Уикипедия

Уран-235: Разлика между версии

Интерактивен преглед на историята
← По-стара редакцияПо-нова редакция →
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
ВизуаленУикитекст
м →‎Обогатяване: форматиране: 2x тире, интервал, нов ред (ползвайки Advisor), вътрешна препратка
м форматиране: 8x нов ред, 6x тире, 4x тире-числа, 3 интервала (ползвайки Advisor)
Ред 1:
{{без източници}}
'''Уран-235''' (<sup>235</sup>U) е [[изотоп]] на [[Уран (елемент)|урана]]. Той е единственото атомно гориво, което се среща на Земята в естествен вид. Присъства в находищата, смесен с още два естествени изотопа - – [[уран-238|<sup>238</sup>U]] и [[уран-234|<sup>234</sup>U]] в следното процентно съотношение:
*[[Масова част|w]]([[уран-238|<sup>238</sup>U]]) = 99,275% (период на полуразпадане 4,5 милиарда години)
*[[Масова част|w]](<sup>235</sup>U) = 0,72% (период на полуразпадане 700 милиона години)
Ред 8:
 
== Произход ==
 
Предполага се че уранът, както и другите тежки елементи на Земята са се [[нуклеосинтез|образували]] при взрива на една или повече свръхнови звезди, които са сгъстили първичните газови облаци преди образуването на Слънчевата система.
 
Съвременното съотношение на двата дългоживеещи изотопа <sup>235</sup>U и [[уран-238|<sup>238</sup>U]] и измервания на отношенията на продуктите на разпада им позволяват да се изчисли възрастта на [[Слънчева система|Слънчевата система]] (на около 5 милиарда години) и времето на взрива на [[свръхнова]]та звезда, създал тези изотопи (преди 6- – 7 милиарда години).
 
== Ядрени свойства ==
 
=== Радиоактивно разпадане ===
 
Основната реакция на [[радиоактивен разпад]] на <sup>235</sup>U е [[алфа-разпад]]. Ядрото се разцепва на алфа-частица (ядро на хелий-4) и [[торий-231|<sup>231</sup>Th]].
 
За разлика от тежкия изотоп вероятността за спонтанно разцепване (разцепване на две тежки ядра и отделяне на 2- – 3 неутрона) е много ниска. Поради това в силно обогатеният уран излъчването на неутрони е много ниско. Това позволява конструирането на [[атомна бомба]], използваща артилерийско сглобяване.
 
=== Неутронни реакции ===
Когато [[неутрон]] попадне в ядрото на <sup>235</sup>U, то се разцепва на две леки ядра, като се отделят и 2- – 3 неутрона със енергия около [[Електронволт|1 MeV]]. Двете тежки ядра имат случайна маса, като едното има [[Атомна маса]] около 90- – 100, а другото е по-голямо. Енергията, която се отделя при тази реакция е голяма - – около 200 MeV. Основна част от нея се трансформира в кинетична енергия на разлитащите се тежки ядра.▼
 
▲Когато [[неутрон]] попадне в ядрото на <sup>235</sup>U, то се разцепва на две леки ядра, като се отделят и 2-3 неутрона със енергия около [[Електронволт|1 MeV]]. Двете тежки ядра имат случайна маса, като едното има [[Атомна маса]] около 90-100, а другото е по-голямо. Енергията, която се отделя при тази реакция е голяма - около 200 MeV. Основна част от нея се трансформира в кинетична енергия на разлитащите се тежки ядра.
 
Вероятността за тази реакция зависи от енергията на разцепващият неутрон. Тя се измерва с единицата [[барн]], а функцията, описваща тази вероятност се нарича [[неутронно сечение]]. За бързи неутрони (с енергия от 0,1 до 10 MeV) тази вероятност е около 1 барн, докато за топлинни неутрони (енергия от 0 до 10 eV) достига 1000 барна, т.е. когато неутрона се забави до скоростта на газовите молекули при стайна температура, вероятността за разцепване се повишава до 1000 пъти.
 
== Значение ==
Като единствен естествен материал, който може да участва във [[верижна реакция]], <sup>235</sup>U има ключово значение за всички процеси свързани с използване на атомна енергия - – най-вече създаването на ядрени оръжия и атомната [[енергетика]].▼
 
▲Като единствен естествен материал, който може да участва във [[верижна реакция]], <sup>235</sup>U има ключово значение за всички процеси свързани с използване на атомна енергия - най-вече създаването на ядрени оръжия и атомната [[енергетика]].
 
