Расскажите о механизме протекания цепной реакции, используя рисунок 209. Что называют критической массой урана? Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической; больше критической? Почему?

Механизм протекания цепной реакции:

Цепная реакция деления ядер урана возникает, когда нейтроны, испускаемые при делении одного ядра, вызывают деление других ядер. Этот процесс можно представить следующим образом:

1. Инициирование: Реакция начинается с поглощения нейтрона ядром урана (например, U-235).
2. Деление ядра: Поглотив нейтрон, ядро урана становится нестабильным, деформируется и делится на два осколка, при этом испуская 2-3 новых нейтрона и выделяя энергию.
3. Размножение нейтронов: Если хотя бы один из этих новых нейтронов поглощается другим ядром урана, он может вызвать его деление.
4. Самоподдержание: Если в среднем каждый акт деления приводит к появлению одного или более нейтронов, способных вызвать следующее деление, реакция становится самоподдерживающейся — это и есть цепная реакция.

Критическая масса урана:

Критическая масса — это минимальная масса делящегося вещества (например, урана-235), необходимая для того, чтобы в нем могла начаться и поддерживаться самоподдерживающаяся цепная реакция. Она зависит от изотопного состава, формы, плотности вещества и наличия отражателя нейтронов.

Возможность протекания цепной реакции:

• Меньше критической массы: Цепная реакция невозможна. Большинство нейтронов, образующихся при делении, улетает из вещества или поглощается без деления, прежде чем успеют вызвать новое деление.
• Больше критической массы: Цепная реакция возможна и будет развиваться лавинообразно (неуправляемая цепная реакция, как в ядерной бомбе), если не предприняты меры по ее контролю. Количество нейтронов, вызывающих деление, превышает количество нейтронов, теряемых из-за утечки или неупругого рассеяния.

Примечание: Рисунок 209, к которому отсылает вопрос, не представлен в изображении, но общая схема цепной реакции описана выше.