется от 0.2 до 0.7%. Среднее время жизни запаздывающих нейтронов
составляет приблизительно 10 с. При небольшой степени надкритичности скорость
нарастания интенсивности цепной реакции определяется только запаздывающими
нейтронами.
சங்கிலி எதிர்வினையில் பங்கேற்காத அணுக்கருக்கள் மூலம் நியூட்ரான்களைப் பிடிப்பது எதிர்வினையின் தீவிரத்தைக் குறைக்கிறது, ஆனால் புதிய பிளவு ஐசோடோப்புகளின் உருவாக்கம் தொடர்பாக நன்மை பயக்கும். இவ்வாறு, யுரேனியம் 238 U மற்றும் தோரியம் 232 Th ஐசோடோப்புகளில் இருந்து நியூட்ரான்கள் உறிஞ்சப்படும்போது, புளூட்டோனியம் 239 Pu மற்றும் யுரேனியம் 233 U ஆகியவற்றின் ஐசோடோப்புகள் உருவாகின்றன (தொடர்ந்து இரண்டு β- சிதைவுகள் மூலம்), அவை அணு எரிபொருள்:
| , | (12) |
| . | (13) |
இந்த இரண்டு எதிர்வினைகளும் ஒரு உண்மையான சாத்தியத்தைத் திறக்கின்றன அணு எரிபொருளின் இனப்பெருக்கம் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையின் போது. சிறந்த நிலையில், அதாவது, நியூட்ரான்களின் தேவையற்ற இழப்புகள் இல்லாத நிலையில், எரிபொருள் உட்கருவால் நியூட்ரானை உறிஞ்சும் ஒவ்வொரு செயலுக்கும் சராசரியாக 1 நியூட்ரானை இனப்பெருக்கம் செய்ய பயன்படுத்தலாம்.
அணு (அணு) உலைகள்
உலை என்பது கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பிளவு சங்கிலி எதிர்வினை பராமரிக்கப்படும் ஒரு சாதனம் ஆகும். அணு உலை செயல்படும் போது, பிளவு வினையின் வெளிப்புற வெப்ப தன்மை காரணமாக வெப்பம் வெளியிடப்படுகிறது. ஒரு உலையின் முக்கிய பண்பு அதன் சக்தி - ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு வெளியிடப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் அளவு. உலை சக்தி மெகாவாட்களில் (10 6 W) அளவிடப்படுகிறது. ஒரு வினாடிக்கு 3·1016 பிளவு நிகழ்வுகள் நிகழும் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினைக்கு 1 மெகாவாட் சக்தி ஒத்திருக்கிறது. பல்வேறு வகையான உலைகள் அதிக எண்ணிக்கையில் உள்ளன. வெப்ப உலையின் பொதுவான திட்டங்களில் ஒன்று படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 5.
உலையின் முக்கிய பகுதி செயலில் உள்ள மண்டலமாகும், இதில் எதிர்வினை ஏற்படுகிறது மற்றும் அதன் மூலம் ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. வெப்ப மற்றும் இடைநிலை நியூட்ரான் உலைகளில், மையமானது எரிபொருளைக் கொண்டுள்ளது, பொதுவாக பிளவுபடாத ஐசோடோப்பு (பொதுவாக 238 U) மற்றும் ஒரு மதிப்பீட்டாளருடன் கலக்கப்படுகிறது. வேகமான நியூட்ரான் உலைகளின் மையத்தில் மதிப்பீட்டாளர் இல்லை.
மைய அளவு சில வேகமான நியூட்ரான் உலைகளில் ஒரு லிட்டரில் பத்தில் ஒரு பங்கு முதல் பெரிய வெப்ப உலைகளில் பத்து கன மீட்டர் வரை மாறுபடும். நியூட்ரான் கசிவைக் குறைக்க, மையத்திற்கு ஒரு கோள அல்லது கிட்டத்தட்ட கோள வடிவம் கொடுக்கப்படுகிறது (உதாரணமாக, விட்டத்திற்கு ஏறக்குறைய சமமான உயரம் கொண்ட உருளை அல்லது கன சதுரம்).
