Темы кодификатора ЕГЭ: радиоактивность, альфа-распад, бета-распад, гамма-излучение, закон радиоактивного распада. Природный уран однако состоит в основном из урана-238 и только 0.7% приходится на уран-235, который делится под действием тепловых нейтронов. На «обычных» (238U) АЭС основной источник энергии 235U. Снаряды с обедненным ураном летят на расстояние до двух километров и пробивают толстую броню.
Распадается за 40 минут: открыт новый изотоп урана
Очень активно поглощают уран из воды озер, морей и океанов водоросли. Для одноклеточных водорослей были найдены коэффициенты накопления от 800 до 3900 [Sakaguchi et al. Сильно поглощают уран харовые водоросли с коэффициентом накопления от 100 до 1400. Это соединение используют при разделении изотопов 235U и 238U [3, 4]. Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Под действием медленных тепловых нейтронов он делится с освобождением огромной энергии. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Деление 235U можно использовать не только для получения больших количеств энергии, но и для синтеза других важных актиноидных элементов. Уран природного изотопного состава можно использовать в ядерных реакторах для производства нейтронов, образующихся при делении 235U, в то же время избыточные нейтроны, не востребуемые цепной реакцией, могут захватываться другим природным изотопом, что приводит к получению плутония.
Изотоп 238U способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией. Выделение изотопа 235U из природного урана - сложная технологическая проблема [2, 4]. Для разделения урана в разное время использовались ются следующие технологии: электромагнитное разделение, газовая диффузия, жидкостная термодиффузия, газовое центрифугирование, аэродинамическая сепарация, испарение с использованием лазера, химическое разделение. Чтобы получить уран, обогащенный ураном-235, и уран, обедненный ураном-235 то есть обогащенный ураном-238 , гексафторид урана подвергают изотопному разделению с помощью электромагнитной, центробежной или газодиффузионной сепарации. Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233 , может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций уже сейчас существуют реакторы, иcпoльзyющиe этот нуклид в качестве топлива, например KAMIN1 в Индии и производства атомных бомб критическая масса около 16 кг [25]. Несмотря на недостаток в виде сильной гамма - и нейтронной радиоактивности, U-233 - прекрасный делящийся материал для ядра атомной бомбы. Он обладает меньшей критической массой, чем U-235, и его ядерные характеристики сходны с плутонием. США производили испытания зарядов на основе U-233 в операции Teapot в 1957 году.
Индия придает большое значение U-233 как части исследования и производства оружия и официально включила производство изотопа в свою ядерную программу. Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей. Обеднённый уран используется для радиационной защиты как это ни странно и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей.
Цепь этих взаимных радиоактивных превращений довольно длинна. Она обрывается при образовании нерадиоактивного элемента , который и является последним членом этой генетической цепи. Все члены этой цепи , получающиеся друг из друга в процессе радиоактивного распада , образуют радиоактивные семейства.
В качестве примера можно проследить за теми превращениями, которым подвергается уран и члены его семейства. Сперва уран распадается на уран-икс-один и гелий [c. Возьмем в качестве примера уран и продукт его распада радий. С целью выделения неиспользованного топлива и удаления примесей , отравляющих цепную реакцию , облученный уран через определенные промежутки времени подвергается переработке его растворяют в азотной кислоте и экстрагируют образовавшиеся нитраты органическими растворителями. В исходном растворе содержатся также и вспомогательные компоненты топлива 2г, ЫЬ, Сг и А1. Путем подбора соответствующих условий экстракции получается полное отделение урана и плутония от продуктов распада , а затем разделение урана и плутония, которые служат дальше топливом в реакторах различного типа. Причем атом считался не только наименьшей, но и элементарной т.
Прямым доказательством сложности строения атома было открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов , названное радиоактивностью. В 1896 г. Беккерель обнаружил, что материалы, содержащие уран, засвечивают в темноте фотопластинку, ионизируют газы, вызывают свечение флюоресцирующих веществ. В дальнейшем выяснилось , что этой способностью обладает не только уран. Титанические усилия, связанные с переработкой огромных масс урановой смоляной руды , позволили П. Кюри и М. Склодовской открыть два новых радиоактивных элемента полоний и радий.
Последовавшее за этим установление природы а-, 5- н у-лучей, образующихся при радиоактивном распаде Э. Резерфорд, 1899 —1903 гг. Резерфорд, 1909— 1911 гг. Мозли, 1913 г. Резерфорд, 1920 г. Чедвик, 1932 г. За немногими исключениями, так ведут себя почти все естественные радиоактивные вещества , входящие в три основных семейства ряда радиоактивных элементов ряд уран — радия, ряд тория и ряд актиния.
