صفحه 1:
فیزیک هسته ای 4
9 واحد درسی
تالیف : دکتر, سعید محمدی
دانشیار فیزییک هسته ای دانشگاه پیام نور
تابستان 46609
افزيى مته ای 6
صفحه 2:
فیزیک هسته ای 6
این یک درس تخصصی الزامی برای دانشجویان
کارشناسی فیزیک هسته ای می باشد.
با گرفتن این درس, دانشجو با بررخی از مفاهیم نظیر نیرو
های هسته ای » واکنقنهای هسته ای و شنگافت؛ و امنپین و
پاریته حالتهای برانگیخته آشنا می شود.
بيشنياز اين درسء فیزیک هسته ای 0 می باشد.
فزیک مته ای
صفحه 3:
رئوس مطالب
مقدمه
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
فصل سوم : شکافت هسته ای
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
فزیک مته ای
صفحه 4:
مراجع
0- آشنایی با فیزیک هسته ای کنت کرین» ترجمه ناصر
مير فخرايى و مجيد مدرسء مرکز نشر دانشگاهی»
9۶9
فيزيك جدید» کنت اس کرین ترجمه رهب معلمی»
مرکز نشر دانشگاهي» 9726 .
0 فيزيك نوین» هانس اهانیان - ترجمه پاشايي راد و
معلمی, کتاب ماد MOPS
افزيى مته ای 6
صفحه 5:
اتم وهسته :
اتم از هسته اي تشکیل شده است. که تمام پروتون هاي با
بار مثبت و نوترون هاي بدون بار در آن گرد هم آمده اند»
و تعدادي الکترون با بار منفي» در مدارهايي حول آن مي
فزیک سته ی
صفحه 6:
مقدمه
تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر است واین ۱
تعداد» T 6 عدد اتمي یک عنصر خاص بوده و معرف آن
عنصر است(اين عدد مترادف با محل آن عنصر در جدول
تناوبي است). تعداد نوترون ها در هسته با () نشان داده
مي شود و حاصل جمع نوترون ها و پروتون ها در هسته»
عدد جرمي ) ۰ نامیده مي شود :
© - ,4 + 00
واژه نوکلئون به تمام ذرات دورن هسته اعم از پروتون یا
نوترون» اطلاق مي شود.
فزیک سته ی
صفحه 7:
ایزوتوپ ها :
آتمهايي که داراي عدد اتمي »,1 ۰ یکسان ولي عدد
نوتروني متفاوت ()مي باشند» ایزوتوپ های عنصر با عدد
اتمى ,[“ناميده مى شوند.
تمام عناصر. دارای ایزوتوپ هستند» و در مواردي اين
تعداد به 600 یا بیشتر مي رسد.
فزیک سته ی
صفحه 8:
مقدمه
یکاهای فیزیک هسته ای :
يكاي جرم عبارت از يکاي جرم جهاني (0)) است. که به
صورت یک دوازدهم جرم یک اتم خنثی کربن 10 تعریف:
مي شود.مقدار آن برابر است با :
1-6000
افزيى مته ای 6
صفحه 9:
جرم اتمي هر ایزوتوپ برابر است با جرم یک اتم از آن
ایزوتوپ که بر حسب () بیان شده باشد.
جرمهاي اتمي تعدادي از ایزوتوپ ها در جدول آورده شده
است.
فزیک سته ی
صفحه 10:
Lea sis jal از ee (u) atl جرم های
ایزو ترپ | جرم ايزوتوب جرم
میدروژن ۱ برد Vo os ۳۳
we se | 9 مرو
ك5 | eS rorveeo ۴
هليم "He ۲ مر ازت tye eyey YN \
"He ۱ مر °N ۵۱
Fe | ۵۰۳ اکسیون ۱۶0۵ yOAaTay
ليتيم 14ت ۱۵ مره vo. ۱۶۴
7 ۲ رو 0 ۱۷۶
“Li ۱۶۰۰ رل اوراتیم ۲۳۳۷۲ The kod
برد له ۹ عفنا ۲۳۵۹
my ۱۰ ۴ “B و
۱ 0 و mu قمر
0 افزيى مته ای 6
صفحه 11:
جرم و بار يروتون» نوترون و الکترون در جدول درج
شده است.
با توجه به این اطلاعات» واضح است که تقریباً تمام جرم
یک اتم در هسته متمرکز است» و همچنین روشن است که
جرم اتمي تقريبا با عدد جرمي برابر است.
فزیک سته ی
صفحه 12:
جرم و بار پروتون » نوترون و الکترون
Ups.
برد
لوترون
الكترون
|
|
i
\ ye evtwy
۱۵
ره
صفحه 13:
مقدمه
بار الكتريكي پروتون و الکترون برابر و علامت آنها
مخالف یکدیگر است.
مقدار این بار» که بار الکتروني معروف است عبارت از
9 کولن است .
افزيى مته ای 6
صفحه 14:
مقدمه
يکاي انرژي» الکترون-ولت eb (CO) الکترون-ولت
(00200) است. الکترون-ولت عباریت از افزنایش انرژي
ذره اي با بار یک الکترون به هنگامي است که اختلاف
پتانسیل ) ولت را طي مي كند.رابطهء بين (ج)وژول
عبارت است از:
ل 7000459 0.5008 - 0-0
افزيى مته ای 6
صفحه 15:
كاستي جرم و انرژيي بستگي :
كاستي جرم ۸۰ .براي هر دسته را مي توان به صورت
زير حساب کرد :
A=ZM,+NM-M
که در آن۸4 1.۰ و2 جرمهاي پروتون نوترون و هسته
مورد نظر هستند .
افزيى مته ای 6
صفحه 16:
رابطه بین انرژي بستگي 9) ؛ بر حسب ۰06
وكاستي جرم» بر حسب ().به صورت زیر است:
انرژی بستگی<45006/90 کاستی جرم
افزيى مته ای 6
صفحه 17:
مقدمه
نيروهاي هسته اي و ترازهاي انرژي :
در این مرحله خوب است که به طور. خيلي اجمالي اشاره
اي به نيروهاي موجود در بین نوکلنون هاي هسته اتم داشته
باشیم. در مقياس ماكروسكوييء نيروي الکتروستاتيکي
كولني بین ذرات باردار به خوبي شناخته شده است» ودر
مقياس اتمي هم اين نيرو در بين پروتون هاي داخل هسته»
که همه داراي بار مثبت هستند. به صورت یک نيروي
دافعه وجود دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 18:
بنابراین» نيروي كولني نيروئي است که سعي بر واپاشی
یاشکستن هسته اتم دارد. و این واقعیت که هسته هاي
ایزوتوپ هاي طبيعي پایدار هستند. نشان از وجود نيروي
ديگري دارد که قوي تر از نيروي كولني است و هسته را
به صورت یک کل پا بر جا نگه مي دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 19:
مقدمه
واقعیت نیز همین است» و آزمایش وجود نيروي قدرتمند
جاذبي را نشان مي دهد که وقتي ذرات نزدیک به یکدیگر»
حدود» 31017 باشند وارد عمل مي شود.
اين نيروي هسته اي کوتاه -برد» به شرطي که فاصله
جدايي بین ذرات کمتر. از فاصله فوق الذکر باشد. تقريباً با
قدرت یکسان بین دو پروتون» دو نوترون» یا یک پروتون
و یک نوترون» عمل مي کند.
افزيى مته ای 6
صفحه 20:
هسته هاي اتمي معمولاً در یک وضعیت پایدار » موسوم به
حالت انرژي پایه» به سر مي برند. با اين همه در نتيجه
واكتشهاي هسته اي (که ممکن است در اثر بمباران اتم ها
به وسیله پروتون هاء نوترون هاء با ذرات سبک دیگر يديد
بیایند)» هسته ها مي توانند در یک وضعیت ناپایدار یا
برانگیخته قربار داشته باشند که در آن یک یا چند نوكلئون
به حالت برانگيخته برده شده اند.
فزیک سته ی
صفحه 21:
حالتهاي برانگیخته در یک هسته شبیه حالتهاي برانگیخته
ا تم ها هستند.
در مورد اخیر» برانگيختگي باعث مي شود که یک الکترون
از مدار اصلی اش به مدار دیگری که دورتر از هسته است
بجهد و یک اتم ممکن است دارای چند حالت برانگیختهء
گسته باشد که متناظر با یک یا تعداد بپشتری از این گونه
افزيى مته ای 6
صفحه 22:
مقدمه
در هسته وضعیت پیچیده تر است زیرا بر انگیختگی می
تواند باعث می شود چند نوکلئون به طور همزمان به
ترازهاي برانگيخته بروند» وبعضي هسته ها مي توانند
داراي تعداد بسیار زيادي ترازهاي برانگيخته نزدیک به هم
باشند.
فزیک سته ی
صفحه 23:
مقدمه
به طور كلي» در هسته هاي سبک ترازهاي برانگیخته
فاصله شان از. هم بیشتر. است» ودر تمام هسته ها فاصله
ترازها با افزایش انرژي برانگيختگي کاهش مي یابد.
بیشتر هسته ها فقط براي مدت خيلي كوتاهي در حالت
برانكيخته به سر مي برند» وعمر متوسط نوعي آنها حدود
5 ثانيه است.
افزيى مته ای 6
صفحه 24:
مقدمه
هسته های برانگيخته با گسیل تابش الکترو مغناطيسي
انرژي-بالا» موسوم به تابش گاماء یا ذراتي مانند نوتریون»
يا هر دوء وا مي پاشند.
در اغلب واكنشهاي مورد da gi فیزیکدانان» که شامل
تشکیل و واپاشي هسته هاي برانگیخته است» طول عمر
هستهء برانگیخته آنقدر کوتاه است که فرایند تشکیل و
واپاشي را مي توان آني تلقي کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 25:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
بعضی از خواص نیروی نوکلئون - نوکلئون عبارتند از:
0- اين نيرو در فواصل کوتاه» قویتر از. نیروی ALS
است.
این تيرودر فواصئل يللد كيلى ضعيف مى شوده يله
طوری که می توان از آن صرفنظر. کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 26:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
©2- بعضی از ذرات مانند الکترونها تحت تاثیر نیروی
هسته ای قرار نمی گيرند.
<- نیروی نوکلئون-نوکلنون تقریبا مستقل از نوع
نوکلئونهاست. این خاصیت را استقلال از بار می گویند.
©- نیروی نوکلئون-نوکلئون به جهت اسپین نوکلئونها
بستگی دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 27:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
9- نیروی نوکلئون-نوکلئون شامل یک جمله دافعه است
که نوکلئونها را در فاصله متوسط معینی از یکدیگر نگه
می دارد.
2 نیروی نوکلئون-نوکلنون دارای مولفه تانسوری یا غیر
مرکزی است که باعث ناپایستگی تکانه زاویه ای مداری
می شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 28:
فصلء اول: نیروی بین نوکلئونها
دوترون
دوترون » ساده ترین سيستمي است که در آن مي توان بر
هم کنش نيروي قوي را مطالعه کرد.
این هسته از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است
و ساده ترین حالت مقید نوکلئونهاست.
افزيى مته ای 6
صفحه 29:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
در اين هسته» هیچ نوع حالت برانگيخته ای سراغ ندایم.