எரிபொருள் மற்றும் மதிப்பீட்டாளரின் தொடர்புடைய இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து, ஒரே மாதிரியான மற்றும் பன்முக உலைகள் வேறுபடுகின்றன. யூரேனைல் சல்பேட் உப்பு மற்றும் U 2 SO 4 ஆகியவற்றை சாதாரண அல்லது கனமான நீரில் கரைப்பது ஒரே மாதிரியான செயலில் உள்ள மண்டலத்திற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு. பன்முக உலைகள் மிகவும் பொதுவானவை. பன்முக உலைகளில், மையமானது ஒரு மதிப்பீட்டாளரைக் கொண்டுள்ளது, அதில் எரிபொருளைக் கொண்ட கேசட்டுகள் வைக்கப்படுகின்றன. இந்த கேசட்டுகளில் ஆற்றல் வெளியிடப்படுவதால், அவை அழைக்கப்படுகின்றன எரிபொருள் கூறுகள்
அல்லது சுருக்கமாக எரிபொருள் கம்பிகள். பிரதிபலிப்பாளருடன் செயலில் உள்ள மண்டலம் பெரும்பாலும் எஃகு உறைக்குள் மூடப்பட்டிருக்கும்.
- அணு உலை கட்டுப்பாட்டில் தாமதமான நியூட்ரான்களின் பங்கு
யுரேனியம் அணுக்கரு பிளவு ஏற்படுகிறது பின்வருமாறு:முதலில், ஆப்பிளைத் தாக்கும் தோட்டாவைப் போல நியூட்ரான் கருவைத் தாக்கும். ஒரு ஆப்பிளைப் பொறுத்தவரை, ஒரு தோட்டா அதில் ஒரு துளை செய்யும் அல்லது அதை துண்டுகளாக வீசும். ஒரு நியூட்ரான் கருவில் நுழையும் போது, அது அணு சக்திகளால் கைப்பற்றப்படுகிறது. நியூட்ரான் நடுநிலையானது என்று அறியப்படுகிறது, எனவே அது மின்னியல் சக்திகளால் விரட்டப்படுவதில்லை.
யுரேனியம் அணுக்கரு பிளவு எவ்வாறு நிகழ்கிறது?
எனவே, கருவுக்குள் நுழைந்ததும், நியூட்ரான் சமநிலையை சீர்குலைக்கிறது, மேலும் கரு உற்சாகமாக உள்ளது. இது டம்பல் அல்லது முடிவிலி அடையாளம் போன்ற பக்கங்களுக்கு நீண்டுள்ளது: ∞ . அணுசக்திகள், அறியப்பட்டபடி, துகள்களின் அளவிற்குத் தகுந்த தூரத்தில் செயல்படுகின்றன. கருவை நீட்டும்போது, அணுசக்திகளின் விளைவு "டம்பல்" இன் வெளிப்புற துகள்களுக்கு முக்கியமற்றதாகிறது, அதே நேரத்தில் மின் சக்திகள் அத்தகைய தூரத்தில் மிகவும் சக்திவாய்ந்ததாக செயல்படுகின்றன, மேலும் கரு வெறுமனே இரண்டு பகுதிகளாக கிழிந்துவிடும். இந்த வழக்கில், மேலும் இரண்டு அல்லது மூன்று நியூட்ரான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன.
கருவின் துண்டுகள் மற்றும் வெளியிடப்பட்ட நியூட்ரான்கள் வெவ்வேறு திசைகளில் பெரும் வேகத்தில் சிதறுகின்றன. சுற்றுச்சூழலால் துண்டுகள் மிக விரைவாக மெதுவாக்கப்படுகின்றன, ஆனால் அவற்றின் இயக்க ஆற்றல் மிகப்பெரியது. இது சுற்றுச்சூழலின் உள் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, இது வெப்பமடைகிறது. இந்த வழக்கில், வெளியிடப்பட்ட ஆற்றலின் அளவு மிகப்பெரியது. ஒரு கிராம் யுரேனியத்தின் முழுமையான பிளவு மூலம் கிடைக்கும் ஆற்றல் தோராயமாக 2.5 டன் எண்ணெயை எரிப்பதால் கிடைக்கும் ஆற்றலுக்கு சமம்.