В этих радиоактивных семействах имеется один наиболее долгоживущий материнский элемент , распадающийся на дочерние и внучатные короткоживущие радиоактивные элементы. В общем случае превращения можно представить в виде схемы [c. Например, чем объяснить, что некоторые радиоизотопы, подобно урану-238, обнаруживаются в природе, тогда как другие не встречаются в естественном состоянии и их приходится синтезировать Ответ на этот вопрос основан на том обстоятельстве, что разные ядра распадаются с различными скоростями.
Короче лучше посмотри видос про это, не помню как канал называется, че то там про химию.
После откачки из скважины закись-окись урана U3O8 превращают в гексафторид урана UF6 , который в твёрдом виде в герметичных металлических контейнерах транспортируют на обогатительные предприятия.
Что значит «обогатить уран»? Сам по себе природный уран радиоактивен, но к самопроизвольному распаду способен только уран-235. Основная задача обогатительных предприятий — получить уран с более высокой концентрацией по 235-му изотопу, чем в природном сырье. Только после этого уран можно будет использовать в качестве топлива для ядерных реакторов. Что это и как работает О радиоактивности и распаде урана Радиоактивность — это способность атомного ядра самопроизвольно распадаться с испусканием частиц. Этот процесс сопровождается выделением энергии.
В состав природного урана входят три изотопа: уран-234, уран-235 и уран-238. При распаде урана-235 образуются нейтроны, которые попадают в другие ядра топлива и расщепляют их, вызывая цепную реакцию. Поэтому во время обогащения в уране увеличивают концентрацию именно этого изотопа. Гексафторид урана, полученный на добывающем предприятии, может из твёрдого состояния переходить в газообразное. Для этого ёмкости с веществом нагревают, чтобы начался процесс испарения. Полученный газ закачивают в ротор центрифуги цилиндрической формы, вращающийся с очень большой скоростью.
Так происходит разделение изотопов. Основная цель этого процесса — сделать концентрацию урана-235 выше. Газоцентрифужный метод обогащения урана Поскольку мощность одной центрифуги мала, для производства нужного количества обогащённого продукта их объединяют в большую цепочку — так называемый разделительный каскад.
Опасный или важный энергетический ресурс? Четыре важных вопроса про обогащение урана
ERID: 2VtzqugvU83 Скопировано О рекламодателе Пожаловаться. Распад килограмма урана-235, самого распространенного топлива в энергетических реакторах, в среднем приносит 83 тераджоуля энергии. Это во впечатляющие полтора миллиона раз больше, чем можно. Природный уран содержит от 142 до 146 нейтронов; недавно обнаруженный изотоп имеет только 122, что на один меньше, чем ранее полученный рекорд с созданием изотопа 215. В рамках этих определений "обеднённый уран" мог являться только "хвостом" процесса разделения изотопов урана на обогатительном производстве.
Ученые впервые с 1979 года открыли новый «богатый нейтронами» изотоп урана
| Продукты уранового распада: ученый объяснил механизм воздействия на организм | не имеет смысла. |
| Россия прибрала к рукам казахстанский уран… Или нет? - 19.05.2023, Sputnik Казахстан | Они вступают в реакцию с другими атомами урана, в результате чего нейтронов становится больше. |
Чем опасны боеприпасы с обедненным ураном? Генерал Игорь Кириллов ответил на шесть главных вопросов
Что же тогда говорить про другие компании и проекты, которые тоже находятся в законсервированном состоянии? Возникает вопрос, почему осознание проблем при выходе урановых рудников из законсервированного состояния так важно. Представитель Euratom в комментарии Reuters по ситуации в Нигере дал два ключевых тезиса. Первый — по ситуации в краткосрочной перспективе: «Если импорт из Нигера сократится, то в краткосрочной перспективе рисков для обеспечения производства атомной энергии нет». Второй — по долгосрочной: «В мире достаточно месторождений на средне- и долгосрочную перспективу». Релиз Cameco опроверг второй тезис. Оказалось, что как минимум в среднесрочной перспективе быстро наладить выпуск закиси-окиси на уже существующих рудниках не получится, и доступных запасов нет. По крайней мере, на информационно-эмоциональном уровне ситуация выглядит так — а именно информационный фон и эмоции определяют поведение инвесторов из финансового сектора. Отметим, что Cameco за последние минимум 15 лет не производила урана больше, чем продавала. Минимальным разрыв был в 2015 году продажи 32,4 млн фунтов, производство — 28,4 млн фунтов.