بستگی این دستگاه آن چنان ضعیف است که حالتهای
برانگیخته آن فقط به صورت پروتون و نوترون آزاد در
دستگاه نامقید ظاهر می شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 30:
فصلء اول: نیروی بین نوکلئونها
انرژی بستگی دوترون
انرژی بستگی دوترون کمیتی است که با دقت زیادی اندازه گیری
می شود و به سه روش قابل تعیین است:
0 روش طیف نمایی
0 روش اندازه گیری انرژی گامای گسیلی از واکتش
۷ ,0 ب ب + را
فزیک مته ای
صفحه 31:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
9- روش تجزیه فوتونی
> + را ب رااله + ۷
در هر سه روش مقدار انرژی بستگی در حدود
8 (۶۰() به دست می آید .
افزيى مته ای 6
صفحه 32:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
پتانسیل نوکلئون - نوکلئون را به صورت یک چاه مربعی
سه بعدی نشان می دهیم.
معادله شعاعی برابر است با:
ht 0 dur)
+ uu) =Eur)
۲۲ dr
افزيى مته ای 6
صفحه 33:
هه
مدل كرافيكى براى حل معادله شرودینگر
افزيى مته ای 6
tan ka
cot ka
صفحه 34:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
Heol atta. & = MM
جرم كاهش يافته است. ees
از کوانتوم () داریم :
kcotgKL=- R
افزيى مته ای 6
صفحه 35:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
پارامترهای بکار رفته عبارتند از
| _
k= i
۳11 سس دير
Yor Vr
افزيى مته ای 6
صفحه 36:
فصلء اول: نیروی بین نوکلئونها
مقادیر عمق چاه پتانسیل و شعاع دوترون عبارتند از:
۵۲۷ - بلا< ۳ 2۳۳/6۷۲ بل
۵- 81 بلا 8 ارات
m 2۰ (و| ۲ 5 L= coy
5
افزيى مته ای 6
صفحه 37:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
اسپین دوترون یک و پاریته آن زوج است.
بردارهای تکانه های زاویه ای نوترون و پروتون و تکانه
زاویه ای مداری به چهار صورت می توانند با هم جمع
شوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 38:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
الف - ,6 و 69 موازی و 0 <۱.
ب - ,© و ,© ياد موازى و0 - ا.
ج - ,© و © موازى و 1 - |.
د - ,© و 6 موازی و <|.
افزيى مته ای 6
صفحه 39:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
گشتاور دو قطبی مغناطیسی دوترون
گشتاور دو قطبی مغناطیسی کل حاصل ترکیب گشتاورهای
مغناطیسی نوترون و پروتون است و مقدار آن برابر است با:
= O.OSPROPOS ۶ 0000000 م۲
افزيى مته ای 6
صفحه 40:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
گشتاور چهار قطبی الکتریکی دوترون
نوترون و پروتون به طور جداگانه هیچ گونه گشتاور چهارقطبی
الکتریکی ندارند.
هر مقدار غیر صفری که به دست آید باید ناشی از حرکت مداری
گشتاور چهارقطبی مشاهده شده برابر است با:
6 < 6.00900 + 9 ۲
افزيى مته ای 6
صفحه 41:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
خواص نیروی هسته ای
0 برهم کنش بین دو نوکلنون از پایینترین مرتبه پتانسیل مرکزی
جاذبه ای حاصل می شود.
-O برهم کنش نوکلئون - نوکلنون قویا وابسته به اسپین است.
9 پتانسیل بین نوکلئونی شامل یک جمله غیرمرکزی, به نام
پتانسیل تانسوری است.
افزيى مته ای 6
صفحه 42:
فصل اول: نیروی بین نوکلئونها
*- نیروی نوکلئون - نوکلئون نسبت به بار نوکلئون تقارن دارد.
-G نیروی نوکلئون - نوکلئون تقریبا مستفل از بار الکتریکی
است.
9- برهم کنش نوکلئون - نوکلنون در فواصل خیلی کوتاه دافعه
می شود.
2 برهم کنش نوکلئون - نوکلئون می تواند به تکانه يا سرعت
نسبی نوکلئونها هم بستگی داشته باشد.
فزیک مسته
صفحه 43:
هر كاه ذريات انريؤى دار حاصل از يك راكتور يا شتاب
دهنده به توده ای از ماده برخورد کند» اين امكان وجود
دارد که واکنش هسته ای صورت گیرد.
چنین واکنشی اولین بار با استفاده از ذرات آلفای حاصل از
یک چشمه رادیوآکتیو در آزمایشگاه رادرفورد انجام گرفت.
افزيى مته ای 6
صفحه 44:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در این فصل انواع مختلف واکنشهای هسته ای و خواص
آنها را مورد بحث قرار می دهیم.
در بیشتر حالات. با پرتابه های سبک معمولا 6008 <
سر وکار داریم که بر هدفهای سنگین فرود می آیند.
افزيى مته ای 6
‘
صفحه 45:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
با این حال» واکنشهای جالب و جدیدی نیز مطرح می شوند
که توسط یونهای سنگین شتابدا معمولا 6۳00 © < به
وجود می آیند.
واکتشها را به چند طریق می توان طبقه بندی نمود.
افزيى مته ای 6
صفحه 46:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
- طبقه بندی واکنشها از لحاظ انرژی
الف-انرژی پایین : از مرتبه dD (26() به ازای هر
نوکلئون
ب- انرژی میانی : در گستره BeOd- DeO ADD
تولید مزونی» تبدیل پروتونها و نوترونها به یکدیگر
ج- انرژی بالا : 022000 < » تولید انواع ذرات بنیادی؛
تغییر آرایش کوارکها
افزيى مته ای 6
صفحه 47:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
یک واکنش هسته ای معمولا به شکل زیر نوشته می شود:
X (a, bY
که در آن » پرتابه شتابدار» 2 هسته هدف (معمولا ساکن
در آزمایشگاه)؛ و م و ۰۱۷ محصولات شکافت هستند.
افزيى مته ای 6
صفحه 48:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
عموما ب و مرا نوکلئونها یا هسته های سبک تشکیل می
دهند.
معمولا ۱7 محصول سنگینی است که در هدف متوقف می
سود
هرگاه ما یک پرتو گاما باشد» واکنش را گیراندازی تایشی
می نامند.
هرگاه ب یک پرتو گاما باشد» واکنش را فوتونی هسته می
نامند
افزيى مته ای 6
صفحه 49:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
©- طبقه بندی واکنشها از لحاظ نوع ذرات
الف- واکنش پراکندگی : ذرات فرودی و خروجی یکسان
هستند» که در این صورت و ۷ نیز هسته های یکسانند.
خود واکتش پراکندگی به دو نوع تقسیم می شود:
پراکندگی کشسان : ۷ و ما در. حالتهای پایه خود قرار
دارند.
پراکندگی ناکشسان: ۷۳ و ءا در حالتهای برانگيخته قرار
دارند.
افزيى مته ای 6
صفحه 50:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
ب- واکنش اخراجی : ب و ما ذراتی یکسان هستند» اما
نوکلئون دیگربی نیز جداگانه پرتاب می شود ( در حالت
نهایی سه ذره وجود دارند).
ج - واکنش انتقالی : یک یا دو نوکلئون بین پرتابه و هدف
مبادله می شود. مثلا دوترون ورودی به پروتون یا نوترون
خروجی تبدیل می شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 51:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
9< طبقه بندی واکنشها بر اساس سازوکار حاکم بر فرایند:
الف- واکنشهای مستقیم : تعداد خیلی کمی از نوکلئونها در
واکنش شرکت دارند (در واقع واکنشهای انتقالی زیر گروه
مهمی از اين دسته هستند).
ب- واکنشهای هسته مركب : هسته های ورودی و هدف
موقتا در هم ادغام می شوند و تقسیم کامل انرژی انجام می
شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 52:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مشاهده پذیرها
تکنیکهایی هستند که می توان انرژی ذرات خروجی را با
دقت زیاد اندازه گیری کرد و عبارتند از:
0 تعیین سطح مقطع جزئی و کلی
0 انجام آزمایشهای قطبش
9- آشکارسازی تابشهای گاما یا الکترونهای تبدیل و
توزیع زاویه ای آنها.
افزيى مته ای 6
صفحه 53:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
قوانین پایستگی
در واکنشهای هسته ای اين قوانین پایستگی کاربرد دارند:
0 - اترژی کل
0 تکانه خطی
تکانه زایه ای
*- عد پروتونی و عدد نوترونی
9 پاریته
افزيى مته ای 6
صفحه 54:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
انرژی واکنشهای هسته ای
طبق پایستگی انرژی نسبیتی کل» برای واکنش (۲ X (a,
SY” خواهیم داشت:
,0 + رت + 2 + گم 2 ,۲ + گرب +۲ + کر
افزيى مته ای 6
صفحه 55:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در رابطه فوق» »ها انرژیهای جنبشی و «بها جرمهای
سکون اند.
مقدار 3) واکش برابر است با:
ع Q= ] -—w, —w,)
+ ۱-۵
افزيى مته ای 6
صفحه 56:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مقدار 0۱ ممکن است مثبت » منفی یا صفر باشد.
۰<0 ولکنشگرما زا لست
A<D ولكنشكرما كير لست
افزيى مته ای 6
صفحه 57:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
برای > ۰ یک مقدار کمینه برای ,2 وجود دارد که
کمتر از آن واکنش غیر ممکن است.
این انرژی آستانه برابر. است با :
]),~ به لي + بص)] (Q) 2
افزيى مته ای 6
صفحه 58:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
هرگاه واکنش به حالتهای برانگيخته ۷ منجر شود معادله
مقدار Q برابر است با:
که در آن ) مربوط به حالت پایه است.
افزيى مته ای 6
صفحه 59:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
همانطور که اشاره شد که براي ايجاد هستههاي جديد بايد
واکتش هستهايي از نوع (a,b) YW داشته باشیم که در آن
ب پرتابه» لا هدف و ما و ۷ هستههاي تولید شدهاند.
افزيى مته ای 6
صفحه 60:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
انتخاب پرتابه و و هدف 2 به نوع آزمایش بستگي دارد
(به طور. متال امکان دارد ب سنگینتر از باشد)» و یا
ممکن است واکنش از نوع ,, جمربي باشد که ۷ هستهاي
مركب است.
افزيى مته ای 6
صفحه 61:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
به طور كلي انتخاب نوع واکنش به جرم هستههاي پرتابه و
هدف و نیز انرژي پرتابه بستگي دارد.
شکل بعدی خلاصهاي از طبقهبندي واکنشها را برحسب
پارامتر برخورد () نشان ميدهد.
افزيى مته ای 6
صفحه 62:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
quasi-elastic scattering
direct reactions
grazing collision
deep-inelastic collision
distant collision
elastic scattering
Coulomb excitation
8 فزیک سته ی
صفحه 63:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
پارامترهاي برخورد کوچك (,«) به تشکیل هسته مركب يا
در پارامترهاي برخورد متوسط (م «)» واكنشهاي
ناكشسان شديد (000) اتفاق ميافتد.
افزيى مته ای 6
صفحه 64:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در پارامترهاي برخورد بزرگتر. (, ۲) واكنشهاي
اصطلاحاً خراشان انجام ميشود که منجر به واكنشهاي
شبه کشسان یا واكنشهاي مستقیم ميشود.
سرانجام پارامترهاي برخورد خيلي بزرگ به برخوردهاي
کشسان یا برانگيختگيهاي كولني منجر ميشوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 65:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
واکنشهای هسته ای در دستگاههای مرکز جرم و
آزمایشگاه و رابطه بین انرژیها در دو دستگاه.