В естествен уран обаче верижна реакция не протича. Това се дължи на това, че част от бързите неутрони се поглъщат от тежкия изотоп <sup>238</sup>U и го трансформират в плутоний.
Line 35 ⟶ 30:
Има два възможни начина за достигане на критично състояние:
 
1. Поради удобното свойство на <sup>235</sup>U да се разцепва много лесно от топлинни неутрони, можем да смесим естествен уран с вещество, което силно забавя неутрони без да ги поглъща. Има две технологично удобни вещества за целта - – химически чист графит или тежка вода.
 
2. Да се повиши процентното съдържание на <sup>235</sup>U чрез обогатяване на естествения уран. Когато процентното съдържание на <sup>235</sup>U достигне 1,5%, за забавител на неутрони може да се използва и обикновена вода, а ако е над 20% може да се достигне критична маса и без забавител.
 
== Употреба ==
 
Когато една държава (или друг вид обществена група) иска да придобие [[атомна бомба]], тя има 3 сравнително удобни начина да постигне самостоятелно тази цел, като и трите пътища преминават през употреба на <sup>235</sup>U:
 
1. Пречистване на [[графит]] и построяване на графитен [[атомен реактор|реактор]] използващ за гориво естествен уран. Това е технологично най-лесният начин за усвояване на атомната енергия. Като резултат може да се получава енергия от реактора и плутоний от използваното гориво. Това е началната технология за САЩ, СССР, Великобритания и Франция (първите им реактори са от такъв тип, а първите им атомни бомби са от плутоний). От такъв тип е авариралият реактор в [[Чернобилска авария|Чернобил]].
 
2. Развитие на технологии за получаване на [[тежка вода]] - – [[изотопно обогатяване]] на водорода или друга -  – и построяване на [[атомен реактор|реактор]], използващ естествен уран и забавител тежка вода. Канада строи реакторите си по този начин. Индия произвежда плутоний за бомбите си от тежководен реактор, закупен от Канада. Израел също добива плутоний за бомбите си от собствения си тежководен реактор в Димона.
 
3. Обогатяване на уран, тоест, разделяне на изотопите на урана. Този начин изглежда най-примамлив, тъй като слабообогатен уран може да се „изгаря“ в технологично прост и удобен реактор използващ за забавител и охладител лека вода (такива са българските [[атомен реактор|реактори]] в Козлодуй), а от силно обогатен уран (над 90% <sup>235</sup>U) може лесно да се направи проста [[атомна бомба]] от артилерийски тип. Оказва се обаче, че изотопното обогатяване на урана е технологично най-сложната от трите схеми. ▼
 
▲3. Обогатяване на уран, тоест, разделяне на изотопите на урана. Този начин изглежда най-примамлив, тъй като слабообогатен уран може да се „изгаря“ в технологично прост и удобен реактор използващ за забавител и охладител лека вода (такива са българските [[атомен реактор|реактори]] в Козлодуй), а от силно обогатен уран (над 90% <sup>235</sup>U) може лесно да се направи проста [[атомна бомба]] от артилерийски тип. Оказва се обаче, че изотопното обогатяване на урана е технологично най-сложната от трите схеми.
По време на проекта Манхатън са разработени няколко метода за обогатяване. Най-успешната инсталация за обогатяване е версия на центрофуга, разработена в СССР от група пленени германски физици след втората световна война. След освобождаването им те възпроизвеждат технологията в Западна Европа, а оттам чрез икономически шпионаж тя попада в Пакистан. Китай пък усвоява тази технология по време на сътрудничеството си със СССР през 50-те години на миналия век. Първите атомни бомби на Китай и атомните бомби на Пакистан използват силно обогатен уран за атомно гориво (имплозионен тип). Южна Африка разработва собствена технология за обогатяване и произвежда 6 артилерийски бомби преди да закрие военната си атомна програма.
 
Line 70 ⟶ 65:
 
== Вижте също ==
 
* [[Уран (елемент)]]
* [[Изотоп]]
Взето от „https://bg.wikipedia.org/wiki/Уран-235“.