Максимальным — в 2020 году 5 и 30,7 млн фунтов соответственно. В такой ситуации самое надежное решение — это заключить долгосрочный контракт с кем-то, у кого уран точно есть, а проблем с поставками — нет. Подтверждение разумности такой идеи появилось очень быстро. В самом конце сентября «Казатомпром» объявил о созыве внеочередного собрания акционеров. Один из вопросов — одобрение очень крупной сделки. Одобрение акционеров понадобилось, так как «стоимость сделки, в совокупности с ранее заключенными сделками со SNURDC, составляет пятьдесят и более процентов от общего размера балансовой стоимости активов Компании». Исходя из данных консолидированной отчетности за первое полугодие 2023 года, совокупный размер активов составляет почти 2,43 трлн тенге. Для примерного понимания объема сделки можно принять любую цену, которая кажется читателям наиболее вероятной. В итоге оказалось, что объем поставки будет составлять немногим менее 20 тыс.
И, конечно, купить уран можно у Росатома.
Чем же вреден уран? Он, подобно другим тяжелым металлам, весьма ядовит, может вызывать почечную и печеночную недостаточность. С другой стороны, уран, будучи рассеянным элементом, неизбежно присутствует в воде, почве и, концентрируясь в пищевой цепочке, попадает в организм человека. Разумно предположить, что в процессе эволюции живые существа научились обезвреживать уран в природных концентрациях. Но бывают и сильные отклонения.
Исследователи же пытаются понять, не слишком ли строг норматив ВОЗ, изучая действие урана на животных. К удивлению авторов — статья так и называется: «Неожиданное отсутствие заметного влияния урана на физиологические системы... Животные прекрасно питались, прибавляли в весе как следует, на болезни не жаловались и от рака не умирали. Уран, как ему и положено, откладывался прежде всего в почках и костях и в стократно меньшем количестве — в печени, причем его накопление ожидаемо зависело от содержания в воде. Однако ни к почечной недостаточности, ни даже к заметному появлению каких-либо молекулярных маркеров воспаления это не приводило. Авторы предложили начать пересмотр строгих нормативов ВОЗ.
Однако есть один нюанс: воздействие на мозг. В мозгах крыс урана было меньше, чем в печени, но его содержание не зависело от количества в воде. Это означает, что уран явно вызывал окислительный стресс в мозгу и организм на него реагировал. Такой эффект — сильное действие урана на мозг при отсутствии его накопления в нем, кстати, равно как и в половых органах, — замечали и раньше. Есть данные, что уран приводит и к нарушениям памяти у животных. Изменение поведения коррелировало с уровнем окисления липидов в мозгу.
Получается, что крысы от урановой водички делались здоровыми, но глуповатыми. Эти данные нам еще пригодятся при анализе так называемого синдрома Персидского залива Gulf War Syndrome. Загрязняет ли уран места разработки сланцевого газа? Это зависит от того, сколько урана в содержащих газ породах и как он с ними связан. Оказалось, что уран химически связан именно с источником углеводородов вспомним, что в родственных углистых сланцах самое высокое содержание урана. Опыты же показали, что используемый при разрыве пласта раствор прекрасно растворяет в себе уран.
Радиационного риска это не несет, но уран — ядовитый элемент», — отмечает Трейси Бэнк в пресс-релизе университета от 25 октября 2010 года. Подробных статей о риске загрязнения окружающей среды ураном или торием при добыче сланцевого газа пока не подготовлено. Зачем нужен уран? Раньше его применяли в качестве пигмента для изготовления керамики и цветного стекла. Теперь же уран — основа атомной энергетики и атомного оружия. При этом используется его уникальное свойство — способность ядра делиться.
Что такое деление ядра? Распад ядра на два неравных больших куска. Именно из-за этого свойства при нуклеосинтезе за счет нейтронного облучения ядра тяжелее урана образуются с большим трудом. Суть явления состоит в следующем. Если соотношение числа нейтронов и протонов в ядре не оптимально, оно становится нестабильным. Обычно такое ядро выбрасывает из себя либо альфа-частицу — два протона и два нейтрона, либо бета-частицу — позитрон, что сопровождается превращением одного из нейтронов в протон.
В первом случае получается элемент таблицы Менделеева, отстоящий на две клетки назад, во втором — на одну клетку вперед. Однако ядро урана помимо излучения альфа- и бета-частиц способно делиться — распадаться на ядра двух элементов середины таблицы Менделеева, например бария и криптона, что и делает, получив новый нейтрон. Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш «Успехи физических наук», 1968, 96, 4. После открытия бериллиевых лучей — нейтронов — Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, — он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов.
