Керована ланцюгова реакція. Особливості ланцюгової ядерної реакції

Мабуть, самий головна порадаполягає в тому, щоб не оновлюватися до iOS 10, якщо у вас є старенький iPhone або iPad. Хоча, якщо ви читаєте цю статтю, давати вам таку пораду вже пізно. Але не впадайте у відчай, є й інші перевірені способи!

Дайте iOS 10 годин

Нова iOS доверху наповнена різними функціями, які починають індексувати дані після первинного запуску і витрачають велика кількістьресурсів. Наприклад, вбудована галерея сканує всі ваші фото, визначаючи обличчя, і може спричинити уповільнення та зниження відгуку системи.

Щоб зберегти нерви, потрібно просто дати iOS час на виконання всіх процесів після первинного запуску. Як правило, це займає близько восьмої години, тому зручно оновитися ввечері і залишити iPhone або iPad у спокої на ніч. Зранку ви помітите, що система працює швидше.

Вимкніть ефект паралаксу

У iOS 10 стало ще більше анімації, яка значно навантажує процесори iPhone та iPad, особливо у старих пристроях. Якщо іконки на робочому столі не рухатимуться під час нахилу смартфона або планшета, ви втратите небагато. Зате відкриватися все стане набагато швидше.

«Налаштування» → «Основні» → «Універсальний доступ» → «Зменшення руху»

Потрібний нам тумблер сховався в надрах налаштувань. Клацаємо та насолоджуємося.

Зменшіть прозорість інтерфейсу

Ще один ефект із розряду прикрас. В інтерфейсі iOS 10 є багато напівпрозорих елементів, починаючи від дока і закінчуючи різними вікнами, що спливають. Якщо відключити його, вся ця краса з ефектами матового скла зміниться суворими сірими підкладками, але не витрачатиме зайві ресурси на відмальовування.

Тумблер зменшення прозорості знаходиться в розділі "Збільшення контрасту" по сусідству зі "Зменшенням руху".

Вимкніть фонове оновлення програм

Оновлення даних у фоні - зручна штука, але чи три секунди очікування завантаження стрічки в Twitter або Facebook додаткового навантаження на процесор вашого iOS-пристрою, який і без того ледве справляється? До того ж це ще й навантаження на акумулятор, що позбавляє вас кілька хвилин автономної роботи.

Настоянки мають цілий розділ зі списком усіх встановлених програм. Потрібно зайти туди і переконатися, що тумблери включені тільки навпроти потрібних додатків. А ще краще вимкнути оновлення повністю.

Звільніть місце у сховищі

Ви, напевно, знаєте, що iOS іноді поводиться дивно, коли залишається мало вільного місця на диску. iOS 10 не виняток: якщо накопичувач вашого iPhone або iPad забитий під зав'язку, система починає гальмувати.

Загляньте у статистику використання та проведіть ревізію. Бажано мати хоча б 1 ГБ вільного місця. Якщо видалення програм не дасть потрібних результатів, скористайтесь очищенням.

Перезавантажте свій iPhone або iPad

Якщо ви ще не зробили цього, обов'язково перезавантажте ваш iOS-пристрій. Після увімкнення видаляються тимчасові файли, кеш та інші речі, які можуть уповільнювати роботу системи. У свіжовстановленої iOS 10 цього барахла буде в надлишку, так що не полінуйтеся зробити перезавантаження і прибрати все зайве.

Для перезавантаження потрібно одночасно натиснути та утримувати кнопку Home та кнопку включення, доки екран не стане білим та не з'явиться логотип Apple. Також можна просто вимкнути та включити ваш iPhone або iPad. Ефект буде аналогічним.

Apple використовує високопродуктивні комплектуючі, щоб досягти неперевершеної швидкодії iPhone та iPad. Однак програмні прикраси, анімація та інші необов'язкові фічі операційної системинегативно позначаються на швидкості роботи мобільних пристроїв. Насамперед це стосується не самих топових гаджетів.

Вирішити проблему можна, відключивши найбільш ресурсомісткі функції. Використовуючи стандартні налаштування операційної системи, можна підвищити продуктивність застарілих моделей iPhone та iPad.