பல கருக்களின் பிளவு சங்கிலி எதிர்வினை
ஒரு யுரேனியம் அணுக்கருவின் பிளவைப் பார்த்தோம். பிளவின் போது, பல (பொதுவாக இரண்டு அல்லது மூன்று) நியூட்ரான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன. அவை அதிக வேகத்தில் பறந்து மற்ற அணுக்களின் கருக்களுக்குள் எளிதில் சென்று, அவற்றில் பிளவு எதிர்வினை ஏற்படுகிறது. இது ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை.
அதாவது, அணுக்கருப் பிளவின் விளைவாகப் பெறப்படும் நியூட்ரான்கள், மற்ற அணுக்கருக்களைத் தூண்டி, பிளவுபடுத்தும்படி கட்டாயப்படுத்துகின்றன. மேலும், உடனடி அருகாமையில் உள்ள அனைத்து யுரேனியம் அணுக்களின் பிளவு ஏற்படும் வரை.
இந்த வழக்கில், ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படலாம் பனிச்சரிவு போன்ற, எடுத்துக்காட்டாக, அணுகுண்டு வெடிப்பு ஏற்பட்டால். அணுக்கரு பிளவுகளின் எண்ணிக்கை குறுகிய காலத்தில் அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை கூட ஏற்படலாம் பலவீனத்துடன்.
உண்மை என்னவென்றால், அனைத்து நியூட்ரான்களும் தங்கள் வழியில் அணுக்கருக்களை சந்திப்பதில்லை, அவை அணுப்பிளவுக்கு தூண்டுகின்றன. நாம் நினைவில் வைத்துள்ளபடி, ஒரு பொருளின் உள்ளே முக்கிய அளவு துகள்களுக்கு இடையில் உள்ள வெற்றிடத்தால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, சில நியூட்ரான்கள் வழியில் எதனுடனும் மோதாமல் அனைத்துப் பொருட்களிலும் பறக்கின்றன. மேலும் அணுக்கரு பிளவுகளின் எண்ணிக்கை காலப்போக்கில் குறைந்தால், எதிர்வினை படிப்படியாக மங்கிவிடும்.
அணுசக்தி எதிர்வினைகள் மற்றும் யுரேனியத்தின் முக்கியமான நிறை
எதிர்வினை வகையை எது தீர்மானிக்கிறது?யுரேனியத்தின் வெகுஜனத்திலிருந்து. அதிக நிறை, பறக்கும் நியூட்ரான் அதிக துகள்களை அதன் பாதையில் சந்திக்கும் மற்றும் கருவில் நுழைவதற்கான வாய்ப்பு அதிகம். எனவே, யுரேனியத்தின் "முக்கிய நிறை" வேறுபடுத்தப்படுகிறது - இது ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை சாத்தியமான குறைந்தபட்ச வெகுஜனமாகும்.
உற்பத்தி செய்யப்படும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, வெளியே பறக்கும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். பொருளின் முழு அளவும் உற்பத்தி செய்யப்படும் வரை எதிர்வினை தோராயமாக அதே வேகத்தில் தொடரும். இது அணு மின் நிலையங்களில் நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணு எதிர்வினை என்று அழைக்கப்படுகிறது.
அணுகுண்டின் வரைபடம்
பிளவு சங்கிலி எதிர்வினை
அணுக்கருப் பிளவின் போது வெளிப்படும் இரண்டாம் நிலை நியூட்ரான்கள் (ஒரு பிளவுச் செயலுக்கு 2.5) புதிய பிளவு செயல்களை ஏற்படுத்தலாம், இது ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை சாத்தியமாகும். பிளவு சங்கிலி எதிர்வினையானது நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணி K ஆல் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இது கொடுக்கப்பட்ட தலைமுறையில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையின் முந்தைய தலைமுறையின் எண்ணிக்கையின் விகிதத்திற்கு சமம். ஒரு பிளவு சங்கிலி எதிர்வினை வளர்ச்சிக்கு தேவையான நிபந்தனை. குறைவாக, எதிர்வினை சாத்தியமற்றது. நியூட்ரான்களின் நிலையான எண்ணிக்கையில் எதிர்வினை நிகழும்போது (வெளியிடப்பட்ட ஆற்றலின் நிலையான சக்தி). இது ஒரு தன்னிறைவு எதிர்வினை. அட் - damped எதிர்வினை. பெருக்கல் காரணி பிளவுப் பொருளின் தன்மை, மையத்தின் அளவு மற்றும் வடிவம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையைச் செயல்படுத்துவதற்குத் தேவைப்படும் பிளவுப் பொருளின் குறைந்தபட்ச நிறை முக்கியமானதாக அழைக்கப்படுகிறது. முக்கியமான எடைக்கு 9 கிலோ, யுரேனியம் பந்தின் ஆரம் 4 செ.மீ.