شکل سمت چپ در دستگاه مرکز جرم» و شکل سمت
راست در دستگاه آزمایشگاه.
افزيى مته ای 6
صفحه 66:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
۱
v=pim M | v+V M
o--@ 6
58 V=piM | 274
CM system | Lab system
1
1
p=mv=MV ۱ تیک ۰۸ ۷-۷۱۰ +0۷ موم
| 2
i 2۱۸+ ۴ _ ۷+ «
Eo = p7/2m + p2/2M = (m+ M)p2/2mM | || 5 ) =a Few
هه افزيى مته ای 6
صفحه 67:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مثال 4
مقدار 6 واکنش زير را به دست آورید
P+ i We + Le
و نوع واكنش از لحاظ كريمازا يا كرماكير بودن را بيان
كنيد.
افزيى مته ای 6
صفحه 68:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
جواب
با توجه به جرمهای اتمی » جرم کل اولیه ذرات برابر است
با:
د ب ۲:006009 + 0002006 < و
8.069889 u
و جرم کل نهایی برابر است با:
9009606۰ - ن 96009605
افزيى مته ای 6
صفحه 69:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مقدار 6 واکنش برابر است با:
6009606۸ - ©©0.0666 خرن عن د هن
006966
Q = (Aw) 9 2 0.01666 x GOS - 9
MeO
چون (0<» واکنش گرما زا است.
افزيى مته ای 6
صفحه 70:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
ایزواسپین
استقلال از بار نیروهای هسته ای بدان معنی است که در
اکثر حالات نیازی نداریم در فرمول بندی بین نوترونها و
پروتونها تمایزی قائل شویم.
افزيى مته ای 6
صفحه 71:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
این امر موجب می شود که آنها را به صورت اعضای یک
خانواده مشترک به نام نوکلئونهاه گروه بندی کنیم.
اگر نیروی هسته ای قوی را به تنهایی در نظر گیریم»
تقارن بین پروتونها و نوترونها معتبر. باقی می ماند.
افزيى مته ای 6
صفحه 72:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
این واگنی دو حالتی به فرمول بندیی منجر می شود که قابل
مقایسه با فرمول بندی بر هم کنش مغناطیسی یک ذره با
اسپین 6/0 است.
نوترونها و پروتونها را به صورت دو حالت متفاوت از
یک ذره منفرد» یعنی نوکلئون» در نظر می گیریم.
افزيى مته ای 6
صفحه 73:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
به هر نوکلئون یک بردار اسپین فرضی به نام ایزواسپین
نسبت می دهیم.
در غیاب یک میدان مغناطیسی» دو حالت واگن هسته ای
نوکلئون به صورت ایزواسپین بالا و ایزواسپین پایین هستند
که به ترتیب آنها را به دلخواه به پروتون و نوترون نسبت
می دهیم.
افزيى مته ای 6
صفحه 74:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
)8 عدد کوانتومی ایزواسپین یک نوکلئون به صورت 2 ۱
© باشد. برای پروتون و نوترون به ترتیب خواهیم
داشت.
+ د 2
0 0/6
افزيى مته ای 6
صفحه 75:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
برای دستگاهی متشکل از چند نوکلئونء ایزواسپین از
قواعد جفت شدگی مشابه با قواعد بردارهای تکانه زاویه ای
معمولی پیروی می کند.
مثلا هر هر دستگاه دو نوکلئونی می تواند ایزواسپین کل
۲ مساوی با صفز یاایک زا دازا باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 76:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مولفه محور 9 بردار ایزواسپین کل برابر است با :
(0- 6 4/6 ۶ب
این حاصل جمع با یکای بیان می شود که در اینجا آن را
صریحا نشان نداده ایم.
افزيى مته ای 6
صفحه 77:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
به عنوان یک متال» یک دستگاه دو نوکلئونی را در نظر
می گیریم که در آن ۳ می تواند صفر. یا یک باشد.
بنابراین چهار مولفه محور 9 ممکن خواهند بود:
0+ < ,۲ (دو پروتور)؛
0- > و (دو نوترور)؛
و دو تركيب با 0 > 20 (يكى پروتون و یک نوترون).
افزيى مته ای 6
صفحه 78:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در دو حالت اول باید 6 < / شود » د رحالی که دو حالت
بعدی می توانند به صورت coke DEALT =O
باشند.
هرگاه بر هم کنش هسته ای کاملا مستقل از بار باشد و اگر
از بر هم کنش الکترومغناطیسی صرفنظر شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 79:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در این صورت سه تصویر محور 9 مربوط به 4 < ۲»
(-۰0 ۰00 +4) باید از انرژی یکسانی برخوردار. باشند.
در حالی که حالت منفرد 0) < 24١ ممکن است دارای
انرژی متفاوتی باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 80:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
مثال واضحی از انتساب ایزواسپین را می توان در هسته
های 46 - () یافت.
شکل بعدی حالتهای برانگیخته
(0<) 160
“ed (PD, =O)
"O (P= #0)
را نشان می دهد.
افزيى مته ای 6
صفحه 81:
|
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
نو >
> 730
]+2 2.03
237 6 سقهها
3 32
ses 7
۱ كعد وي
5
3.98, 2۰
3
2.0 1۰
افزيى مته ای 6
صفحه 82:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
حالتهای پایه ۹00 و ۹0 نسبت به ۹860 » به خاطر
اختلاف جرم پروتون - نوترون و نیز انرژی کولنی جا به
جا شده اند.
جا به جایی آنها به ترتیب 96/0 و MeO PPC
است.
افزيى مته ای 6
صفحه 83:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
ترازهای انرژی در 6 و FO دارای 4 < ۰۰۳و
ترازهای ٩60 دارای 0 < ۳ اند»
بجز ترازهای با انرژیهای 90/09 و 629/0 (020) که
در آنها ) < 7 است.
افزيى مته ای 6
صفحه 84:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
اعضای یک چند تایه ایزواسپین » مثلا زوج هسته های آینه
ای یا مجموع سه حالتی که در شكل قبل با خط جين به هم
وصل شده اند حالتهای مانسته ایزوباری نام دارند.
حالتهای مانسته در هسته های متوسط و سنگین ممکن است
در انرژیهای 0 (6:() و بالاتر ظاهر شوند » بنابراین
در مطالعات واپاشی و واکنش انرژی پایین عموما سهمی
نخواهند داشت.
افزيى مته ای 6
صفحه 85:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
سطح مقطع های واکتش
هرگاه جریان ذرات فرودی شامل .1 ذره در واحد زمان و
هدف شامل () هسته هدف در واحد سطح باشد. و ذرات
خروجی نیز با آهنگ )٩, ظاهر شوند» در اين صورت
سطح مقطع واکنش عبارت است از :
۵ 2 0
افزيى مته ای 6
صفحه 86:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
برای گیراندازی نوترون به وسیله م96 ۰ سطح مقطع
در حدود 0009 و است .
در حالیکه برای واکنشهای دیگری که احتمال وقوع کمتری
دارند » سطح مقطع ممکن است بر حسب میلی بارن یا
میکروبارن باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 87:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
روشهای تجربی
مطالعه یک واکنش هسته ای نیاز به باریکه ذرات» هدف؛
و دستگاه آشکارسازی دارد.
با انواع مخلف شتاب دهنده ها می توان باریکه ذرات
باردار را تولید کرد.
به کمک راکتورهای هسته ای می توان به باریکه
نوترونی دسترسی يافت.
افزيى مته ای 6
صفحه 88:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
برای انجام طیف نمایی دقیق ذره خروجی ما و هسته
باقیمانده ۲7 » تهیه باریکه باید بر اساس ضوابط زیر باشد:
0- باریکه باید به شدت کانونی و موازی شده باشد.
- باریکه باید انرژی کاملا معینی داشته باشد
افزيى مته ای 6
صفحه 89:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
0 باریکه باید شدت زیادی داشته باشد» تا بتوان آمار
مورد نیاز برای آزمایشهای دقیق را جمع آوری کرد.
۴ برای اندازه گیریهای زمانی باريكه بايد به صورت
تب تيز در آيد.
© باريكه شتاب دهنده بايد به آسانى قابل كزينش باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 90:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
©- شدت باريكه تابشى بايد تقريبا ثابت و به آسانی قابل
اندازه كيرى باشد.
-P بستگی به نوع آزمایش باريكه ممكن است قطبيده
باشد.
9 باریکه باید از طریق کانالهای خلاً کامل به ناحیه
هدف انتقال یابد.
افزيى مته ای 6
صفحه 91:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
هدفها ممکن است بر طبق اهداف آزمایش بسیار متنوع
باشند.
برای اندازه گیری بهره یک واکنش» هدف باید ضخیم
باشد.
از طرف دیگر برای مشاهده ذراتی که تحت تاثیر بر هم
کنش در هدف قرار نگرفته اند». هدف باید بسیار نازک
باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 92:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
در آشکارسازی مکن است از یکی از آشکارسازهای زیر
يا ترکیبی از آنها استفاده شود.
الف) آشكارسازهاي سوسوزن که به شکل کره براي
آشكارسازي همه پرتوهاي گاماي گسيلي در واکنش بكار
می روند.
ب) آرايههاي آشكارسازي ذرات باردار سبك نظیر پرتونها
و ذربات آلفا که بیشتر از جنس سیلیکون است.
افزيى مته ای 6
صفحه 93:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
9 آشکارسازهاي نوتروني» که حاوي مقادیر. زيادي از
ترکیبات هيدروژني است.
د) آشکارسازهاي جداکننده هستههاي پس زده .
افزيى مته ای 6
صفحه 94:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
پراکندگی کولنی
از آنجا که هسته دارای توزیع بار الکتریکی است از طریق
پراکندگی الکتریکی (کولنی) باریکه ذرات باردار می توان به
مطالعه آن پرداخت.
پراکندگی کولنی کشسان» پراکندگی رادرفورد نام دارد.
پراکندگی کولنی ناکشسان» برانگیختگی کولنی نام دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 95:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
پراکندگی هسته ای
پراکندگی هسته ای کشسان ذرات با مساله معروف پراش
نور توسط قرص کدر در اپتیک تشابه زیادی دارد.
یکی از نتایج مطالعات پراکندگی کشسان نوکلئون تعیین
شعتم هسته ای است.
افزيى مته ای 6
صفحه 96:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
پراکندگی هسته ای ناکشسان» مثل پراکندگی کولنی
ناکشسان» هنگامی نتیجه می شود که هسته هدف از پرتابه
انرژی بگیرد و به حالتهای برانگيخته برود.
با اندازه گیری توزیع زاویه ای پرتابه های پراکنده شده »
می توان اطلاعاتی در باره اسپین و پاریته حالتهای
برانكيخته به دست آورد.
افزيى مته ای 6
صفحه 97:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
واكنشهاي هسته مرکب
در واکنش هسته مرکب. پرتابهاي با انرژي کمتر از
با هدفي برخورد و دستگاه مرکب چرخشي داغي تولید
ميکنند که در آن انرژي فرودي بطور كاتورهاي بین تمام
نوكلئونهاي دستگاه توزیع ميشود.
افزيى مته ای 6
صفحه 98:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
طول عمر يك هسته مرکب معمولاً 0-9 تا 00-6 ثانیه
قرار دارد که در مقایسه با زمان 90 0) ثانیه براي
واكنشهاي مستقیم خيلي طولانیتر است.