Вимкнути пошук Spotlight

У 2009 році на голови користувачів iPhone посипалася небесна манна. Випущена третя версія iPhone OS обдарувала "яблофони" відразу сотнею нових функцій. Тоді вперше у смартфонах Apple з'явилися такі звичні зараз речі, як «вирізати-копіювати-вставити», MMS та універсальний механізм пошуку Spotlight.

Потрапити в останній можна, свайп зверху вниз на будь-якій сторінці домашнього екрану. Spotlight є не що інше, як глобальний пошук по всьому контенту: контактам, пошті, SMS, додаткам, музиці, календарю та його основні переваги – миттєвість та наочність результату. Проблема полягає в тому, що Spotlight безперервно індексує вміст мобільних пристроїв, щоб бути в курсі всіх змін в ОС. Вимкнення цієї функції дозволяє домогтися підвищення швидкодії iPhone та iPad. Заходимо в Налаштування -> Основні -> Пошук Spotlight та знімаємо галочки з усіх пунктів.

Вимкнути фонове оновлення програм

Програми в iOS 8 можуть підвантажувати інформацію у фоновому режимі. Функція дуже корисна, але вона витрачає заряд батареї та додатково навантажує процесорні потужності. Перейдіть в меню Налаштування –> Основні –> Оновлення контенту та вимкніть використання сервісів у фоновому режимі. Функцію можна вимкнути повністю або обмежити її використання для деяких програм.

Вимкнути паралакс та ефект матового скла

Apple, напевно, витратила багато часу на створення паралакс-ефекту для шпалер, що створюють тривимірний ефект. Виглядає все красиво, але крім зайвого навантаження на процесор, ця можливість більше не годиться. Тому при налаштуванні шпалер в iOS 8 переводимо вимикач «Перспектива» у положення Вимк.

Особливий шик програмної оболонки Apple надає ефекту прозорості. Багато елементів iOS 8 виконані з ефектом об'ємності шарами над основним інтерфейсом. При цьому все, що нижче, стає розмитим, як за матовим склом. Цей ефект спостерігається в ОС повсюдно, включаючи Центр повідомлень, Пункт керування та верхню панель з годинником. Вимкнути напівпрозорість UI можна, зайшовши в меню Налаштування -> Основні -> Універсальний доступ -> Збільшення контрасту. За промовчанням перемикач Зниження прозорості стоїть у положенні «Вимк». З відключеним ефектом працює візуально швидше, особливо на не найновіших моделях.

Вимкнути анімацію

Apple довго створювала красивий псевдо-тривимірний ефект для «плоського» інтерфейсу iOS: меню, іконки, оповіщення, які злегка змінюють свій вигляд при нахилі пристрою. Функція досить незначна, проте споживає процесорний час. Тому йдемо за адресою Налаштування –> Основні –> Універсальний доступ та активуємо пункт «Зменшення руху».

Звільнити місце у пам'яті

На iPhone і iPad час від часу варто влаштовувати "прибирання". Уявіть, що ви працюєте десь в офісі і через деякий час помічаєте, що ваш стіл поступово починає захаращуватися непотрібними документами та паперами. І що ви робите? Правильно, ви наводитимете чистоту і порядок, щоб звільнити більше місцята працювати ефективніше. Те саме відбувається і в iOS. Смартфони та планшети, як і настільні комп'ютери, також слід утримувати в чистоті та в порядку.

Знайти список встановлених програм, впорядкований за розміром даних, які вони займають, можна в налаштуваннях операційної системи. Для цього відкрийте розділ Основні та перейдіть до меню Статистика. iOS 8 покаже розмір завантажених програм та дозволить швидко звільнити пам'ять на пристрої.

У ній досить нових функцій, які для багатьох виявилися непотрібними. Popular Mechanics склали список можливостей iOS-пристроїв, які вам, можливо, захочеться відключити. Ми розповімо, як це зробити.

Предиктивне введення
Всі, кому хоч раз доводилося писати більш-менш довгий текстанглійською з використанням нової клавіатури в iOS 8, напевно оцінили зручність передиктивного введення і чекають на його появу для російськомовної клавіатури. Однак, як з'ясувалося, якщо часто вводити свій пароль, передиктивна клавіатура одного разу може запропонувати вам його в відкритому виглядіщо дещо небезпечно. Зайдіть в налаштування, потім Основні, Клавіатура, та вимкніть передиктивний набір. Інші функції клавіатури, що дражнять вас, відключаються в тому ж меню.