При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся. Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии. Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом.
Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города — он на лыжах, тетя пешком, — они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра подробнее о Лизе Мейтнер см. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше». В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов. К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора.
Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева. Фото: ОАО Росатом, www. Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет , работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я.
Он обладает меньшей критической массой, чем U-235, и его ядерные характеристики сходны с плутонием. США производили испытания зарядов на основе U-233 в операции Teapot в 1957 году. Индия придает большое значение U-233 как части исследования и производства оружия и официально включила производство изотопа в свою ядерную программу. Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей. Обеднённый уран используется для радиационной защиты как это ни странно и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей.
Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, при бурении нефтяных скважин. Самое известное применение обеднённого урана — в качестве сердечников для бронебойных снарядов. Сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны. Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем Рейхе. Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка М-1 «Абрамс». По данным ОЭСР в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67000 т урана. Степень обогащения по U-235 в ядерном топливе для АЭС колеблется в пределах 2-4. В 1998 г. Уран - слаборадиоактивный элемент, обычно продается в форме чушек, пригодных для полировки, опиливания, прокатывания и т.
Реальная его цена на рынке не очень высока — необогащённая окись урана U3O8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм. Связано это с тем, что для запуска атомного реактора на необогащённом уране нужны десятки или даже сотни тонн топлива, а для изготовления ядерного оружия следует обогатить большое количество урана для получения пригодных для создания бомбы концентраций. Его использование сосредоточено в основном в технологии керамики и в металлургии; оксиды урана широко применяются для окраски стекла в цвета от бледножелтого до темнозеленого, что способствовало развитию недорогих стекольных производств. Сегодня изделия этих производств идентифицируют как флуоресцирующие под ультрафиолетовыми лучами. Желтый уранил и применяют для изготовления фарфоровых глазурей и в производстве флуоресцентных стекол.
Период полураспада полония 214 составляет одну секунду, в то время как урана 238 — 4,5 миллиарда лет. Кривая радиоактивного распада: через два периода радиоактивность вещества снижается в четверо, через три — в восемь раз и т. Несколько примеров радиоактивности Период полураспада вещества обратно пропорционален радиоактивности радионуклида: чем длиннее период полураспада, тем меньше радиоактивность.
Новый изотоп урана может сделать ядерную энергетику экологичной
Обедненный уран — токсичный тяжелый металл, характеристики которого сходны с природным ураном. не имеет смысла. Природный уран однако состоит в основном из урана-238 и только 0.7% приходится на уран-235, который делится под действием тепловых нейтронов. На «обычных» (238U) АЭС основной источник энергии 235U. Сколько урана будет распадаться в секунду при периоде полураспада в 700 миллионов лет?
Чем опасен обедненный уран
Как происходит распад урана? Уран – радиоактивный элемент, который распадается медленно в соответствии с его полувременем. самопроизвольному делению, составляет основу природного урана (99,27%), α-излучатель, Т=4,468⋅109 лет, непосредственно распадается на 234Th, образует ряд генетически связных радионуклидов, и через 18 продуктов превращается в 206Pb. arXiv: ледяные гиганты Уран и Нептун на 10% состоят из метана.
Ученые впервые с 1979 года открыли новый «богатый нейтронами» изотоп урана
В процессе распада происходит также выброс антинейтрино, которые проходят сквозь Землю и могут быть обнаружены детекторами. Это позволяет измерить примерную скорость радиоактивного распада и, как следствие, выделяемую тепловую энергию. Расчеты показали, что тепловой поток от распада урана и тория составляет около 20 ТВт с погрешностью около 8 ТВт. Хотя эксперимент не может определить тепловой поток по имеющим меньшую энергию антинейтрино от распада калия-40, исследователи считают, что модель BSE верно оценивает его в 4 ТВт. Пока достоверно неизвестно, что производит оставшуюся половину земного тепла.