همین مقدار زمان براي رسیدن دستگاه به تعادل
corinne يش ال وباي كافي oa
افزيى مته ای 6
صفحه 99:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
چون هستههاي مرکب با انرژيهاي برانگیزش قا
ملاحظهاي تشکیل ميشود, همواره تبخیر چند ذره
(نوکلئون) پیش از گسیل پرتوهاي گاما صورت ميگيرد.
براي هستههاي سنگینتر, وجود سد كولني مانع تبخیر ذرات
باردار ميشود.
در نتيجه خروج ذررات بدون بار نظير نوترونها برتري
دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 100:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
با تشکیل هستههاي مركبي داراي کمبود نوترون, انرژي
بستگي نوترونها بیشتر ميشود حال آنکه انرژي بستگي
پروتونها کاهش ميیابد نا جانیکه سرانجام گسیل ذرات
باردار (نظیر پروتونها و ذرات آلفا) برتري مييابد.
افزيى مته ای 6
صفحه 101:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
تبخیر ذرات از هسته مرکب سبب کاهش قابل ملاحظه
انرژي برانگیزش هسته باقیمانده ميشود, در حالیکه تکانه
زاويهاي هسته باقیمانده همچنان زیاد است.
سرانجام هسته باقیمانده, با گسیل پرتوهاي گاما, بقیه انرژي
برانگيزش و تکانه زاويهاي را از دست ميدهد تا در پایان
به حالت پایه برسد.
افزيى مته ای 6
صفحه 102:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
چون نکانه زاويهاي اولیه خيلي بزرگ است, گسیل گاما
بطور معمول از اسپينهاي بالا به صورت آبشاري (پلكاني)
روي ميدهد و مطالعه هستهها را در اسپينهاي بزرگ
امکانپذیر مي رساند.
صفحه 103:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
براي ایجاد واکنش همجوشي باید کمینه انرژي جنبشي
پرتابه برابر انرژي دافعه كولني باشد. مقدار تقريبي انرژي
سدكولني برابر است با:
7
۷-0 1 A Mey
صفحه 104:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
یک واکنش هسته مرکب به طور نمادی به صورت زیر
نوشته می شود:
چا + اج *0 جه )4ن
كه (0* معرف هسته مرکب است.
شکل بعد انواع مختلف واكنشهاي هستهاي را که بستگي به
پارامتر. برخورد («) دارد نشان ميدهد.
افزيى مته ای 6
صفحه 105:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
inelastic scattering
(Coulex)
احم
elastic, (Rutherfor
scattering
6 افزيى مته ای ave
صفحه 106:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
با نوشتن واکنش به این شکل می توان فرض کرد که
واکنش انجام شده از. طریق هسته مرکب یک فرایند دو
مرحله ای. شامل تشکیل هسته مرکب و واپاشی آن است.
هر هسته مرکب ممکن است به طرق مختلفی و اپاشیده
شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 107:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
به عنوان متال» هسته مرکب »,/۹* را در نظر مى
گیریم.
اين هسته می تواند از طریق چند واکنش مختلف» از جمله
pt Cu 36
600 + ى
تشكيل شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 108:
فصل دوم : واکنشهای هسته !
ضمنا مى تواند به طرق مختلف, ۱
Sb ta
Lat Ou
وم 966
واپاشیده شود
فزیک مسته
صفحه 109:
یک واکنش هسته ای
“ES petrenurn
0 ار
11.2 Mev
ار پا و ریم ce
2
Lithium-6 - Deuterium Reaction
6 افزيى مته ای ave
صفحه 110:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
ویژگیهای هسته مرکب:
0- احتمال واپاشی به هر مجموعه خاصی از مصولات
نهایی مستقل از طرز تشکیل هسته مرکب است.
©- هسته مركب فرايند تشكيل خود را فراموش می کند و
واپاشی آن بر اساس قواعد آماری است.
9- توزیع زاویه ای محصولات خروجی تقریبا همسانگرد
است.
AD زمان واکنش خیلی کوتاه از مرتبه 00045 تا -F
ثانیه است.
افزيى مته ای 6
صفحه 111:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
واکنشهای مستقیم
در اين نوع واکتش» هستهها آنچنان به یکدیگر نزديك
ميشوند که ذره تابشی عمدتا درسطح هسته هدف بر هم
کنش انجام می دهد.
چنین واکنشهایی را فرایندهای پیرامونی نیز می نامند.
افزيى مته ای 6
صفحه 112:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
پراکندگی ناکشسان می تواند از طریق فرایند مستقیم یا
هسته مركب انجام شود كه نوع أن عمدتا به انرزى ذره
تابشی وابسثه است.
واکنش بر کنی دوترون ot) ,4 ) مثالی از یک واکنش
انتقالی است که در آن یک پروتون منفرد از پرتابه به هدف
منتقل می شود و اين فرایند نیز ممکن است توسط هر دو
سازوکار انجام شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 113:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
واکنش دیگر برکنی دوترون؛ یعنی (ج ,2 )» ممکن است با
احتمال زیاذ توسبط فزایند مستقیم انجام شوک
زیرا تبخیر پروتون از هسته مرکب به خاطر سد کولنی با
مانع روبه رو است.
افزيى مته ای 6
صفحه 114:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
احتمال اينکه واکنش ( بو ) از طریق فرایند مستقیم انجام
شود خیلی کم است؛
زيرا اين فرايند مستلزم یک انتقال منفرد سه نوکلئون به
حالتهای ظرفیت هدف است که بی اندازه غیر محتمل خواهد
بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 115:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
یکی از کاربردهای مخصوصا مهم واکنشهای انتقالی ذره
منفرد بخصوص (7 ,2 ) و (0 ,4 ) را مطالعه حالتهای
برانگیخته مدل پوسته ای با انرژی پایین تشکیل می دهد.
با استفاده از انرژی نوکلئون خروجی می توان یک حالت
برانگیخته بخصوص را انتخاب کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 116:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
برای تعیین مشخصات حالت مدل پوسته ای» به توزیع
زاویه ای ذرات گسیل شده نیاز داریم که غالبا اسپین و
پاریته حالتی را که از یک واکنش مخصوص حاصل می
شود به دست می دهد
واکنشهای قاپ زنی ( ,م ) که در آن نوکلئونی از هدف
جذب پرتابه می شود نیز می توانند اطلاعاتی را در باره
حالتهای ذره منفرد به دست دهند.
افزيى مته ای 6
صفحه 117:
فصل دوم : واکنشهای هسته ای
ویژگیهای واکنشهای مستقیم:
0- فرایندهای مستقیم خیلی تند و از زمانی از مرتبه خیلی
كوتاه 00(©6 ثانيه روی می دهند.
- توزیع زاویه ای ذرات خروجی نسبت به واکنشهای
هسته مرکب قله تیزتری دارند.
9- فرایندهای مستقیم با بیشترین احتمال با یک یا چند
نوکلئون ظرفیت نزدیک به سطح هسته هدف انجام می
شوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 118:
فصل سوم : شکافت هسته ای
شکافت هسته اي : کشف و چگونگي آن
يس ان آنکه ژولیو و كوري نشان دادند بعضي از
محصولات واكنشهاي هسته اي رادیو اکتیواند » فرمي و
همکاران اودر ایتالیا مطالعه اي سازمان یافته را درباره
واكنشهاي هسته اي که با نوترون القا مي شوندء به عمل
آوردند.
يكي از اهداف این تحقیق تولید نوكلئيدهاي جدید بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 119:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در طي 6 سال بعد آزمايشهاي متعددي درباره بمباران
نوتروني اورانیم به عمل آمد.
براي تابش حاصل از هدف» نیم عمرهاي رادیواکتیو
بسيارمتفاوتي یافته شد» لیکن تلاش براي تشخيص عناصر
خاصي که اين نیم عمرها را داشته باشد منجر به اغتشاش
بزرگي گردید.
افزيى مته ای 6
صفحه 120:
دلیل اغتشاش مذکور در اوایل سال 99 به وسیله دو
فیزیکدان آلماني اتوهان و فریتز اشتراسمان یافته شد.آنان
آشکارا نشان دادند که يکي از عناصر ماوراي اورانیم
فرضي در واقع ايزوتوپي از باریم است» و اين امر از روي
نیم عمر 06 دقيقه اي و رفتار شيميايي آن معلوم شد.
نوکلئید ديگري از بمباران نوتروني اورانیم به دست مي
آمد که معلوم شد لانتان با نیم عمر 4200 ساعت است.
افزيى مته ای 6
صفحه 121:
فصل سوم : شکافت هسته ای
تولید نوکلئیدهای"#م.. و(*,,) از اورانیم» نوكلئيدي با
عدد اتمي 00 و عدد جرمي نقریباً 66۳0 ۰ مستلزم
نوعي واکنش هسته اي ناشناخته بود» واكنشي كه در جریان
آن هسته سنگین به دو نیم شکافته مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 122:
با توجه به شواهد شيميايي آشکاربود که هسته اورانیم
وقتي با نوترون بمباران مي شود به دو هسته با جرم اتمي
متوسط شکافته مي شود.
اسلایدهای بعد نمودارهای طرح گونه ای هستند که
شکافت اورانیوم را نشان می دهند.
افزيى مته ای 6
صفحه 123:
فزیک مته ای
فصل سوم : شکافت هسته ای
صفحه 124:
ow
شکافت اورانیوم-600
صفحه 125:
فصل سوم : شکافت هسته ای
گامي را که هان و اشتراسمان از برداشتن آن ابا داشتند»
op ژانویه سال 490 به وسیله دو فیزیکدان
اتريشي ليزه ميتنر و اتو.آر.فريش برداشته شد.
نظر ايشان جنين بود كه نوترون» فروياشي هسته اورانيم
به «دو هسته تقريباً برابر» را تحرريك و تسريع مي كند.
آنان اين فرايند را در مقايسه با تفسيم يا شكافته شدن يك
سلول زنده به دو جزءء «شكافت هسته» ناميدند.
افزيى مته ای 6
صفحه 126:
فصل سوم : شکافت هسته ای
فرآيند شکافت هسته اي را مي توان توسط مدل قطره اي
تفسیر نموده و شرح داد.
نوترون به هسته اورانیوم-566 نزدیک و توسط این
هسته جذب و تشکیل هسته اورانیوم-000 را مي دهد.
در ادامه» بعد از گذشت مدت زماني تقریباً برابر باو»:0ر
ثانیه» زمان واپاشي هسته فرا مي رسد.
فزیک سته ی
صفحه 127:
صفحه 128:
(0(
صفحه 129:
صفحه 130:
5
صفحه 131:
(e) Le
ax, ns
fragments
6 افزيى مته ای a
صفحه 132:
اين فرايند ممکن است به دو صورت دنبال شود: یا انرژي
اضافي بصورت تشعشعات گاما خارج شده و هسته به
وضعیت پایدار انتقال یابد.
و یا انرژي اضافي موجب تغییر شکل هسته و کشش بیش
از حد آن (که احتمال ان 0 برابر بیشتر از حالت قبل
است) مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 133:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بخش هايي از هسته به حرکت نوساني سوق داده شده و
نهایتاً افزایش نيروهاي دفع كولني بر نيروهاي جذب هسته
اي» موجب متلاشي شدن هسته و تقسیم آن به دو هسته جدید
که به آنها پاره هاي شکافت (محصولات شکافت) مي
گویند» مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 134:
اين پاره هاي شکافت که يكي سبک و ديگري سنگین مي
باشند» در حقیقت هسته نوكليدهاي جديدي هستند که در
میانه جدول تناوبي عناصر قرار دارند.