Airdrop
Фотографії та іншу інформацію ми надсилаємо часто. Як часто ми використовуємо для цього Airdrop? Особисто я за весь час його існування на iOS використав його двічі. Вимкніть його, і це може трохи допомогти зберегти заряд акумулятора. Робиться це просто. Відкрийте Центр керування, провівши пальцем знизу вгору, натисніть на Airdrop і вимкніть його.

Фонові оновлення
Автоматичне оновлення програм з App Store– безперечно зручна функція, але вона може спрацювати тоді, коли ми цього не хочемо. Є ймовірність, що не всі програми нам захочеться оновлювати. Це також негативно впливає на час автономної роботи пристрою. У розділі налаштувань « , App Store» ви можете вимкнути автоматичні оновлення та оновлювати програми вручну тоді, коли вам це буде найзручніше.

Голосові повідомлення
iMessage у iOS 8 дозволяє ділитися із співрозмовником не лише текстом, а й своїм голосом. Ці повідомлення автоматично видаляються, щоб ваша розмова не забирала надто багато пам'яті на пристрої, але якщо ви знаходите ці записи цінними, просто змініть час видалення аудіоповідомлень у розділі налаштувань «Повідомлення».

Паралакс
Чи помічали рух іконок і шпалер на домашньому екрані iPhone, коли ви змінюєте кут нахилу? Ця функція з'явилася ще в iOS 7, але сенсу в ній, як ви можете здогадуватися, небагато. До того ж, її відключення може позитивно позначитися на продуктивності та часу автономної роботи. Якщо ви бажаєте вимкнути цей ефект, увімкніть зменшення руху в меню «Універсальний доступ» розділу «Основні».

Служби геолокації
Напевно ви звернули увагу на те, що багато програм бажають знати про ваше місцезнаходження. А скільком із них справді це корисно? Все б нічого, але визначення геолокації дуже суттєво забирає заряд акумулятора, тому список додатків, які можуть вимагати цю інформацію, варто було б скоротити. Зробити це можна в меню налаштувань «Конфіденційність» у розділі «Служби геолокації».

Оновлення контенту
Ще одна порада щодо збільшення часу автономної роботи. Відключивши фонове оновлення контенту в меню налаштувань «Основні» для деяких або всіх програм, ви допоможете своєму iPhone жити довше. Це рекомендується зробити для деяких особливо ненажерливих додатків на зразок Facebook.

Handoff
Ця функція дозволяє запустити програму на одному пристрої та продовжити користуватися на іншому пристрої. Handoff - дуже корисний і потужний інструментдля тих, хто вибрав собі екосистему пристроїв від Apple. Але що робити тим, хто володіє лише одним пристроєм, наприклад, iPhone чи iPad? Просто вимкнути цю непотрібну для себе функцію в меню налаштувань «Основні», відкривши розділ «Handoff та запропоноване програмне забезпечення».

Spotlight
Пошук Spotlight у iOS 8 був удосконалений і тепер здатний видати набагато більше інформації. Однак, якщо якісь дані в пошуковій видачівам зовсім не потрібні, ви можете налаштувати Spotlight виходячи із власних до нього вимог. Пошук налаштовується в тому ж розділі налаштувань «Основні».

Повідомлення
Не всі повідомлення від встановлених додатків є корисними. Деякі просто починають набридати. Непотрібні сповіщення можна вимкнути в однойменному розділі налаштувань. Ви також можете налаштувати віджети в центрі сповіщень, не виходячи з нього, натиснувши кнопку «Змінити».

Керована ланцюгова реакція.

Якщо ланцюгову реакцію обмежити в її розвитку так, щоб число нейтронів, що утворюються в одиницю часу, досягнувши деякого великого значення, Далі перестало б зростати, то буде місце спокійно протікає самопідтримується ланцюгова реакція поділу. Керувати реакцією вдасться лише в тому випадку, якщо виявиться можливим регулювати коефіцієнт kефф розмноження нейтронів досить повільно і плавно, причому для оптимальної системи k ефф всього на 0,5% має перевищувати одиницю. Радянські фізикиЯ Б. Зельдович та Ю.Б. Харитон теоретично показали (1939), що керовану ланцюгову реакцію можна здійснити на природному урані.

