АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

ЦЕПНОЙ ПРОЦЕСС ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР

Может показаться, что открытие деления ядер урана не решает задачи практического получения атомной энер­гии. Правда, энергия, освобождаемая при делении, в де­сятки раз превышает энергию, освобождаемую в обыч­ных ядерных реакциях. Но попрежнему для получения значительного количества а/гомной энергии, пригодного для практических целей, необходимо разделить очень большое число ядер. А для этого надо иметь такое же ко­личество ядерных снарядов-нейтронов, получение которых связано с ещё большими расходами энергии.

Рассказывая о делении ядер урана, мы уже упоминали о возникновении новых нейтронов в самом ходе деления. Оказывается, что из большого числа нейтронов, которые
находятся в ядре урана, 2 или 3 обычно не успевают в момент деления присоединиться к какому-нибудь из оскол­ков и, подобно маленьким брызгам, разлетающимся во все стороны при дроблении водяной капли, вылетают одновременно с осколками. Эти нейтроны движутся со скоростью 10—15 тысяч километров в секунду. Таким образом, взамен одного нейтрона, вызвавшего деление ядра, в результате деления появляются 2 или 3 новых нейтрона, которые движутся в уране с большой скоростью.

Каждый такой ней­трон, встретив на своём пути новое ядро урана, может его разделить. И опять при каждом делении будут освобо­ждаться новые нейтро­

Ны, способные делить ядра ур-ана. Получается такая картина: один

Нейтрон разделил ядро урана и при этом воз­никло 3 новых ней -

Тронов (рис. 16). Раз­делив 9 новых ядер, они

Создадут 27 нейтронов и т. д. Количество нейтронов, а вме­сте с ним и число делящихся ядер, будет лавинообразно нарастать. Так в горах случайно сдвинутый с места ка­мень, падая, увлекает за собой всё новые и новые камни, образующие в конце концов огромный обвал.

В старинной индусской легенде рассказывается о том, как раджа [9]), проиграв партию в шахматы, должен был уплатить, кладя на первую клетку шахматной доски 2 зерна, на вторую 4, на третью 8 и на каждую следую­щую клетку — в 2 раза больше. При этом оказалось, что ещё задолго до последней 64 клеши у него нехватил© зё­рен, собранных со всего княжества.

При делении ядер урана количество делящихся ядер увеличивается каждый раз не в 2, а в 3 раза, т. е. растёт
ещё быстрее, чем число зёрен на шахматной доске. Такой процесс деления ядер называется цепным, процес­сом, потому что за первым делением, вызываемым одним нейтроном, возникает целая цепь последующих делений.

Чтобы зажечь нефть или керосин и выделить большое количество теплоты, достаточно поднести к ним ничтож­ное количество теплоты, заключённое в горящей спичке. А затем начинается цепная реакция горения, продолжаю­щаяся до тех пор, пока есть горючее.

Чтобы разделить атомные ядра, заключённые в куске урана, необходимо обстрелять этот кусок только одним нейтроном. Нейтрон в этом случае играет роль зажжён­ной спички.

Так как нейтроны, возникающие при делении ядер урана, движутся с очень большими скоростями, они бы­стро производят новые деления. В таком цепном про­цессе кусок урана весом около килограмма может полно­стью разделиться за миллионную долю секунды. Огром­ная энергия, освобождаемая при делении столь большого количества ядер в такое короткое время, приводит к мощ­ному взрыву.

Таким образом в отличие от всех предыдущих случаев ядерных превращений деление ядер урана освобождает неизмеримо больше энергии, чем затрачивается на созда­ние цепного процесса. Ведь его может вызвать один един­ственный нейтрон!

И даже этот нейтрон не надо добывать каким-то спе­циальным образом. Советские физики Г. Н. Флёров и К. А. Петржак показали, что ядра урана сами собой, без всякого обстрела нейтронами, делятся на осколки. При каждом делении появляются 2—3 свободных нейтрона.

Такое деление имеет много сходного с радиоактивным распадом природных элементов. Мы уже знаем, что уран радиоактивен и распадается, испуская альфа-частицы. Этот процесс происходит очень медленно. Период полу­распада урана 238 равен 4,5 миллиарда лет. Но помимо распада, сопровождаемого испусканием альфа-частиц, ядра урана могут делиться на осколки, только процесс самопроизвольного деления урановых ядер протекает при­мерно в миллион раз медленнее (период полураспада 10 000000 миллиардов лет).

Тем не менее ввиду огромного количества ядер урана, заключённых в куске весом в 1 килограмм, в нём ежесекундно происходит примерно 5 самопроизвольных делений. В результате появляется 10—15 свободных нейт­ронов, способных производить дальнейшее деление ядер урана.