Проблема ядерной физики. Почему мы используем атомные элементы с большим весом?

Насколько мне известно, при делении ядер для производства энергии используются атомные элементы большого веса. Если риск неуправляемых реакций является основной причиной отказа от расширения этой технологии, почему бы нам не использовать элементы с меньшим атомным весом (например, с меньшей энергией) или с меньшим количеством топлива (например, с меньшей общей массой)?

Ответы (3)

Это график энергии связи на нуклон для различных ядер.

введите описание изображения здесь

Деление более тяжелых ядер привело бы к дочерним ядрам с более высокой энергией связи, чем у родителя (график наклонен вниз к концу с большей массой). Дочери будут стабильны, поэтому энергетика благоприятствует делению тяжелых ядер.

В ответ на комментарий:

Этот ответ касается делящихся ядер, то есть элементов тяжелее железа. Справедливо критиковали, что это на самом деле не объясняет, почему некоторые ядра являются « делящимися » (т. е. ядрами, которые подвергаются делению при ударе медленными тепловыми нейтронами). Прочитав вопрос, я понимаю, что на самом деле озабоченность ОП была связана с расщепляющимися материалами. Поэтому я прошу прощения за первоначальный ответ, который был сосредоточен на делящихся ядрах.

Ответ, кстати, по-прежнему энергетика. Википедия является хорошей отправной точкой для получения объяснения.

Я не думаю, что это действительно отвечает на вопрос. С энергетической точки зрения все, что имеет атомный вес больше 100, было бы возможным кандидатом на деление (дочерние элементы более тесно связаны, чем родительские). Так почему же мы должны идти до атомных весов выше 200? Ответ не в энергетике, по крайней мере, не в этом смысле. Дело в том, что только очень тяжелые из них настолько слабо связаны, что нейтронно-индуцированное деление имеет заметную скорость реакции.
@Ted Bunn Пожалуйста, ознакомьтесь с поясняющим дополнением к моему ответу. В нем говорится, почему некоторые ядра расщепляются. Вы правы, конечно. Что же касается искусственной реакции деления медленными нейтронами, то этого объяснения недостаточно.
Опять же, это вопрос необходимого и достаточного. Чтобы быть делимым, необходимо иметь небольшую энергию связи, поэтому на кривой энергии связи остаются ядра выше Fe, но этого недостаточно для выбора. Именно сами реакции и цепочки распада определяют выбор. Если цепную реакцию нельзя запустить, то он бесполезен в качестве топлива для реактора. Малые атомные массы, даже большие, чем Fe, не способны вызвать цепную реакцию. Вопрос заключался в использовании меньших атомных масс, чем те, которые используются в нынешних реакторах.
@ Анна, это исправление, которое я принял в редактировании и комментарии выше. Под «этим объяснением» я имел в виду свое первоначальное объяснение. Извините, если это вас смутило, английский не мой родной язык, но я стараюсь изо всех сил.

Используются ядра, которые можно расщепить в цепной реакции!

Более легкие, о которых вы думаете, не расколются. Это просто результат экспериментов.

Георг, ответ Яю правильный. Именно энергетический баланс решает, будет ли получена энергия путем синтеза или деления, энергии связи на нуклон. Таким образом, деление происходит после Fe в атомных числах, и да, тогда должны быть выбраны соответствующие цепные распады деления, чтобы можно было сделать самоподдерживающийся реактор.
«Значит, деление происходит после Fe в атомных числах», «Нет, неправильно. Посмотрите таблицу изотопов о делении или нет. Ответ Yayus не является неправильным, но слишком сложным для такого простого человека, как спрашивающий.
@anna v -- Энергетически выгодно, чтобы что-то с атомной массой, скажем, 150 делилось на двух дочерей с атомной массой 75 каждая, верно? (Энергия связи на нуклон достигает пика при железе-56.) Однако экспериментально этого не наблюдается.
@Ted Bunn Конечно, это происходит в цепочках распада от более высоких атомных масс и в пучках нейтронов низкой энергии. Но этого недостаточно, чтобы создать самоподдерживающуюся цепную реакцию, полезную для реактора или бомбы. Реакции с атомными массами выше железа принято называть «делением», а ниже — «синтезом».
«Реакции с атомными массами выше железа принято называть «делением», а ниже — «синтезом». ""????

Ядерное деление использует большие атомы, расщепляющиеся на части для выработки энергии. Только крупные атомные ядра достаточно нестабильны, чтобы это могло происходить с какой-либо заметной скоростью.

Можем ли мы использовать атомы на 20% меньше, чтобы снизить эффективность в обмен на безопасность?
фактор безопасности так не работает. Есть некоторые возможные новые виды топлива, такие как Throium, которые имеют более низкую скорость самопроизвольного взрыва 9, поэтому, когда вы выключаете реактор, он срабатывает быстрее), но у них есть другие проблемы.
@ Эрик Фоссум, посмотри на мой комментарий в ответе Георга. Для жизнеспособной конструкции реактора необходимо учитывать как энергию связи, так и цепочку распада.
Проблема ядерной физики. Почему мы используем атомные элементы с большим весом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v