Для розвитку ланцюгового процесу в природному урані нейтрони необхідно уповільнювати до теплових швидкостей, оскільки в цьому випадку різко зростає ймовірність їхнього захоплення ядрами U з подальшим розподілом. Для цієї мети використовуються спеціальні речовини- сповільнювачі.

Управління стаціонарно поточної ланцюговою реакцією(k эфф =1) значно спрощується завдяки наявності запізнювальних нейтронів(Див.п.3.6). Виявляється, час T «розгону» реакції (час за який кількість поділів збільшується в e» 2,71 раз) при невеликого ступенянадкритичності (k ефф - 1<< 1) определятся только запаздывающими нейтронами:

T = t з × b / (k ефф - 1),

де t з - середній час життя нейтронів, що запізнюються (t з ~14,4с),

b - частка нейтронів, що запізнюються (b ~ 0,68 % для U).

Оскільки величина t з ×b має порядок ~ 5×10 -2 c., Інтенсивність реакції наростатиме досить повільно, і реакція добре регулюється.

Управляти величиною k ефф можна шляхом автоматичного введення в активну зону речовин, що сильно поглинають нейтрони, - поглиначів.

12.3.1. Ядерний реактор

Пристрій, у якому здійснюється та підтримується стаціонарна ядерна реакція поділу, називається ядерним реактором, або атомним котлом.

Перший ядерний реактор побудований під керівництвом Е. Фермі наприкінці 1942 (США). Перший європейський реактор створено 1946 року у Москві під керівництвом І. У. Курчатова.

В даний час у світі працює близько тисячі ядерних реакторів різних типів, які відрізняються:

· За принципом роботи (реактори на теплових, швидких і т.д. нейтронах);

· На вигляд уповільнювачів (на важкій воді, графіті та ін);

· По паливу (уранові, торієві, плутонієві);

· За цільовим призначенням (дослідні, медичні, енергетичні, для відтворення ядерного пального та ін.)

Основними частинами ядерного реактора (див. рис. 4.5) є:

· Активна зона (1), де знаходиться ядерне паливо, протікає ланцюгова реакція поділу, виділяється енергія;

· відбивач нейтронів (2), що оточує активну зону;

· Система регулювання ланцюгового процесу у вигляді стрижнів-поглиначів (3) нейтронів;

· Радіаційний захист (4) від випромінювань;

· Теплоносій (5).

У гомогеннихреакторах ядерне паливо та сповільнювач перемішані, утворюють однорідну суміш (наприклад, солі актиноурану та важка вода). У гетерогеннихреакторах (рис. 4.6) ядерне паливо розміщене в активній зоні у вигляді ТВЕЛів ( тепловиділяючих елементів) - блоків-стрижнів (1) невеликого перерізу, укладених у герметичну оболонку, що слабко поглинає нейтрони. Між ТВЕЛами знаходиться сповільнювач (2).

Нейтрони, що утворюються при розподілі ядер, не встигнувши поглинутись у ТВЕЛах, потрапляють у сповільнювач, де втрачають свою енергію, сповільнюючись до теплових швидкостей. Потрапляючи потім знову в один з ТВЕЛів, теплові нейтрони мають вже більшу ймовірність поглинутися здатними до поділу ядрами (U, U, Pu). Ті нейтрони, які захоплюються ядрами U, теж відіграють позитивну роль, заповнюючи певною мірою витрату ядерного пального.

Хорошими сповільнювачами є легкі ядра: дейтерій, берилій, вуглець, кисень. Найкращим сповільнювачем нейтронів є з'єднання дейтерію з киснем. важка вода. Однак, зважаючи на її дорожнечу, частіше використовується вуглець у вигляді дуже чистого графіту. Застосовують також берилій та його окис.ТВЕЛи і сповільнювач складають зазвичай правильні грати (наприклад, уран-графітові).

За рахунок енергії поділу ТВЕЛ розігріваються. Для охолодження вони розміщуються у потоці теплоносія(Повітря, вода, водяна пара, He, CO 2 та ін).