پاره هاي شکافت داراي سرعت زيادي هستند و بخش
عمده اي از انرژي آزاد شده در اثر شکافت هسته اي
GO) pe 4 (HOO) انرژي جنبشي در اين پاره هاي
شکافت ظاهر مي شود .
افزيى مته ای 6
صفحه 135:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بخشي از انرژي ایکه در فرایند شکافت تولید مي شود» به
شکل انرژي برانگیختگی به هسته پاره هاي شکافت مننقل
مي شود.
انرزي برانكيختكى هر كدام از اين هسته هاي ايجاد شده
خيلي بيشتر از انرزي بستكي نوترون ها در اين هسته
هاستء به همين دليل در هنكام تبديل به وضعيت يايدار»
یک و یا چند نوترون و در ادامه پرتوهای گاما منتشر مي
ae
افزيى مته ای 6
صفحه 136:
فراورده هاي شکافت عبارت اند از دو پاره شکافت که
اعداد جرمي آنها Gy 200 تا 4000 متغیر است» بين صفر
تا پنج نوترون» ذربات بتا» تابش گاماه و نوترینو.
هویت دقیق فراورده هاي شکافت وتعداد نوترون ها از یک
رویداد شکافت به رویداد دیگر فرق مي کند .
افزيى مته ای 6
صفحه 137:
فصل سوم : شکافت هسته ای
به عنوان مثال » واکنش زیر یک شکافت نوعی است:
1
92° °U+! pm 92”°U" > 57\""Lat3s*’Br+2o'n
افزيى مته ای 6
صفحه 138:
فصل سوم : شکافت هسته ای
ملاحظه مي شود که جرمهاي دو فرآورده شکافت» در این
مثال» لاتكائم و برم برایز نیستند و شکافت نامتفارن مانند
اين خيلي محتمل تر از شكافتي است که در آن دو جرم
مساوي باشند.
طیف فراورده هاي شکافت در نمودار بعد است. و به
سادگي ملاحظه مي شود که اعداد جرمي همه فرآورده هاي
شکافت بین 9 و 90 قرار دارند.
افزيى مته ای 6
صفحه 139:
160
00
1
150
1
140
1 یهد ر
130 120 110
Mass number
1
100
فزیک مته ای ۵
1
90
10.0
1.0
0.10
Fission yield, %
صفحه 140:
همچنین تعداد نوترون هاي گسیل شده به ازاي هر شکافت؛
از يك رويداد به رويداد ديكر فرق مي كند» و به ايزوتوپي
كه دستخوش شكافت مي شود و همجنين انرزي نوترون
فرودي بستكي داريد.
تعداد متوسط نوترون هايي كه به ازاي هر شكافت كسيل
مي شوند» ۷7 » يكي از مهمترين يارامترها در مهندسي
راكتور است.
افزيى مته ای 6
صفحه 141:
فصل سوم : شکافت هسته ای
تغييرات بر حسب انرژي تقریباً به صورت زیر است:
v(B) =v, +aF
مقادير آن برای بعضی از ایزوتوپها در جدول بعد نشان
داده است.
صفحه 142:
فصل سوم : شکافت هسته ای
ایزو توب
YOU
‘Py
نرزی نونرون فرودی
۱0
\ Mev
veya eV
\MeVv
weve
\ Mev
1,0 MeV
بر
افزيى مته ای 6
uN
YON
yar
tet
vot
هش
YT
VF
صفحه 143:
نوترون هاي شکافت با انرژيهاي گوناگوني گسیل مي شوند
كه مي توان آنها را با یک توزیع پیوسته یا طیف انرژي
شکافت توصیف کرد.
اگر (۶(4)66))() تعداد نسبي نوترون هاي شکافت
باانرژي بین ۶) ,468 + © باشدء عبارت عموماً پذیرفته
شده (6)05 عبارت است از SB) =0.771 Ee"
افزيى مته ای 6
صفحه 144:
فصل سوم : شکافت هسته ای
توجه كنيد كه عبارت بالا براي (5)0) بهنجار شده است به
طوري كه
{XHdE=1
صفحه 145:
طیف انرژی نوترون شکافت
S{E) = VW Ee oe
7
۲ ۴ ۵ 9
2
اترزی توترون 4106۲
افزيى مته ای 6
صفحه 146:
فصل سوم : شکافت هسته ای
متوسط انرژی نوترونهای شکافت از معادله
“ES E)dE
دور
fADdeE
0
به دست مي آيد وبرابر ©©.7200(0))استء اما معمولا
برابر 72009) فرض مي شود.
صفحه 147:
فصل سوم : شکافت هسته ای
سطح مقطع های شکافت القایی نوترون در اورانیوم
9 و 99
طیف. انرژی نوترونهای گسیل شده از شکافت اورانیوم-
9 بر | ثر نوترونهای گرمایی.
افزيى مته ای 6
صفحه 148:
۱ ا
| 6۷ 0/025
| ۱۱ 1 1 1 1 1
10۳3 10۳۴ 107 1۵۴ 10! 107 10% 104 40° 10° 107
Neutron energy, eV
6 افزيى مته ای wo
104
103
102
101
10°
10-1
10-2
10-9
Fission cross section, b
صفحه 149:
ave
# Cloud chamber
@ Time of flight
# Emulsions
بر یب يب و
1 10 9 8 7 6 5 4
Neutron energy, MeV
افزيى مته ای 6
1000
100
3
Neutron abundance (relative)
صفحه 150:
فصل سوم : شکافت هسته ای
سطح مقطع های شکافت با استفاده از نوترون گرمایی.
انرژی های فعالسازی محاسبه شده نیز در ستون سمت
راست نشان داده شده است.
صفحه 151:
‘Abie 12-2 Thermal neutron fission cross sections
for selected nuclei
Critical energy for A + 1 (Mev)
ده
83
16
7
که
65
62
50
وه
60
Cross section (barns)
30
دوع
1500
حوره
331
ود وس
مود
مور مد جرد
فزیک هته ای
3000
7
عمج
<8 x10
a2
2200
2000
Nuclide,
ومد
مد
20Pa
مود
au.
اننيد
oe
aay
2oNp
وید
داد
ديد
هراد
HAM
28m,
صفحه 152:
فصل سوم : شکافت هسته ای
واکنش زنجیره اي و کنترل آن به وسیله راکتور
این حقیقت که در شکافت ايوتوپهايي مانند با نوترون به
طور. متوسط در هر شکافت بیش از یک نوترون گسیل مي
شود به امکان وقوع واکنش زنجیره اي در جرمي از. ماده
شکافت پذیر منجر مي شود.
ثابت ماندن» زیاد شدن یا کم شدن واکنش زنجیره اي
بستگي دارد به تولید نوترونها.
افزيى مته ای 6
صفحه 153:
فصل سوم : شکافت هسته ای
سيستمي که در آن مواد شکافت پذیر و شکافت ناپذیر
طوريي ترتیب يافته باشند که واکنش زنجیره اي بتواند به
گونه کنترل شده اي پیش رود راکتور هسته اي نامیده مي
سود
در مقابل بمب اتمي چنان طرح شده است که در آن تولید
واکنش زنجیره اي تا حد انفجار افزایش مي يابد.
افزيى مته ای 6
صفحه 154:
فصل سوم : شکافت هسته ای
فرمی و زیلارد نخستین کسانی بودند که توانستند يك
واکنش زنجیره ای کامل را در يك راکتورهسته ای انجام
دهند.
آنها در دهه ۱۹۴۰ که بر روی پروژه ساخت بمب هسته
ای برای ایالات متحده (منهتن) کار می کردند» در دانشگاه
شیکاگو و در آزمایشگاه شان این کار را انجام دادند.
افزيى مته ای 6
صفحه 155:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در قسمت مركزي هر راکتور هسته اي محفظه اي
وجوددارد که ماده شکافت پذیر (سوخت) در درون آن جاي
مي كيريد.
به دليل رخداد واكنشهاي زنجيره اي منظم و مداوم اين
ماده در درون محفظه انرزي توليد مي شود .
فزیک سته ی
صفحه 156:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راکتورها دارای کاربردهای کاملاً دوگانه هستند. در
مصارف صلح آمیز با بهره گیری از حرارت تولیدی در
شکافت هسته ای کار می کنند.
این حرارت جهت گرم کردن آب» تبدیل آن به بخار و
استفاده از بخار برای حرکت توربین ها بهره گرفته می
شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 157:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راکتورهای هستهای در کل از دو نوع شکافتی و همجوشی
تشکیل شدهاند و خود اینها با توجه به شرایط حاکم و اهداف
مورد نظر به دستههای مختلفی تقسیم میشوند که دراینجا
به توصیف آنها خواهیم پرداخت.
افزيى مته ای 6
صفحه 158:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راکتور هسته اي منيعي است براي محصولات
فرایندشکافت» يعني انرژي» نوترون» و ايزوتوپهاي پرتوزا.
در هر شكافتي که دریک اتم از ماده شکافت پذیر با عدد
جرمي 059 رخ مي دهد. DPOCOO )650 آزاد
مي شود .
صفحه 159:
یک راکتور مي تواندبه عنوان چشمه اي از نوترون» در
واحد زمان تعداد زيادي نوترون در گستره وسيعي از
انرژییها به وجود آورد .
از ۷ نوترون گسیل شده در هر شکافت؛ تنها یک
نوترون براي ایجاد شکافت دیگر و حفظ واکنش زنجیره اي
در آهنگي یکنواخت» لازم خواهد بود.
فزیک سته ی
صفحه 160:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بنابراین در هر شکافت تعداد (۲-0) نوترون براي سایر
مقاصد باقي مي ماند. این مقاصد هميشه در طرح راکتور
در نظر گرفته مي شوند.
براي آنکه واکنش زنجيري در یک نمونهء اورانیم با
سرعتي یکنواخت ادامه یابد بايد توازن مناسبي بين توليد
خالص نوترونهاي حاصل از عمل شکافت واز دست رفتن
نوترونها در جریان سه فرایند زیر وجود داشته باشد :
افزيى مته ای 6
صفحه 161:
فصل سوم : شکافت هسته ای
0- گیرافتادن نوترون به وسیله اورانیم بدون حصول
2 گیر افتادن نوترون به وسیله دیگر مواد موجود در
نمونه يا دستگاهي که نمونه را در بردارد
2- فرار نوترون از. نمونه بدون گیر افتادن
افزيى مته ای 6
صفحه 162:
فصل سوم : شکافت هسته ای
ضریب تکثیر موثر ,) تعیین خواهد کرد که واکنش
زنجیره اي با آهنگي یکنواخت. افزاینده؛ یا کاهنده ادامه
خواهد یافت.
ضریب تکثیر موثر بنا به تعریف عبارت است از نسبت
آهنگ تولید نوترونها ۳) به مجموع آهنگ جذب 9) و
آهنگ نشت ,را نوترونها؛ یا
P
A+L
k=
افزيى مته ای 6
صفحه 163:
فصل سوم : شکافت هسته ای
هنگامي که 1-1 باشد؛ واکنش زنجیره اي شکافت
بحراني یا یکنواخت خواهد بود وهنگامي که 1< 1
باشد» واکنش زنجیره اي افزاینده یا ابر بحراني و به
هنگامي که 1> 1 باشد» واکنش میرا یا زیر بحراني
خواهد بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 164:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اورانیوم غني سازي شده :
براي بعضي از انواع راکتورها دستيابي به شرایط بحراني
مستلزم کاربرد اورانیم غني شده است.