சங்கிலி எதிர்வினைகள் கட்டுப்படுத்தப்படலாம் அல்லது கட்டுப்படுத்த முடியாதவை. அணுகுண்டு வெடிப்பது கட்டுப்பாடற்ற எதிர்வினைக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு. அத்தகைய வெடிகுண்டின் அணுசக்தி கட்டணம் கிட்டத்தட்ட தூய அல்லது இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட துண்டுகளாகும். ஒவ்வொரு துண்டின் நிறை முக்கியமானதை விட குறைவாக உள்ளது, எனவே ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படாது. எனவே, ஒரு வெடிப்பு ஏற்படுவதற்கு, இந்த பகுதிகளை ஒரு துண்டாக இணைக்க போதுமானது, முக்கியமான ஒன்றை விட அதிகமான வெகுஜனத்துடன். இது மிக விரைவாக செய்யப்பட வேண்டும் மற்றும் துண்டுகளின் இணைப்பு மிகவும் இறுக்கமாக இருக்க வேண்டும். இல்லையெனில், அணுக்கரு மின்னூட்டம் வினைபுரிய நேரமில்லாமல் பறந்துவிடும். இணைப்புக்கு ஒரு சாதாரண வெடிபொருள் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஷெல் ஒரு நியூட்ரான் பிரதிபலிப்பாளராக செயல்படுகிறது, கூடுதலாக, அணுக்கருவின் அதிகபட்ச எண்ணிக்கையிலான அணுக்கருக்கள் பிளவுபடும் போது அனைத்து ஆற்றலையும் வெளியிடும் வரை அணுக்கரு மின்னூட்டத்தைத் தடுக்கிறது. அணுகுண்டில் உள்ள சங்கிலி எதிர்வினை வேகமான நியூட்ரான்களால் இயக்கப்படுகிறது. வெடிப்பின் போது, அணுக்கரு மின்னூட்டத்தின் நியூட்ரான்களின் ஒரு பகுதி மட்டுமே வினைபுரிய நேரமுள்ளது. சங்கிலி எதிர்வினை மிகப்பெரிய ஆற்றலின் வெளியீட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது. வளரும் வெப்பநிலை டிகிரி அடையும். ஹிரோஷிமாவில் அமெரிக்கர்களால் வீசப்பட்ட வெடிகுண்டின் அழிவு சக்தி 20,000 டன் டிரினிட்ரோடோலூயின் வெடிப்புக்கு சமமானது. புதிய ஆயுதத்தின் சக்தி முதல் ஆயுதத்தை விட நூற்றுக்கணக்கான மடங்கு அதிகம். ஒரு அணு வெடிப்பு அதிக எண்ணிக்கையிலான பிளவு துண்டுகளை உருவாக்குகிறது என்பதை நாம் சேர்த்தால், இந்த ஆயுதங்கள் மனிதகுலத்திற்கு எவ்வளவு பயங்கரமான ஆபத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பது தெளிவாகிறது.
நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணியை மாற்றுவதன் மூலம், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சங்கிலி எதிர்வினை அடைய முடியும். கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எதிர்வினை நிகழும் சாதனம் அணு உலை என்று அழைக்கப்படுகிறது. பிளவு பொருள் இயற்கை அல்லது செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியம் ஆகும். யுரேனியம் அணுக்கருக்கள் மூலம் நியூட்ரான்களின் கதிர்வீச்சுப் பிடிப்பைத் தடுக்க, ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவிலான பிளவுப் பொருள்கள் ஒருவருக்கொருவர் சிறிது தூரத்தில் வைக்கப்படுகின்றன, மேலும் இடைவெளிகள் நியூட்ரான்களை (மதிப்பீட்டாளர்) மிதப்படுத்தும் ஒரு பொருளால் நிரப்பப்படுகின்றன. மீள் சிதறலால் நியூட்ரான்கள் மெதுவாக்கப்படுகின்றன. இந்த வழக்கில், துகள் குறைக்கப்படுவதால் இழக்கப்படும் ஆற்றல் மோதும் துகள்களின் வெகுஜனங்களின் விகிதத்தைப் பொறுத்தது. துகள்கள் ஒரே நிறை இருந்தால் அதிகபட்ச ஆற்றல் இழக்கப்படுகிறது. டியூட்டீரியம், கிராஃபைட் மற்றும் பெரிலியம் ஆகியவை இந்த நிலையைப் பூர்த்தி செய்கின்றன. முதல் யுரேனியம்-கிராஃபைட் உலை 1942 இல் சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தில் சிறந்த இத்தாலிய இயற்பியலாளர் ஃபெர்மியின் தலைமையில் தொடங்கப்பட்டது. உலையின் செயல்பாட்டுக் கொள்கையை விளக்க, படம் 1 இல் உள்ள வெப்ப நியூட்ரான் உலையின் பொதுவான வரைபடத்தைக் கவனியுங்கள்.
 படம்.1. |
உலை மையத்தில் எரிபொருள் கூறுகள் 1 மற்றும் மதிப்பீட்டாளர் 2 உள்ளன, இது நியூட்ரான்களை வெப்ப வேகத்திற்கு குறைக்கிறது. எரிபொருள் கூறுகள் (எரிபொருள் தண்டுகள்) நியூட்ரான்களை பலவீனமாக உறிஞ்சும் சீல் செய்யப்பட்ட ஷெல்லில் இணைக்கப்பட்ட பிளவு பொருள்களின் தொகுதிகள். அணுக்கரு பிளவின் போது வெளியிடப்பட்ட ஆற்றல் காரணமாக, எரிபொருள் கூறுகள் வெப்பமடைகின்றன, எனவே, குளிரூட்டலுக்காக, அவை குளிரூட்டும் ஓட்டத்தில் (3-5 - குளிரூட்டும் சேனல்) வைக்கப்படுகின்றன. மையமானது நியூட்ரான் கசிவைக் குறைக்கும் பிரதிபலிப்பாளரால் சூழப்பட்டுள்ளது. நியூட்ரான்களை வலுவாக உறிஞ்சும் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட சிறப்பு கட்டுப்பாட்டு கம்பிகளால் சங்கிலி எதிர்வினை கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உலை அளவுருக்கள் கணக்கிடப்படுகின்றன, இதனால் தண்டுகள் முழுமையாக செருகப்பட்டால், எதிர்வினை வெளிப்படையாக ஏற்படாது. தண்டுகள் படிப்படியாக அகற்றப்படுவதால், நியூட்ரான் பெருக்கல் காரணி அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில் ஒற்றுமையை அடைகிறது. இந்த நேரத்தில் அணு உலை செயல்படத் தொடங்குகிறது. அணு உலை செயல்படும் போது, மையத்தில் உள்ள பிளவுப் பொருட்களின் அளவு குறைகிறது மற்றும் அது பிளவு துண்டுகளால் மாசுபடுகிறது, இதில் வலுவான நியூட்ரான் உறிஞ்சிகளும் இருக்கலாம். எதிர்வினை நிறுத்தப்படுவதைத் தடுக்க, ஒரு தானியங்கி சாதனத்தைப் பயன்படுத்தி கட்டுப்பாட்டு கம்பிகள் படிப்படியாக மையத்திலிருந்து அகற்றப்படுகின்றன. 1 நிமிடம் வரை தாமதத்துடன் பிளவு கருக்களால் வெளிப்படும் தாமதமான நியூட்ரான்களின் இருப்பு காரணமாக எதிர்வினைகளின் இத்தகைய கட்டுப்பாடு சாத்தியமாகும். அணு எரிபொருள் எரியும் போது, எதிர்வினை நிறுத்தப்படும். அணுஉலை மீண்டும் தொடங்கும் முன், எரிந்த அணு எரிபொருள் அகற்றப்பட்டு, புதிய எரிபொருள் ஏற்றப்படும். அணுஉலையில் அவசர தண்டுகளும் உள்ளன, அதன் அறிமுகம் உடனடியாக எதிர்வினையை நிறுத்துகிறது. அணு உலை என்பது ஊடுருவும் கதிர்வீச்சின் சக்திவாய்ந்த ஆதாரமாகும், இது சுகாதாரத் தரங்களை விட தோராயமாக மடங்கு அதிகமாகும். எனவே, எந்த உலைக்கும் உயிரியல் பாதுகாப்பு உள்ளது - பாதுகாப்புப் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட திரைகளின் அமைப்பு (எடுத்துக்காட்டாக, கான்கிரீட், ஈயம், நீர்) - அதன் பிரதிபலிப்பாளரின் பின்னால் அமைந்துள்ளது, மற்றும் ஒரு ரிமோட் கண்ட்ரோல்.