Внаслідок того, що в сповільнювачі та в ядрах-уламках поділу відбувається втрата нейтронів, реактор повинен мати надкритичні розміри та виробляти надлишок нейтронів. Управління ланцюговим процесом (тобто усунення надлишку нейтронів) здійснюється керуючими стрижнями (3) (див. рис. 4.5 або 4.6) з матеріалів, що сильно поглинають нейтрони (бориста сталь, кадмій).

Параметри реактора розраховуються так, що при повністю введених в активну зону стрижнях-поглиначах реакція не йде. При поступовому вилученні стрижнів коефіцієнт розмноження нейтронів зростає, і при деякому їх положенні k ефф досягає одиниці, реактор починає працювати. Переміщення стрижнів-поглиначів здійснюється з пульта керування. Регулювання спрощується завдяки наявності нейтронів, що запізнюються.

Основна характеристика ядерного реактора – його потужність. Потужності 1 МВт відповідає ланцюговий процес, при якому відбувається 3×10 16 актів поділів в 1 секунду. У реакторі є аварійністрижні, введення яких при раптовому збільшенні потужності реакції негайно її скидає.

У процесі роботи ядерного реактора у ньому відбувається поступове вигоряння ядерного палива, накопичуються уламки поділу, утворюються трансуранові елементи. Нагромадження уламків викликає зменшення kефф. Цей процес називається отруєннямреактора (якщо уламки радіоактивні) та зашлаковуванням(якщо уламки стабільні). При отруєнні kефф зменшується на (1?3)%. Щоб реакція не припинялася, з активної зони поступово (автоматично) витягуються спеціальні (компенсуючі) стрижні. Коли ядерне паливо повністю вигоряє, його вилучають (після припинення реакції) та завантажують нове.

Серед ядерних реакторів особливе місце посідають реактори-розмножувачіна швидких нейтронах - бридери. Вони вироблення електроенергії супроводжується відтворенням вторинного ядерного пального (плутонія) з допомогою реакції (3.5), завдяки чому використовується ефективно як ізотоп U, а й U.(див.§3.6). Це дозволяє кардинально вирішити проблему забезпечення ядерним пальним: на кожні 100 використаних ядер у такому реакторі виробляється 150 нових, здатних до поділу. Техніка реакторів на швидких нейтронах перебуває у стадії пошуків найкращих інженерних рішень. Перша дослідно-промислова станція такого типу (м. Шевченка) використовується для виробництва електроенергії та опріснення морської води (Каспійське море).

Теорія відносності каже, що маса – це особлива форма енергії. З цього випливає, що можна перетворити масу на енергію і енергію на масу. На внутрішньоатомному рівні такі реакції мають місце. Зокрема, деяка кількість маси цілком може перетворитися на енергію. Це відбувається кількома шляхами. По-перше, ядро ​​може розпастися на кілька дрібніших ядер, ця реакція називається «розпадом». По-друге, дрібніші ядра можуть запросто з'єднатися, щоб вийшло більший, - це реакція синтезу. У Всесвіті такі реакції дуже поширені. Досить сказати, що реакція синтезу – джерело енергії для зірок. А ось реакція розпаду використовується людством на тому, що люди навчилися контролювати ці складні процеси. Але що таке ланцюгова ядерна реакція? Як нею керувати?

Що відбувається в ядрі атома

Ланцюгова ядерна реакція - процес, що йде при зіткненні елементарних частинок або ядер з іншими ядрами. Чому «ланцюгова»? Це сукупність послідовних одиночних ядерних реакцій. Внаслідок цього процесу відбувається зміна квантового стану та нуклонного складу у вихідного ядра, з'являються навіть нові частки - продукти реакції. Ланцюгова ядерна реакція, фізика якої дозволяє досліджувати механізми взаємодії ядер з ядрами і частинками, - це основний метод отримання нових елементів і ізотопів. Щоб зрозуміти протікання ланцюгової реакції, треба спочатку розібратися з одиночними.

Що потрібно для реакції

Для того, щоб здійснити такий процес, як ланцюгова ядерна реакція, необхідно зблизити частинки (ядро і нуклон, два ядра) на відстань радіусу сильної взаємодії (приблизно один фермі). Якщо відстані великі, то взаємодія заряджених частинок буде суто кулонівською. У ядерній реакції дотримуються всі закони: збереження енергії, моменту, імпульсу, баріонного заряду. Ланцюгова ядерна реакція позначається набором символів а, b, c, d. Символ а позначає вихідне ядро, b - частинку, що налітає, з - нову частинку, що вилітає, а d позначає результуюче ядро.