В мозгах крыс урана было меньше, чем в печени, но его содержание не зависело от количества в воде. Это означает, что уран явно вызывал окислительный стресс в мозгу и организм на него реагировал. Такой эффект — сильное действие урана на мозг при отсутствии его накопления в нем, кстати, равно как и в половых органах, — замечали и раньше. Есть данные, что уран приводит и к нарушениям памяти у животных. Изменение поведения коррелировало с уровнем окисления липидов в мозгу. Получается, что крысы от урановой водички делались здоровыми, но глуповатыми. Эти данные нам еще пригодятся при анализе так называемого синдрома Персидского залива Gulf War Syndrome. Загрязняет ли уран места разработки сланцевого газа? Это зависит от того, сколько урана в содержащих газ породах и как он с ними связан. Оказалось, что уран химически связан именно с источником углеводородов вспомним, что в родственных углистых сланцах самое высокое содержание урана. Опыты же показали, что используемый при разрыве пласта раствор прекрасно растворяет в себе уран. Радиационного риска это не несет, но уран — ядовитый элемент», — отмечает Трейси Бэнк в пресс-релизе университета от 25 октября 2010 года. Подробных статей о риске загрязнения окружающей среды ураном или торием при добыче сланцевого газа пока не подготовлено. Зачем нужен уран? Раньше его применяли в качестве пигмента для изготовления керамики и цветного стекла. Теперь же уран — основа атомной энергетики и атомного оружия. При этом используется его уникальное свойство — способность ядра делиться. Что такое деление ядра? Распад ядра на два неравных больших куска. Именно из-за этого свойства при нуклеосинтезе за счет нейтронного облучения ядра тяжелее урана образуются с большим трудом. Суть явления состоит в следующем. Если соотношение числа нейтронов и протонов в ядре не оптимально, оно становится нестабильным. Обычно такое ядро выбрасывает из себя либо альфа-частицу — два протона и два нейтрона, либо бета-частицу — позитрон, что сопровождается превращением одного из нейтронов в протон. В первом случае получается элемент таблицы Менделеева, отстоящий на две клетки назад, во втором — на одну клетку вперед. Однако ядро урана помимо излучения альфа- и бета-частиц способно делиться — распадаться на ядра двух элементов середины таблицы Менделеева, например бария и криптона, что и делает, получив новый нейтрон. Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш «Успехи физических наук», 1968, 96, 4. После открытия бериллиевых лучей — нейтронов — Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, — он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов. При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся. Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии. Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом. Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города — он на лыжах, тетя пешком, — они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра подробнее о Лизе Мейтнер см. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше». В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов. К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора. Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева. Фото: ОАО Росатом, www. Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет , работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один — связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232. При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, — в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233. Второй механизм — беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп — уран-235 а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233 : поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, — 0,025 эВ, такое ядро разделится. И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части.
Периодом полураспада называется время, за которое радиоактивное вещество естественным образом теряет половину своей радиоактивности. Таким образом, в конце 10 периодов полураспада радиоактивность вещества снижается в 1024 раза. Период полураспада полония 214 составляет одну секунду, в то время как урана 238 — 4,5 миллиарда лет.
В ходе развития аварии на 4 блоке Чернобыльской АЭС чуть меньше половины загруженного в реактор топлива 80-90 из 200 тонн осталась в здании в виде лаваподобных топливосодержащих материалов ЛТСМ, подробнее об этом читайте в материале «Китайский синдром Чернобыля». Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны. В конце 90-х общее количество нейтронов в «Укрытии» оценивалось величиной примерно 109 штук в секунду, что примерно в триллион раз меньше, чем поток нейтронов в работающем гигаваттном реакторе. За счет распада радиоактивных веществ мы должны были бы наблюдать постепенное снижение нейтронного потока, однако измерения кое-где показывают, что происходит не совсем это. После аварии это помещение оказалось недоступным. И радиационные те, что связаны с опасностью облучения , и ядерные те, что связаны с риском возникновения самоподдерживающийся цепной реакции измерения по нему косвенные. В итоге получается, что нейтронный «шум» от других ЛТСМ забивает самый важный источник, поэтому точность данных по росту не очень велика в плане привязки замеченного роста потока к конкретному скоплению материалов. Что там происходит Атомный реактор, прежде всего, представляет из себя устройство для размножения нейтронов, с помощью которых идет извлечение ядерной энергии деления. Размножение достигается организацией такой геометрии из делящегося материала и замедлителя, при котором количество нейтронов возрастает после каждого акта деления, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию. Если же часть из нейтронов из нового поколения поглощать или давать им утекать из активной зоны таким образом, что количество их будет постоянным, то и мощность будет поддерживаться на одном и том же уровне. Организовать такое непросто, и для ЛТСМ в «Укрытии» расчеты показывают , что для запуска ускоряющейся цепной реакции необходимо было бы уменьшить поглощение нейтронов «нейтральными» материалами и их утечку за пределы застывшего расплава как минимум в 2,5 раза. Самостоятельно такие изменения в самой керамике происходить не могут, но в ней есть поры и трещины, так что кое-что меняться может. Основную роль в изменениях тут играет вода, которой в руинах четвертого энергоблока еще со времен аварии скопилось немало.