مهم ترین متال» راکتور آب تحت فشار است که به اورانیم
غني شده با US 9 درصد نیاز دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 165:
فصل سوم : شکافت هسته ای
فرایند غني سازي اورانیم شامل جدا سازيي نسبي::: و235
است تا غلططق* در محصول بیش از غلظت آن در
اورانیم طبيعي بشود.
در مقیاس تجارتي» دو فرایند براي غني سازي اورانیم
وجود دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 166:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در هر دوي اين فرایندها اورانیم طبيعي به ترکیب گازي
هگزافلورید اورانیم » چرن تبدیل مي شود و دو ایزوتوپ
طبيعي اورانیم دو گاز تولید مي کنند که جرم مولكولي آنها
كمي با هم فرق دارد.
افزيى مته ای 6
صفحه 167:
فصل سوم : شکافت هسته ای
انواع راکتورها :
اولین و شاید مهمترین رده بندي اصلي آن است که به چه
منظوري راکتور مورد استفاده قرار مي گیرد.
تقريباً مي توان سه گروه را تعريف كرد:
0 راکتور تولید قدرت
-O راکتور. تحفیقاتی» و
9- راکتور تبدیل.
افزيى مته ای 6
صفحه 168:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راكتورهاي قدرت:
اين راکتورها بر.اي استخراج انرژي جنبشي شکافت_-پاره
ها که به صورت گرما ظاهر مي شود طرح ريزي شده اند
و در آنها انرژي گرمايي به صورت انرژي الكتريكي در
مي آید.
مثلا اين عمل ان طریق جوشاندن آب و هدایت بخار
حاصل به طرف توربین و گردش آن صورت مي گیرد.
فريك متها
صفحه 169:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بنابراین در طراحي راكتورهاي قدرت به جزئیات
ترموديناميکي بازده ماشينهاي گرمايي به همان اندازه باید
توجه کرد که به مسائل مهندسي هسته اي آن.
هزینه مجتمع سوخت کسر نسبتاً كوچكي از هزینه یک
راکتورقدرت را تشکیل مي دهد» زیرا اکثر هزینه هاي
راکتور به حفاظ و محفظه نگهداري و وسایل تولید
الکتریسیته مربوط مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 170:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بنابراین ساخت راكتورهاي قدرت بزرگ از نظر اقتصادي
مقرون به صرفه است.
مثلا ساختن ده راکتور که قدرت هر یک برابر
0 باشد» خيلي پر هزینه تر. از یک راکتور تنها با
<u) DOIDOO ols
افزيى مته ای 6
صفحه 171:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راكتورهاي تحقيقاتي :
معمولا براي ایجاد نوترون و به منظور تحقیق در زمينه
مي شوند.
اين راکتورها عموما در. سطح قدرت پایین در گستره
0-0 كار مي کنند.
افزيى مته ای 6
صفحه 172:
فصل سوم : شکافت هسته ای
ويژگيهاي طراحي اساسي راكتورهاي تحقيقاتي مي تواند
شامل اين موارد باشد:
شار زياد نوترون » در حدود و / رم /103
سهولت در دسترسي به نوترونها »و
کیفیت خوب طیف توترون
افزيى مته ای 6
صفحه 173:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راکتور مبدل:
راكتوري است كه با كارايي زياد ماده غير قابل شکافت با
نوترونهاي كرمايي ريا به ماده شكافت يذير با اين نوترونها
تبديل مي كند.مشخصاً مبدلهايي كه معمولا به كار مي روند
عبارت اند از راكتورهايي كه 227 را به بط وررره را به
7 تبديل مي كنند.
افزيى مته ای 6
صفحه 174:
فصل سوم : شکافت هسته ای
طبقه بندي راكتورهاي هسته اي قدرت بر اساس نوع
سوخت , کند کننده و سرد کننده اي که در آنها استفاده مي
شود صورت مي پذیرد.
وجود دارد که عبارتند از:
افزيى مته ای 6
صفحه 175:
فصل سوم : شکافت هسته ای
6- راكتورهاي آب سبك: (0),)
در اين راکتورها که متداولترین نوع راکتور در سطح
جهان هستند از آب معمولي کاملا تصفیه شده هم به عنوان
کند کننده و هم خنك کننده استفاده مي شود.
اين رکتورها خود 4258 52 (BOR) 5 (POR) Es)
طبقه بندي مي شوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 176:
reactor—
mmon type of Light Water Reactor
(LwR)
ee 0202020 هن
صفحه 177:
فصل سوم : شکافت هسته ای
4)راکتور آب تحت فشار (POR) 2
همانطور که در شکل(الف) مشاهده مي شود این راکتور از
دوقسمت مجزا تشکیل شده است که درحقیقت شامل دومدار
جریان آب جداگانه است .
افزيى مته ای 6
صفحه 178:
wee
افزيى مته ای 6
صفحه 179:
اجزای راکتور آب تحت فشار
0 دیگ راکتور 0- اجزاي سوخت 0- میله هاي کنترل
سوخت. -جلوبر میله هاي کنترل سوخت. 6 فشارافزا.
©- مولدبخار .> پمپ اصلي مدار. 6- انتقال دهنده
بخار (0) 0- تغذیه کننده آب- 100)- مولد فشار بالا. 6- مولد
فشار يايين0) 9) -ژنراتور0) 1- استارتر . “IP
چگالنده. 16 خنك کننده آب. 10- پمپ تغذیه کننده آب.
۶۵ پیش گرم کننده آب . 10- حفاظ بتوني () 19- پمپ
خنك کننده آب.
افزيى مته ای 6
صفحه 180:
فصل سوم : شکافت هسته ای
درمداراولیه که در شکل با رنگ آبي تیره نمایش داده شده
است (قسمتهاي تا 6شکل الف) آب بطور. پیوسته در
فشار ثابت بسیار بالايي( حدودا بین 190 و تا 490)
نگه داشته مي شود .
اين عمل باعث مي شودتا دماي آب بدون رسیدن به نقطه
ي جوش بالا رود.
افزيى مته ای 6
صفحه 181:
فصل سوم : شکافت هسته ای
هنگامي که فشار در ديك كاهش مي يابد بوسيله ي يك
كرمكن الكتريكي دماي فشار افزا ( قسمت © شكل)
ودرنتيجه فشارآن افزايش مي يابد تا آب به فشار اوليه
بركردد.
واگر فشار. افزايش یابد مقداري اب سردخنك کننده به فشار
افزا تزریق مي شود تا با کاهش دما فشار آن را دوباره
کاهش دهد.
افزيى مته ای 6
صفحه 182:
فصل سوم : شکافت هسته ای
مدار اولیه حرارتش را از طریق لوله هاي خمیده كوچكي
به مدار تانویه جریان آب در مولد بخار(قسمت 0شکل)
منتقل کرده وسرد مي شود ودوباره با دماي پایین تري به
ديك راکتور بر مي گردد.
با این انتقال حرارت آب در مولد بخار به جوش آمده وبه
بخار تبدیل مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 183:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بخار ایجاد شده به توربین فشار بالا(قسمت(0)) وفشار
پایین (قسمت))) ودرنهایت سبب چرخش
ژنراتور(قسمت9) و تولید الکتریسیته مي گردد.
بخار پس از عبور از توربین سرد شده ودر چگالنده به
مایع تبدیل مي شود پس از. آن بوسیله ي پمپ(قسمت 49)
مجددا و با عبوراز پیش گرم کننده دوباره به مولد بخار بر
مي گردد.
افزيى مته ای 6
صفحه 184:
فصل سوم : شکافت هسته ای
چون آب دومدار. اولیه وثانویه معمولا با هم مخلوط نمي
شونداز انتقال آب آلوده به مواد رادیو اکتیوبه محیط خارج
از راکتور نیز جلوگيري به عمل مي آید.
معمولا سوخت این نوع راکتورها اکسید اورانیوم 0تا۴)
درصد غني شده است .
افزيى مته ای 6
صفحه 185:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در راکتور هاي 68()) امروزي فشار آب در مدار اولیه
معمولا بین 4900 تا 000 بار مي باشد به گونه اي که
دمادر خنك کننده چيزي در حدود ۱0000 960 درجه
سلیسپوس است .
نزديك به 9۵۵۵ انرژي هسته اي جهان توسط اين نوع
راکتورها تامین مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 186:
فصل سوم : شکافت هسته ای
م4اراکتور آب جوش (00۲) ) :
در يك راکتور آب جوش , آب سبك ()ی,۷٩ ) نقش کند
کننده و سرد کننده ريا ايفا مي كند (شکل ب).
قسمتي از آب مي جوشد ,دور از میله هاي فشار راکتور ,
سپس يك مخلوط آب و بخار هسته راکتور را ترك مي کند .
افزيى مته ای 6
صفحه 187:
افزيى مته ای 6
صفحه 188:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در يك راکتور آب جوش , آب سبك ((6,, ) نقش
مدراتور و سرد کننده را ایفا مي کند.
قسمتي از آب مي جوشد ,دور از میله هاي فشار راکتور ,
سپس يك مخلوط آب و بخار هسته راکتور را ترك مي کند.
بخار. هدایت شده مستقیما به توربین مي رود .
افزيى مته ای 6
صفحه 189:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بنابراین بخار و رطوبت باید جدا باشد ( آبي که از بخار
مي چکد مي تواند به لبه هاي توربین آسیب بزند ) بخاري
که توربین را ترك مي کند در يك متراکم کننده , متراكم مي
شود وسپس بعد از دوباره گرم کردن به راکتور بر مي
گردد .
افزيى مته ای 6
صفحه 190:
فصل سوم : شکافت هسته ای
آبي که در میله هاي راکتور تبخیر نشده است در ته میله ها
جمع مي شود و باآب پمپاژ شده ي برگشت داده شده مخلوط
مي گردد .
از زيماني که عمل جوشاندن در راکتورها شروع مي
شود فشار از POR ها کمتر مي شود (در حدود oO
تامهم بار ) .
سوخت اين نوع راكتورعموما دي اكسيد اورانيوم است .
افزيى مته ای 6
صفحه 191:
فصل سوم : شکافت هسته ای
غني سازي سوخت تازه معمولا پایین ترا ۳۵(۵۹)
هاست .
فايده اين نوع در اين است كه ساده ترین ساختار را دارد و
ساختن آن هزينه كمتري دارد.
0 از کل انرژي که در حال حاظر در فعاليت
هسته اي Power Pleat در حال انجام است توسط
8 تامین مي شود .
افزيى مته ای 6
صفحه 192:
2 راكتورهاي آب سنگین: (1,06)
درباین راکتورها از آب سنگین ((066))هم به عنوان کند
کننده و هم خنك کننده استفاده مي شود.
مزیت بزرگ آن از اين واقعیت سرچشمه مي گیرد که آب
سنگین يك مایع گران قیمت است و ارزش آن بالاست , که
بهترین مدراتور است .
افزيى مته ای 6
صفحه 193:
صفحه 194:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بنابراین , سوخت WOR ها مي تواند تاحدودي ua)
)ازاورانیوم غني شده یا حتي اورانیوم طبيعي باشد.
آب سنگین نباید جوشانده شود , بنابراین باید همانند
POR ها در جریان اول با فشار زیاد موجود باشد .
صفحه 195:
فصل سوم : شکافت هسته ای
نماینده اصلي راکتور نوع آب سنگین راکتور 6690000
كانادايي است در این راکتورها سرد کننده ومدراتور
مخصوصا جدا هستند .