Енергія реакції

Ланцюгова ядерна реакція може проходити як з поглинанням, так і з виділенням енергії, що дорівнює різниці мас частинок після реакції і до неї. Енергія, що поглинається, визначає мінімальну кінетичну енергію зіткнення, так званий поріг ядерної реакції, при якій вона може вільно протікати. Цей поріг залежить від частинок, що беруть участь у взаємодії, та від їх характеристик. На початковому етапі всі частки перебувають у наперед визначеному квантовому стані.

Здійснення реакції

Основним джерелом заряджених частинок, якими бомбардується ядро, що дає пучки протонів, важких іонів та легких ядер. Повільні нейтрони одержують завдяки використанню ядерних реакторів. Для фіксації заряджених часток, що налітають, можуть бути використані різні типи ядерних реакцій - як синтезу, так і розпаду. Імовірність залежить від параметрів частинок, які стикаються. З цією ймовірністю пов'язана така характеристика, як переріз реакції - величина ефективної площі, яка характеризує ядро ​​як мішеню для частинок, що налітають і яка є мірою ймовірності вступу частинки і ядра у взаємодію. Якщо в реакції беруть участь частинки з ненульовим значенням спина, то перетин залежить від їх орієнтації. Оскільки спини частинок, що налітають, орієнтовані не зовсім хаотично, а більш-менш упорядковано, то всі корпускули будуть поляризовані. Кількісна характеристика орієнтованих спинів пучка описується вектором поляризації.

Механізм реакції

Що таке ланцюгова ядерна реакція? Як мовилося раніше, це послідовність простіших реакцій. Характеристики частки, що налітає, і її взаємодії з ядром залежать від маси, заряду, кінетичної енергії. Взаємодія визначається ступенем свободи ядер, які порушуються при зіткненні. Отримання контролю над усіма цими механізмами дозволяє проводити такий процес, як керована ланцюгова ядерна реакція.

Прямі реакції

Якщо заряджена частка, яка налітає на ядро-мішень, лише стосується його, то тривалість зіткнення дорівнюватиме необхідному для подолання відстані радіуса ядра. Таку ядерну реакцію називають прямою. Загальною характеристикою всім реакцій такого типу є збудження малого числа ступенів свободи. У такому процесі після першого зіткнення частка має ще достатньо енергії для подолання ядерного тяжіння. Наприклад, такі взаємодії, як непружне розсіювання нейтронів, обмін заряду, і належать до прямих. Вклад таких процесів у характеристику під назвою "повний перетин" є досить мізерним. Однак розподіл продуктів проходження прямої ядерної реакції дозволяє визначити ймовірність вильоту від кута напряму пучка, селективність заселених станів та визначити їхню структуру.

Передрівноважна емісія

Якщо частка не залишить область ядерної взаємодії після першого ж зіткнення, вона буде залучена в цілий каскад з послідовних зіткнень. Це фактично саме те, що називається ланцюговою ядерною реакцією. Внаслідок такої ситуації кінетична енергія частки розподіляється серед складових частин ядра. Саме стан ядра буде поступово сильно ускладнюватися. Під час цього процесу на якомусь нуклоні або цілому кластері (групі нуклонів) може бути сконцентрована енергія, достатня для емісії цього нуклону з ядра. Подальша релаксація призведе до формування статистичної рівноваги та утворення складеного ядра.

Ланцюгові реакції

Що таке ланцюгова ядерна реакція? Це послідовність її складових частин. Тобто множинні послідовні одиничні ядерні реакції, спричинені зарядженими частинками, з'являються як продукти реакції на попередніх кроках. Що називається ланцюговою ядерною реакцією? Наприклад, розподіл важких ядер, коли множинні акти розподілу ініціюються отриманими за попередніх розпадах нейтронами.

Особливості ланцюгової ядерної реакції

Серед усіх хімічних реакцій велике поширення набули саме ланцюгові. Частинки з невикористаними зв'язками виконують роль вільних атомів чи радикалів. При такому процесі як ланцюгова ядерна реакція механізм її протікання забезпечують нейтрони, які не мають кулонівського бар'єру і збуджують ядро ​​при поглинанні. Якщо середовищі з'являється необхідна частка, вона викликає ланцюг наступних перетворень, які триватимуть до розриву ланцюга через втрату частки-носія.