சோவியத் ஒன்றியத்தில் முதல் முறையாக அணுசக்தி அமைதியான நோக்கங்களுக்காக பயன்படுத்தப்பட்டது. 1954 ஆம் ஆண்டில் ஒப்னின்ஸ்கில், குர்ச்சடோவ் தலைமையில், 5 மெகாவாட் திறன் கொண்ட முதல் அணுமின் நிலையம் செயல்பாட்டிற்கு வந்தது.
இருப்பினும், யுரேனியம் வெப்ப நியூட்ரான் உலைகள் யுரேனியத்தின் அளவைக் கொண்டு தீர்மானிக்கப்படும் வரையறுக்கப்பட்ட அளவில் மின்சாரம் வழங்குவதில் உள்ள சிக்கலை தீர்க்க முடியும்.
அணுசக்தியை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வழி வேகமான நியூட்ரான் உலைகளை உருவாக்குவதாகும், அவை இனப்பெருக்க உலைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அத்தகைய அணு உலை தான் பயன்படுத்துவதை விட அதிக அணு எரிபொருளை உற்பத்தி செய்கிறது. எதிர்வினை வேகமான நியூட்ரான்களுடன் தொடர்கிறது, அது மட்டுமல்லாமல், அதில் பங்கேற்கவும் முடியும், அது மாறும். பிந்தையது வேதியியல் ரீதியாக பிரிக்கப்படலாம். இந்த செயல்முறை அணு எரிபொருள் இனப்பெருக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. சிறப்பு வளர்ப்பு உலைகளில், அணு எரிபொருள் இனப்பெருக்கம் காரணி ஒன்றை விட அதிகமாக உள்ளது. வளர்ப்பாளர்களின் மையமானது சிறிய நியூட்ரான்களை உறிஞ்சும் ஒரு கன உலோகத்துடன் கூடிய ஐசோடோப்பு-செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியத்தின் கலவையாகும். இனப்பெருக்க உலைகளுக்கு மதிப்பீட்டாளர் இல்லை. பிரதிபலிப்பாளரை நகர்த்துவதன் மூலமோ அல்லது பிளவுப் பொருட்களின் வெகுஜனத்தை மாற்றுவதன் மூலமோ அத்தகைய உலைகளைக் கட்டுப்படுத்துதல்.
சங்கிலி எதிர்வினை சமன்பாடு. நியூரான்களின் வகைப்பாடு
கேஸ் டிஸ்சார்ஜ் கவுண்டரின் செயல்பாட்டின் சாதனம் மற்றும் கொள்கை
அயனியாக்கம் அறையின் செயல்பாட்டின் அமைப்பு மற்றும் கொள்கை
வழங்கப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்து, டிடெக்டர் அயனியாக்கம் அறை, விகிதாசார கவுண்டர் மற்றும் கீகர்-முல்லர் கவுண்டர் முறைகளில் செயல்பட முடியும்.
