Атомный взрыв.

Атомный взрыв. Присутствующие в уране²³⁵ примеси поглощают нейтроны, что создает дополнительные их по­тери. Эти потери могут быть компенсированы только уменьшением выхода нейтронов наружу. А это приводит к увеличению критического веса урана²³⁵.

Здесь можно провести аналогию с горением сырого дерева. Вода поглощает большое количество тепла, вы­деляющегося при горении, и поэтому трудно разжечь и поддерживать огонь в сырых дровах.

В уране при большом содержании примесей потеря нейтронов вследствие их поглощения не может быть ком­пенсирована ни отражателем, ни увеличением критиче­ского веса урана. В таком «грязном» уране цепной про­цесс не может возникнуть, как бы мы ни увеличивали размеры куска. Поглощающей нейтроны примесью яв­ляется тяжелый изотоп урана — уран²³⁸. Поэтому в сплошном куске природного урана любого объема цепной процесс осуществить нельзя.

Наши рассуждения можно подтвердить очень про­стыми расчетами.

Предположим, что в куске урана цепной процесс на­чался в результате одновременного появления N₀ ней­тронов. Из этих нейтронов некоторое число поглотится примесями, и если предположить, что р есть доля нейтро­нов, которым удалось избежать этого поглощения, то останется, очевидно, N₀p нейтронов. Кроме этого, часть нейтронов выйдет наружу, но некоторая доля f нейтронов произведет деление ядер урана. В каждом делении будет освобождаться v новых нейтронов. Таким образом, мы будем иметь второе поколение нейтронов в количестве N₀pfv. Очевидно, что каждая из величин р и f будет меньше единицы.

Для того чтобы шел цепной процесс, потери нейтро­нов должны быть полностью компенсированы. Поэтому число нейтронов второго поколения должно быть равно начальному количеству нейтронов или больше его, то есть N₀pfv>=N₀, или pfv>l(Знак обозначает, что находящаяся влево от него величина должна быть больше или равна правой.).

Величина pfv = К называется коэффициентом размно­жения нейтронов. Цепной процесс может идти, только если K>=1. При К= 1 цепной процесс начинается, и это равноценно нашему условию, что хотя бы один из нейтро­нов деления произвел новое деление. Если коэффициент размножения больше единицы, то число нейтронов на­растает лавиной. Действительно, если в начальный мо­мент было No нейтронов, то при K>1 в последующих поколениях количество нейтронов будет все время расти:

В чистом уране²³⁵, где поглощение нейтронов почти полностью отсутствует, коэффициент р близок к единице. Среднее число нейтронов, приходящихся на одно деле­ние v, приблизительно равно