کند کننده در يك تانك بزرگ ( کالاندریا ) قرار دارد , که
درآن لوله هاي فشار که مجتمع سوخت را احاطه کرده است
وجود دارد .
افزيى مته ای 6
صفحه 196:
راکتور 6609020020
Containment structure
افزيى مته ای 6
صفحه 197:
فصل سوم : شکافت هسته ای
سرد کننده فقط در اين لوله ها جریان دارد . فایده این
طراحي این است که به تمام تانك نیاز ندارد زیر فشار زیاد
باشد فقط كافي است به سرد کننده که در لوله ها جریان
دارد فشار آوریم .
این آرايش لوله ها ي تحت فشار راکتور نامیده مي شود
گرم شدن مدراتور خيلي کمتراز سرد کننده است .
افزيى مته ای 6
صفحه 198:
فصل سوم : شکافت هسته ای
0 راكتورهايي که با گاز خنك مي شوند (BOR) 1
کند کننده این راکتورها گرافیت » خنك کننده آنها گاز دي
اکسیدکرین و سوخت مصرفي آنها اورانیم طبيعي است که
در درون پوششي بنام مگناکس (اکسید منیزیم) قرار دارد
اين به قديمي ترین انواع راکتور برمي گردد.
افزيى مته ای 6
صفحه 199:
(GOR) راكتور
heat
exchanger
فزیک سته ی
صفحه 200:
فصل سوم : شکافت هسته ای
< راكتورهايي که دماي بسیار زیاد تولید مي کنند (۳666۴ا1):
کند کننده این قبیل راکتورها گرافیت خنك کننده آنها گاز
هلیم و سوخت مصرفي آنها اورانیم 90095 غني شده
اورانیوم 000 است وجدیدترین نوع را كتورهايي که با
گاز سرد مي شوند مي باشند.
در این راکتورها دماي سرد كنندهاي به اندازه 660
درجه سانتیگراد مي تواند به دست آید.
صفحه 201:
فصل سوم : شکافت هسته ای
6-4 راکتورهای هستهای با دمای بالا : (<)»"1كماا”)
این راکتورها میتوانند در دماهای بسیار بالا ؛ گرما
تولید کنند.
کاربرد اين راکتورها بیشتر برای تولید گرما و بویژه برای
تولید هیدروژن یا ماده قابل احتراق ترکیبی و به این ترتیب
تغییر تمام عادات مصرف انرژی است.
افزيى مته ای 6
صفحه 202:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اين راكتورها از نوع راکتورهای با نوترونهای حرارتی »
با گردش هلیوم که نقریبا به دمای 26060" درجه سانتیگراد
برده میشود» در تجمعی از گرافیت و ذرات قابل شکافت
به دمای کمتر از 020000 درجه سانتیگراد برده میشوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 203:
فصل سوم : شکافت هسته ای
این راکتورها بسیار مطمنن هستند» هلیوم گازی بدون خطر
و رادیو اکتیویته آن کمتر و گستره دما بسیار بزرگ است.
پسماندها و ضایعات آن بسیار کم است و میتوانند
الکتریسیته» آب گرم » بخار آب تولید کنند و در آینده دور
میتوان از آن به هیدروکربورها یا به توسط واکنشهای
داخلی هیدروژن تولید کرد و بخشی از. مسئله نفت را حل
کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 204:
فصل سوم : شکافت هسته ای
2 راكتورهاي با دماي بالاي توریوم (۳۳۷۵) :
راكتورهاي دماي بالاي با سوخت توریوم يك نوع
مخصوص از راكتورهاي با گاز سرد شونده است.
فقط يكي از اين نوع بین سالهاي 909-1989 در
آلمان تا کنون کار کرده است.
قدرت گرمايي راکتور 00022900 بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 205:
208
(TTR) o3815
graphtemartie tel and breeding
| ‘material
وهنا + Thos
oF
UC+ The
افزيى مته ای 6
صفحه 206:
(TTR) 585
صفحه 207:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راکتون 6۲600
۲ ) يك نوع راكتور منحصر به فرد است : کند
کننده آن گرافیت است ( از اين جنبه شبیه به 969632)
است) .سرد کننده آب سبك در حال جوش است ( شبيه به
مورد (®ORs , علاوه بر اين , این راکتور يك لوله
فشار دارد ( مانند 00600060605 ).
اولين راکتور هسته اي اواج -«چرره<) جهان يك
0016 بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 208:
ROOK راکتون
همه افزيى مته ای 6
صفحه 209:
فصل سوم : شکافت هسته ای
راكتورهاي زاياي سریع : (۲6)
سوخت این راکتورها اورانیم %OO غني شده یا پلوتونیم
است . این دسته از راکتورها به ميزاني بیشتر از سوخت
مصرفیشان ماده شکاف پذیر تولید مي کنند (به همین دلیل به
نام راكتورهاي "زایا" معروفند). آنها کند کننده ندارند و
ماده خنك کننده آنهانیز بیشثر يك فلز مایع مائند سدیم مایع
مي باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 210:
ean
(PBR) راکتور
فزیک مته ای ۵
صفحه 211:
فصل سوم : شکافت هسته ای
معيارهاي مقایسه و انتخاب موادراکتورعبارتند از :
0- خواص مکانيکي خوب شامل (هرجا لازم باشد)
رسانندگي گرمايي» گرماي ویژه » چگالي» استحکام» نرمي»
نقطه ذوب یا نقطه جوش بالا و ضریب انبساط پایین.
0- سطح مقطع جذب پایین نوترون براي همه مواد درون
قلب جز سوخت و میله هاي کنترل (وسموم قابل سوخت,
در صورت استفاده از آنها) .
افزيى مته ای 6
صفحه 212:
9- پايداري شيميايي همه مواد دردماها و فشارهاي
راکتور. عدم وجود خطر اکسایش» تجزیه انفجار یا
واكنشهاي شيميايي دیگر.
عدم وجود تغییر فازهاي متالوژيكي در دماهاي
عملياتي که ممکن است منجر به تغییرات ابعادي شوند.
افزيى مته ای 6
صفحه 213:
فصل سوم : شکافت هسته ای
©- مقاوت در برابر آسیب ناشي از تابش در طول عمر
مواددرون راکتور.
9 دسترس پذيري آسان و ارزان نوع خالص, سادگي
ساخت و سمي نبودن مواد انتخابي .
افزيى مته ای 6
صفحه 214:
فصل سوم : شکافت هسته ای
انواع سوخت راکتور عبارتند از
اورانیم
اورانیم» در شکلهاي مختلف متداول ترین ماده سوخت
براي راكتورهاي هسته اي است. (در مقایسه با اورانیم؛
کاربرد توریم و پلوتونیم خيلي محدودتر است.) اورانیم را
مي توان به صورت خالصء يعني اورانیم فلزي يا به
صورت ترکیب مثل اکسید اورانیم و یا کربور اورانیم به
کار برد.
افزيى مته ای 6
صفحه 215:
فصل سوم : شکافت هسته ای
پلوتونیم :
چون فلز پلوتونیم خالص تا رسیدن به نقطه ذوب » داراي
تعداد زيادي فاز بلوري است» سوخت مناسب براي راکتور
نمي باشد. رسانندگي گرمايي آن نیز خيلي پایین حدود
)در دماي اتاق است.
افزيى مته ای 6
صفحه 216:
فصل سوم : شکافت هسته ای
فلز پلوتونیم در هواي مرطوب خيلي فعال است. اما مي
توان آن را در هواي خشک ودماي پایین انبار. کرد.
يلوتونيم به علت اينكه يرتوزاء سمي و ماده اصلي
سلاحهاي هسته اي استء ماده خيلي خطرناكي مي باشد.
افزيى مته ای 6
صفحه 217:
فصل سوم : شکافت هسته ای
توريم :
به جز درجند راكتور با خنك كننده كازي دما-بالاء توريم
تا كنون به عنوان سوخت راكتور كاربرد زيادي نداشته
است. 1
توریم 600 ایزوتوپ باروري است که از آن اورانیم
0 تولید مي شود و از جنبه نظري مي توان با استفاده
از اين تركيب در راكتورهاي حرارتي و سریع به نسبتهاي
زايش بالايي دست یافت.
افزيى مته ای 6
صفحه 218:
فصل سوم : شکافت هسته ای
کند کننده ها :
ويژگيهاي لازم براي کند کننده راكتورهاي حرارتي» يعني
عدد جرمي پایین» سطح مقطع جذب نوترون خيلي پایین» و
سطح مقطع پراكندگي بالا گزینش را به چند ماده محدود مي
هیدروژن وایزوتوپ ان دوتریم» کربن و برلیم تنها
عناصري هستند که براي كندكنندگي مناسب اند.
افزيى مته ای 6
صفحه 219:
فصل سوم : شکافت هسته ای
آب :
آب» يك انتخاب بديهي براي کند کننده راكتورهاي حرارتي
است» و مي تواند به عنوان خنك کننده هم به کار رود.آب
از نظر کند كنندگي نوترون داراي خواص بسیار خوبي
است که باعث مي شوند رراكتورهاي با خنك کننده آب دارياي
قلب بسیار کوچك تري نسبت به سایر راکتورها باشند.
افزيى مته ای 6
صفحه 220:
فصل سوم : شکافت هسته ای
سطح مقطع جذب آب نسبتاً بالا است (00.)بارن بر
مولکول) بطوریکه راكتورهاي با خنك کننده و کند کننده آب
براي بحراني شدن نیاز به اورانیم غني شده داریند.
البته آب فراوان و ارزان است و به راحتي با خلوص بالا
تهيه مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 221:
فصل سوم : شکافت هسته ای
إسياري از خواص فيزيكي و ترموديناميكي آب سنگین
شبیه آب معمولي است. فرق اساسي آب سنگین با آب
معمولي در اين است که دو تریم سطح مقطع جذب خيلي
كمتري نسبت به هیدروژن دارید و سطح مقطع جذب آب
سنكين فقط 0.0000 بارن است. اما دوتريم از حیث
كندكنندگي به خوبي هیدروژن نیست.
افزيى مته ای 6
صفحه 222:
فصل سوم : شکافت هسته ای
در نتیجه» راكتورهايي که با اب سنگین خنك و کند مي
شوند از اورانیم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي کنند»
اما ابعاد قلب آنها بزرگتر از. قلب راكتورهايي است که با
آب معمولي کند مي شوند.
فرق مهم ديكرء این است که تولید آب سنگین از طریق
جداسازي آن از آب معمولي خيلي گران است. و اتلاف آن
در اثر نشت بايد به حداقل رسانده شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 223:
فصل سوم : شکافت هسته ای
گرافیت :
اولین راکتور هسته اي دنیا» 0052-0 (ييل ) شيكاكو) با
كرافيت كند مي شدء و با وجودیکه پس از آن از. اين ماده در
راكتورهاي تجارتي آمریکا استفاده نشده است» در
راكتورهاي بریتانیا به نحو گسترده اي مورد استفاده قرار
گرفته است.
افزيى مته ای 6
صفحه 224:
فصل سوم : شکافت هسته ای
ويژگيهاي هسته اي اين ماده مثل قدرت کند كنندگي و سطح
مقطع جذب به خوبي ويژگيهاي آب سنگین نیستند» اما نوع
خالص آن را به آساني مي توان با قیمت مناسبي تهیه کرد و
به خوبي قابل ماشین كاري است.