Чому губиться носій

Є лише дві причини втрати частки-носія безперервного ланцюга реакцій. Перша полягає в поглинанні частки без процесу вторинної випромінювання. Друга – догляд частинки за межу об'єму речовини, яка підтримує ланцюговий процес.

Два типи процесу

Якщо кожному періоді ланцюгової реакції народжується виключно одинична частинка-носій, можна назвати цей процес неразветвленным. Вона може призвести до виділення енергії у великих масштабах. Якщо з'явилося багато частинок-носіїв, це називається розгалуженою реакцією. Що таке ланцюгова ядерна реакція із розгалуженням? Одна з отриманих у попередньому акті вторинних частинок продовжить розпочатий раніше ланцюг, а ось інші створять нові реакції, які теж розгалужуватимуться. З цим процесом конкуруватимуть процеси, що призводять до обриву. Отримана в результаті ситуація породжуватиме специфічні критичні та граничні явища. Наприклад, якщо обривів більше, ніж чисто нових ланцюгів, самопідтримка реакції буде неможливим. Навіть якщо порушити її штучно, ввівши в цю середу потрібну кількість частинок, то процес все одно згасатиме з часом (зазвичай досить швидко). Якщо кількість нових ланцюгів перевищуватиме кількість обривів, то ланцюгова ядерна реакція почне поширюватися у всій речовині.

Критичний стан

Критичним станом відокремлюють область стану речовини з розвиненою ланцюговою реакцією, що самопідтримується, і область, де дана реакція неможлива взагалі. Цей параметр характеризується рівністю між кількістю нових ланцюгів та кількістю можливих обривів. Як і наявність вільної частки-носія, критичний стан є основним пунктом у списку, як «умови здійснення ланцюгової ядерної реакції». Досягнення цього може бути визначено цілу низку можливих чинників. важкого елемента збуджується лише одним нейтроном. Внаслідок такого процесу, як ланцюгова ядерна реакція поділу, з'являється більше нейтронів. Отже, цей процес може зробити розгалужену реакцію, де носіями виступатимуть нейтрони. У разі, коли швидкість захоплень нейтронів без поділу чи вильотів (швидкість втрати) компенсуватиметься швидкістю розмноження несучих частинок, то ланцюгова реакція протікатиме в стаціонарному режимі. Ця рівність характеризує коефіцієнт розмноження. У наведеному вище випадку він дорівнює одиниці. Завдяки введенню між швидкістю виділення енергії і коефіцієнтом розмноження можна здійснити управління перебігом ядерної реакції. Якщо ж цей коефіцієнт буде більшим ніж одиниця, то реакція розвиватиметься за експонентом. Некеровані ланцюгові реакції використовують у ядерній зброї.

Ланцюгова ядерна реакція в енергетиці

Реактивність реактора визначається великою кількістю процесів, що відбуваються у його активній зоні. Усі ці впливи визначаються так званим коефіцієнтом реактивності. Вплив зміни температури графітових стрижнів, теплоносіїв або урану на реактивність реактора та інтенсивність перебігу такого процесу, як ланцюгова ядерна реакція, характеризуються температурним коефіцієнтом (за теплоносієм, ураном, графітом). Також є залежні характеристики за потужністю, барометричними показниками, паровими показниками. Для підтримки ядерної реакції в реакторі необхідно перетворення одних елементів інші. Для цього потрібно враховувати умови протікання ланцюгової ядерної реакції - наявність речовини, яка здатна ділитися і виділяти з себе при розпаді кілька елементарних частинок, які, як наслідок, викликатимуть поділ інших ядер. Як така речовина найчастіше використовують уран-238, уран-235, плутоній-239. Під час проходження ланцюгової ядерної реакції ізотопи даних елементів будуть розпадатися та утворювати дві та більше інших хімічних речовин. У цьому процесі випромінюються звані «гама»-промені, відбувається інтенсивне виділення енергії, утворюються два чи три нейтрони, здатні продовжити акти реакції. Розрізняють повільні і швидкі нейтрони, адже для того, щоб ядро ​​атома розпалося, ці частинки повинні пролетіти з певною швидкістю.