a hasadás szakaszai

a hasadás fenomenológiája

amikor egy nehéz mag hasadáson megy keresztül, különféle fragmentump-Párok képződhetnek, a neutronok és a protonok eloszlásától függően. Ez mind a tömeg, mind a nukleáris töltés valószínűségi eloszlásához vezet a töredékek számára. Egy adott fragmentum kialakulásának valószínűségét hasadási hozamának nevezzük, és az ahhoz vezető hasadások százalékában fejezzük ki.

az elválasztott fragmensek nukleáris töltéseik miatt nagy Coulomb-taszítást tapasztalnak, és a fragmentum töltések és a hasadás idején a töltésközpontok közötti távolság által meghatározott kinetikus energiákkal térnek vissza egymástól. Ezeknek a paramétereknek a variációi a kinetikus energiák eloszlásához vezetnek, még ugyanazon tömegfelosztás esetén is.

a visszarúgó töredékek kezdeti sebessége túl gyors ahhoz, hogy a hasadó atom külső (atomi) elektronjai lépést tartsanak, és sokuk eltávolításra kerül. Így a fragmentum nukleáris töltését az atomi elektronok nem semlegesítik teljesen, a hasadási fragmensek pedig erősen töltött atomokként repülnek szét. Amint a töredék magja deformált alakjából stabilabb konfigurációba igazodik, a deformációs energia (azaz a deformáláshoz szükséges energia) visszanyerhető és belső gerjesztési energiává alakul, és a mozgó töredékből elpárologhatnak a neutronok és a gyors gamma-sugarak (az elektromágneses sugárzás energetikai formája, amely majdnem egybeesik a hasadási eseménnyel). A gyorsan mozgó, nagy töltésű atom ütközik a közeg atomjaival, amelyeken keresztül mozog, és mozgási energiája átkerül a közeg ionizációjára és melegítésére, ahogy lelassul és nyugalmi állapotba kerül. A hasadási töredékek tartománya a levegőben csak néhány centiméter.

a lassulási folyamat során a töltött atom felveszi az elektronokat a közegből, és megállás közben semlegessé válik. Az eseménysorozat ezen szakaszában az előállított atomot hasadási terméknek nevezzük, hogy megkülönböztessük a hasadáskor kialakult kezdeti hasadási fragmentumtól. Mivel néhány neutron elveszhetett a hasadási fragmentumról a hasadási termékre való áttérés során, lehet, hogy a kettőnek nincs azonos tömegszáma. A hasadási termék még mindig nem stabil faj, de radioaktív, és végül eléri a stabilitást egy sor béta bomlás során,amely egy másodperces frakcióktól sok évig változhat. A béta-emisszió elektronokból és antineutrínókból áll, amelyeket gyakran gamma-és röntgensugarak kísérnek.

a töredékek tömegének, töltésének és mozgási energiájának eloszlása a hasadási fajtól, valamint a hasadási folyamat gerjesztési energiájától függ. A hasadás sok más aspektusát is megfigyelték, kiegészítve a folyamat kiterjedt fenomenológiáját, és érdekes problémákat adva az értelmezéshez. Ide tartoznak a hasadási keresztmetszetek szisztematikája (a hasadás bekövetkezésének valószínűségének mértéke); a hasadási faj és az adott fragmentum tömegének függvényében kibocsátott gyors neutronok számának változása (lásd alább); a fragmensek szögeloszlása a hasadást kiváltó részecskék sugárirányához viszonyítva; a spontán hasadási felezési idő szisztematikája; a spontán hasadási izomerek előfordulása (a mag gerjesztett állapotai); a fényrészecskék kibocsátása (hidrogén-3, hélium-3, hélium-4 stb.) kis, de jelentős számban egyes hasadási eseményekben; késleltetett neutronkibocsátók jelenléte a hasadási termékek között; az időskála, amelyen a folyamat különböző szakaszai zajlanak; és a hasadás során felszabaduló energia eloszlása az előállított részecskék és sugárzások között.

a hasadás ezen aspektusainak részletes megvitatása és az adatok megszerzésének módja itt nem lehetséges, de néhányat kezelnek, hogy betekintést nyújtsanak ebbe a tanulmányi területbe, és ízelítőt kapjanak annak elbűvöléséről.

hasadási fragmentum tömegeloszlások

a hasadás során képződött fragmentumtömegek eloszlása a folyamat egyik legszembetűnőbb jellemzője. Ez függ a hasadó mag tömegétől és a gerjesztési energiától, amelynél a hasadás bekövetkezik. Alacsony gerjesztési energia mellett az ilyen nuklidok hasadása urán-235 vagy plutónium-239 aszimmetrikus; vagyis a fragmensek kétpúpos valószínűségi (vagy hozamú) eloszlásban képződnek, elősegítve az egyenlőtlen tömegmegosztást. Ezt a 4. ábra szemlélteti. Amint azt meg fogjuk jegyezni, a fragmentumtömegek könnyű csoportja nagyobb tömegszámra vált, amikor a hasadó mag tömege növekszik, míg a nehéz csoport helyzete majdnem álló marad. A hasadás gerjesztési energiájának növekedésével a szimmetrikus tömegfelosztás valószínűsége növekszik, míg az aszimmetrikus osztódás valószínűsége csökken. Így a két csúcs közötti völgy növekszik a valószínűségben (képződési hozam), és nagy gerjesztés esetén a tömegeloszlás egypúpos lesz, a maximális hozam szimmetriánál (lásd az 5.ábrát). A rádium izotópok érdekes hármas púpos tömegeloszlást mutatnak, a rádiumnál könnyebb nuklidok pedig egy púpos, szimmetrikus tömegeloszlást mutatnak. (Ezek a nuklidok azonban viszonylag nagy aktivációs energiát igényelnek a hasadáshoz.) A fermium-260 tartományban lévő nagyon nehéz atommagok esetében a tömeg-hozam görbe még spontán hasadás esetén is szimmetrikus (egypúpos) lesz, a fragmensek kinetikus energiája pedig szokatlanul magas. Ezeknek a tömegeloszlásoknak a megértése a hasadás egyik fő rejtvénye volt, és még mindig hiányzik a teljes elméleti értelmezés, bár sok előrelépés történt (lásd alább).