خواص ساختاري و گرمايي آن خوب است اما در دماهاي
بالا با اب و هوا ترکیب مي شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 225:
فصل سوم : شکافت هسته ای
قلبهاي گرافيتي راکتور از اجتماع تعداد زيادي (چند
هزار) بلوك مکعب مستطيلي شکل که در آنها سوراخهايي
براي عناصر سوخت و میله هاي کنترل تعبیه شده استء به
وجود مي آیند.
اثر تابش طولاني مدت نوترون بر گرافیت خيلي مهم است»
زیر اين تابش باعث تغییرات ابعادي و انباشت انرژي
ذخیره شده در ساختار بلوري مي شود
افزيى مته ای 6
صفحه 226:
فصل سوم : شکافت هسته ای
خنك کننده ها *
هر خنك كننده راكتور هسته اي بايد داراي شرايط اصلي
زیر باشد :
0- خواص تررموديناميكي خوب؛ يعني رسانندكي كريماي»
چگالي» و كرماي ویژه بالاء و چسبندگي پایین.
0 عدم بر. هم کنش شيميايي با قسمتهاي دیگر. راکتور.
افزيى مته ای 6
صفحه 227:
فصل سوم : شکافت هسته ای
9- سطح مقطع جذب نوتروني خيلي پایین.
<- پرتوزا نشدن در اثر واکنشهاي که ممکن است هنگام
عبور خنك کننده از قلب راکتور رخ بدهد.
در میان خنك کننده هاي گازي» برخي را مي توان به
دلايلي حذف کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 228:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اکسیژن و هیدروژن هر دو از. نظر شيميايي فعال اند» و
حتي هیدروژن ممکن است ایجاد انفجار هم بکند.
ازت داراي سطح مقطع جذب قابل ملاحظه اي0.0( بارن)
است.
هوا که مخلوطي از اکسیژن و ازت است را نیز مي توان
Gis کرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 229:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اکسیژن 49 با نوترونهاي انرژي بالا (مثلا نوترونهاي
شكافت) د ستخوش واکنش (0,۳) شده ازت ©0 توليد مي
کند که پرتوزا است. اما نیم عمر آن فقط ثانيه است»
بطوریکه خطر پرتوزايي» کوتاهعمر است.
مهم ترین خنك کننده هاي گازيي دي اکسید کربن و هلیم مي
باشند.
افزيى مته ای 6
صفحه 230:
دي اكسيد كربن كاز است تقريباً غير قابل بر هم كنشء اما
در دماهاي بالا با كرافيت و بعضي از انواع فولاد تركيب
مي شود.
هليوم كَازي است بي اثرء داراي خواص ترموديناميكي
خوب و خطر تابش هم ایجاد نمي کند. بنابراین ظاهرا مي
توان آن را به عنوان خنك كننده ايده آل راكتورهاي گازي
تلقي كرد.
افزيى مته ای 6
صفحه 231:
فصل سوم : شکافت هسته ای
فلزات مایع:
به دلیل خواص ترموديناميكي خوبشان؛ بخصوص
رسانندگي گرمايي بالاي آنها که منجر به ضرایب انتقال
گرماي خيلي خوبي مي شود خنك کننده هاي بالقوه خيلي
خوبي براي راکتورها هستند.
سدیم؛ ليتيم» جیوه و آلياژهاي سدیمپتاسیم همه امكانهاي
قابل توجهي هستند.
افزيى مته ای 6
صفحه 232:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اما از اين میان اینها فقط سدیم به مقدار قابل ملاحظه اي»
منحصرا در راكتورهاي سریع زاینده» مورد استفاده قرار
گرفته است.
آلیاژهاي سدیم-پتاسیم هم ممکن است مورد استفاده بيشتري
قرار بگیرند.
افزيى مته ای 6
صفحه 233:
فصل سوم : شکافت هسته ای
جیوه» خيلي گران و سمي استء مضافاً اینکه سطح مقطع
جذب آن بالاتر از آن است که بتوان آن را در راكتورهاي
حرارتي به کار برد.
لیتیم از بسياري جهات شبیه سدیم است» اما داراي نقطه
ذوب خيلي بالاتري است و گران تر نیز هست.
افزيى مته ای 6
صفحه 234:
فصل سوم : شکافت هسته ای
بمبهای شکافتی
هرگاه آزاد سازی انرژی یک مجموعه ابر بحرانی
,560 _یا 25600 که به طور نمایی افزایش می یبد
بدون کنترل ادامه پیدا کند» بزودی با یک وضعیت شدیدا
ناپایدار روبه رو خواهیم شد.
افزيى مته ای 6
صفحه 235:
فصل سوم : شکافت هسته ای
انرژی آزاد شده در ماده شکاف پذیر باید منتشر شود که
طی این عمل غالبا سوخت شکاف پذیر متفرق می شود و
لذا به صورت زیربحرانی در می آید.
برای ساختن یک بمب هسته ای لازم است که قطعات
زیربحرانی را کنار هم بگذاریم و آنها را به صورت یک
مجموعه ابر بحرانی در آوریم.
فزیک سته ی
صفحه 236:
فصل سوم : شکافت هسته ای
دو طرح اساسی در ساخت بمبهای مبتنی بر شکافت در
اسلاید بعدی نشان داده شده است.
در بالا» tye تفنگی است که شبیه آن در سال 4969
ربوى هيروشيما در ژاپن انداخته شد. انرژی آزاد شده
معادل 0© كيلو تن “20004 بود.
افزيى مته ای 6
صفحه 237:
دو نوع بمب شکافتی
Conventional Sub-crtcal pieces of
‘chemical explosive uranium-235 combined
Gun-type assembly method
High explosive Plutonium core
lenses compressed
Implosion assembly method
موه فزیک سته ی
صفحه 238:
فصل سوم : شکافت هسته ای
طرح پایین از نوع بمب انفجار داخلی است.
بمبی که روی شهر ناکازاکی ژاپن منفجر شد از همین نوع
بود. بهره اين بمب نیز همانند بمب قبلی است.
افزيى مته ای 6
صفحه 239:
بمب اتمی معروف به مرد چاق
7
افزيى مته ای 6
صفحه 240:
یک انفجار هسته ای
صفحه 241:
فصل سوم : شکافت هسته ای
اثرات بمبهای هسته ای را در چند دسته می توان خلاصه
کرد:
0 موج انفجار.
©2- تابش گرمایی
© تابش هسته ای مستقیم
تابش هسته ای غیر مستقیم
افزيى مته ای 6
صفحه 242:
بمباران اتمی هیروشیما
صفحه 243:
سلاحهای هسته ای
FIRST FISSION BOMBS FIRST FUSION BOMBS
MK IV (Fat Man), 20kt (1945) K-17 (Bravo), 15M (1855)
/ARHEAD ‘MULTIPLE INDEPENDENT RE-ENTRY
VEHICLE (MIRV) DEVELOPMENT تا
| 1
1۷-59, 10۱ )1962( ۱ ۷ (1008) ۱ ۱ |
افزيى مته ای 6
صفحه 244:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
آسپین هسته
هر حالت هسته را با یک عدد کوانتومی "اسپین" منحصر به فرد ٩ مشخص
می کنیم که نمایانگر تکانه کل تمام نوکلئونهای هسته است.
بردار 1 را می توان به صورت حاصل جمع مولفه های مدارب و ذاتی تکانه
زاویه ای در نظر گرفت:
(ا) 122
1 2 < ) + را <
6 افزيى مته ای one
صفحه 245:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
اگر تکانه زاویه ای کل الکترونها را با لل تعریف کنیم.
تکانه زاویه ای کل هسته و الکترونها برابر است باء
2+
افزيى مته ای 6
صفحه 246:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
اعداد کوانتومی 0 و ل مکن است بسته به اينکه تعداد
نوکلئونها و الکترونها زوج یا فرد باشند» مقا دیر درست يا
نیم درست را به خود اختصاص دهند.
جدول اسلاید بعد اين موضوع را نشان می دهد.
افزيى مته ای 6
صفحه 247:
زج
أرد
زج
فرد
فصل
چها
ارم : /
اسپین و گشتا
اور
هسته ۱
ی
زج
wi
رد
فرد
درست
أب زرسن
أب رست
فزي
درس
3
رست
0 ٠
ی
ee Sat
صفحه 248:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
جت شدگی تکانه زاویه ای پروتون - نوترون در
۹0 و
Soop
افزيى مته ای 6
صفحه 249:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
1
5
=
سم
۲
8
۱
aS توس
Set
لوه إن
1 ۳
0 ۲
صفحه 250:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
گشتاور مغناطیسی بر عبارت است از:
U= (chiGw)!
کمیت ,۳/0 دارای بعد گشتاور مغناطیسی است و
مگنتون نامیده می شود.
افزيى مته ای 6
صفحه 251:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
اگر به جای مب جرم پروتون را قرار دهیم» مگنتون هسته
اى رولا به دست می آید:
“0م x ID 9۰.960 ۶ ,۶۱/9۰ < ولا
افزيى مته ای 6
صفحه 252:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
و با قرار دادن جرم الکترون» مگنتون بور ,لا حاصل
مى شود:
۲ ۰0 9666 < ۰3/6 < ولا
افزيى مته ای 6
صفحه 253:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
ساختار فوق ریز
انرژی برهم کنش بین میدان مغناطیسی حرکت ظاهری که متناسب
با را است و گشتاور مغناطیسی اسپینکه متناسب با 68
است » برابر. است با:
هرا ۲ - هب-6
افزيى مته ای 6
صفحه 254:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
حاصلضرب 6.ر| برابر است با:
U=L+G
2 = (LP + CL. + (OPW)
۴(با) - 0(۴) ] 0/6 < ق.نا - )۵(۴ [
انا (0 + ل)ل] 56 0/9 < <ه,را + 0( - © )8 + 0([<
صفحه 255:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
جمع تکانه های زاویه ای مداری و اسپینی برای حالت
0 - با و 4/6 < ء
افزيى مته ای 6
صفحه 256:
صفحه 257:
صفحه 258:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
در اسلاید بعد » نمودار ترا انرژی ساختار ریز نشان داده
شده است.
در سمت چپ. ترازها درغیاب میدان» و در سمت راست
در حضور میدان نشان داده شده است.
فزیک مته ای
صفحه 259:
ورو2۳
افزيى مته ای 6
م2
15
صفحه 260:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
اسلایدهای بعدی» شکافتگی فوق ریز در سدیم را نشان می
دهند.
اين در واقع همان اثر زيمان غير عادی است.
افزيى مته ای 6
صفحه 261:
00
]- +3/2
1/2
1/2
-2
412
12
+2
2
فزیک مته ای ۵
دسل ورمة
2812 —<
صفحه 262:
صفحه 263:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
مدل برداری برای جمع
تکانه های زاویه ای و ۰
گشتاورهای مغناطیسی
افزيى مته ای 6
صفحه 264:
ولا
افزيى مته ای 6
بت
صفحه 265:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
شکافتگی ترازهای انرژی برای اثر عادی زیمان.
با اندازه گیری شکافتگی ترازهای انرژی دراثرپدیده
زیمان» می توان به شدت میدان مغناطیسی در لک های
خورشیدی پی برد» که در حدود 061000 گاوس است. در
حالیکه میدان مغناطیسی زمین 0/0 گاوس است.
افزيى مته ای 6
صفحه 266:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
Energy m
35
1-2 9 مل
2m
1
۸-1 “Ot eh,
a + 2me
6 افزيى مته ای Boe
صفحه 267:
فصل چهارم : اسپین و گشتاور هسته ای