எளிமையான அயனியாக்கம் கண்டறிதல் ஆகும் அயனியாக்கம் அறை , இது இரண்டு இணைத் தகடுகளைக் கொண்ட ஒரு மின்தேக்கி ஆகும், அதற்கு இடையே உள்ள இடைவெளி காற்று அல்லது வாயுவால் நிரப்பப்படுகிறது. மின்முனைகளுக்கு சுமார் 100 வோல்ட் மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளின் 1 பிரிவுக்கு ஒத்திருக்கிறது. அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சு இல்லாத நிலையில், மின்முனைகளுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளி ஒரு மின்கடத்தா மற்றும் மின்சுற்றில் மின்னோட்டம் இல்லை.
மின்முனைகளுக்கு இடையே அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சு வெளிப்படும் போது, வாயு மூலக்கூறுகள் மற்றும் அணுக்கள் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்டு நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை அயனிகள் உருவாகின்றன. எதிர்மறை அயனிகள் நேர்மறை மின்முனையை நோக்கி நகர்கின்றன, மேலும் நேர்மறை அயனிகள் நேர்மாறாகவும் செல்கின்றன. சுற்றுவட்டத்தில் ஒரு மின்னோட்டம் எழுகிறது. மின்முனைகளுக்கிடையேயான மின்னழுத்தம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, இதனால் உருவாக்கப்பட்ட அனைத்து அயனிகளும் மீண்டும் ஒன்றிணைக்க நேரமில்லாமல் மின்முனைகளை அடைகின்றன, ஆனால் இரண்டாம் நிலை அயனியாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் அளவிற்கு முடுக்கிவிடாது.
அயனியாக்கம் அறைகள் செயல்பட எளிதானது மற்றும் அதிக பதிவு திறன் மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் குறைபாடுகள் குறைந்த உணர்திறன். அயனியாக்கம் அறையின் மின்முனைகளுக்கு வழங்கப்படும் மின்னழுத்தம் சுமார் 100 V ஆக இருக்க வேண்டும்.
எரிவாயு வெளியேற்ற மீட்டர்ஒரு உலோகம் அல்லது கண்ணாடி சிலிண்டர் ஆகும், உள் மேற்பரப்பு உலோகத்துடன் பூசப்பட்டுள்ளது, இது கேத்தோடு ஆகும். சுமார் 100 மைக்ரான் விட்டம் கொண்ட ஒரு மெல்லிய உலோக நூல், இது அனோட், சிலிண்டரின் அச்சில் நீட்டப்பட்டுள்ளது.
விகிதாசார மீட்டர்கள் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளின் பிரிவு 2 உடன் தொடர்புடைய மின்னழுத்தத்தில் இயங்குகின்றன. 100-1000 V மின்னழுத்தத்தில், மின்முனைகளுக்கு இடையில் உயர் மின்சார புல வலிமை உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக முதன்மை அயனிகள் வாயு அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் இரண்டாம் நிலை அயனியாக்கத்தை உருவாக்குகின்றன. அத்தகைய மீட்டர்களில், தற்போதைய மதிப்பு அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சின் அளவைப் பொறுத்தது.
கெய்கர்-முல்லர் கவுண்டர்கள் 1000 V க்கும் அதிகமான மின்னழுத்தங்களில் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளின் 3 வது பிரிவில் செயல்படுகின்றன. அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சின் செல்வாக்கின் கீழ், நேர்மறை அயனிகள் மற்றும் எதிர்மறை எலக்ட்ரான்கள் மின்முனைகளுக்கு இடையில் உள்ள இடைவெளியில் உருவாகின்றன, அவை நேர்மின்முனையை நோக்கி நகரும். இரண்டாம்நிலை அயனியாக்கம். அதன் சிறிய பகுதியுடன் தொடர்புடைய நேர்மின்முனைக்கு அருகிலுள்ள அதிக மின்சார புல வலிமை காரணமாக, இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் மிகவும் துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன, அவை வாயுவை மீண்டும் அயனியாக்குகின்றன. எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை பனிச்சரிவு போல அதிகரிக்கிறது, ஒரு கரோனா வெளியேற்றம் ஏற்படுகிறது, இது அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சை நிறுத்திய பிறகு செயல்படுகிறது. 1 MOhm இன் பெரிய எதிர்ப்பை இயக்குவதன் மூலம் கட்டணம் நிறுத்தப்படுகிறது.
கெய்கர்-முல்லர் கவுண்டர்கள் அதிக பதிவு திறன் மற்றும் பெரிய சமிக்ஞை வீச்சு (சுமார் 40 வோல்ட்) ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. குறைபாடுகள்: குறைந்த தெளிவுத்திறன் மற்றும் நீண்ட மீட்பு நேரம்.
சங்கிலி எதிர்வினை சமன்பாடு:
இதில் K என்பது இரண்டாம் நிலை நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை (2-3); q - வெப்ப ஆற்றல்
அணு சங்கிலி எதிர்வினைநியூட்ரான்களின் செல்வாக்கின் கீழ் யுரேனியம் அணுவின் கருக்கள் இலகுவான அணுக்களாக சிதைவடைகின்றன. பிளவு துண்டுகள் . இந்நிலையில், இரண்டாம் நிலை நியூட்ரான்கள் மற்றும் வெப்ப ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. இரண்டாம் நிலை நியூட்ரான்கள் மீண்டும் யுரேனியம் அணுக்கருக்களை பாதிக்கும் புதிய நியூட்ரான்களின் உருவாக்கம் மற்றும் ஆற்றலை வெளியிடுவதன் மூலம் அவற்றின் பிளவுக்கு வழிவகுக்கிறது. செயல்முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்படுகிறது, பனிச்சரிவு போல உருவாகிறது மற்றும் அணு வெடிப்புக்கு வழிவகுக்கும்.
இருப்பினும், அணுக்கரு வினையின் இந்த பிரதிநிதித்துவம் சிறந்ததாக உள்ளது, ஏனெனில் அசுத்தங்கள் மூலம் நியூட்ரான்கள் கைப்பற்றப்பட்டதன் விளைவாக மற்றும் செயலில் உள்ள பகுதியிலிருந்து நியூட்ரான்கள் வெளியேறுவதால், அணுக்கரு எதிர்வினை சிதைந்து போகலாம்.
அணுசக்தி எதிர்வினையில் நிகழும் செயல்முறைகளை வகைப்படுத்த, கருத்து அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது பெருக்கல் காரணி கே , இது ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் முந்தைய நேரத்தில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையின் விகிதத்திற்கு சமம்.
K > 1 அணுக்கரு வினை வளர்ந்து வருகிறது மற்றும் வெடிப்புக்கு வழிவகுக்கும்
TO< 1 Ядерная реакция затухает
K = 1 அணுக்கரு எதிர்வினை நிலையாக தொடர்கிறது
நியூட்ரான்களின் வகைப்பாடு அவற்றின் ஆற்றலின் அளவைப் பொறுத்து:
அணுசக்தி எதிர்வினைக்கான நிபந்தனைகள்:
1) யுரேனியம் அசுத்தங்கள் மற்றும் சிதைவு பொருட்கள் சுத்தம் செய்யப்பட வேண்டும்;
2) வேகமான நியூட்ரான் சங்கிலி எதிர்வினையில், இயற்கை யுரேனியத்தை செறிவூட்டுவது அவசியம், அங்கு அதன் செறிவு 0.7% முதல் 15% வரை இருக்கும்.
3) வெப்ப நியூட்ரான்களுடன் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையில், யுரேனியம்-238 மூலம் நியூட்ரான் எதிரொலிப்பதைத் தவிர்ப்பது அவசியம். இந்த நோக்கத்திற்காக, கிராஃபைட் செய்யப்பட்ட மதிப்பீட்டாளர்கள் பயன்படுத்தப்படுகிறார்கள்.
4) அணு எரிபொருள் மற்றும் மாடரேட்டர் அமைப்பு மாறி மாறி இருக்க வேண்டும், அதாவது. பன்முகத்தன்மை கொண்ட.
5) அமைப்பு கோளமாக இருக்க வேண்டும்;
6) அணுசக்தி எதிர்வினையை மேற்கொள்ள போதுமான அளவு அணு எரிபொருள் இருக்க வேண்டும். அணுசக்தி எதிர்வினை இன்னும் நிகழும் அணு எரிபொருளின் குறைந்தபட்ச மதிப்பு முக்கியமான நிறை என்று அழைக்கப்படுகிறது.