Войти
Самопроизвольное деление (SF) - это форма радиоактивного распада, которая встречается только в очень тяжелых химические элементы. энергия связи ядра элементов достигает своего максимума при атомном массовом числе около 56; спонтанный распад на более мелкие ядра и несколько изолированных ядерных частиц становится возможным при больших атомных массовых числах.
К 1908 году было известно, что процесс альфа-распада состоит из выброса ядер гелия из распадающегося атома; однако, как и в случае распада кластера, альфа-распад обычно не классифицируется как процесс деления.
Первый обнаруженный процесс ядерного деления был делением, вызванным нейтроны. Поскольку космические лучи производят некоторое количество нейтронов, было трудно различить индуцированные и спонтанные события. Космические лучи можно надежно экранировать толстым слоем камня или воды. Спонтанное деление было обнаружено в 1940 г. советскими физиками Георгием Флёровым и Константином Петржаком в ходе наблюдений за ураном в Московском метрополитене Станция Динамо, 60 метров (200 футов) под землей.
Распад скопления был показан как суперсимметричный процесс спонтанного деления.
Самопроизвольное деление возможно в течение практического времени наблюдения только для атомных масс 232 а.е.м. или более. Это элементы, по крайней мере, такие же тяжелые, как торий-232, у которых период полураспада несколько больше, чем возраст вселенной. Th, U и U являются первичными нуклидами и оставили свидетельства самопроизвольного деления в своих минералах.
Известными элементами, наиболее подверженными спонтанному делению, являются синтетические актиниды с высоким атомным номером и трансактиниды с атомными номерами от 100 и выше.
Для природного тория-232, урана-235 и урана-238 спонтанное деление происходит редко, но в подавляющем большинстве случаев радиоактивного распада вместо этих атомов происходит альфа-распад или бета-распад. Следовательно, спонтанное деление этих изотопов обычно незначительно, за исключением использования точных коэффициентов ветвления при обнаружении радиоактивности образца этих элементов.
Модель жидкой капли приблизительно предсказывает, что спонтанное деление может произойти за время, достаточно короткое, чтобы его можно было наблюдать с помощью существующих методов, когда
где Z - атомный номер, а A - массовое число (например, для урана-235 Z / A = 36). Однако все известные нуклиды, которые подвергаются спонтанному делению в качестве их основной моды распада, не достигают этого значения 47, поскольку модель жидкой капли не очень точна для самых тяжелых известных ядер из-за сильных оболочечных эффектов.
Период полураспада различных нуклидов при спонтанном делении в зависимости от их отношения Z / A. Нуклиды того же элемента помечены красной линией. Зеленая линия показывает верхний предел периода полураспада. Данные взяты из французской Википедии.| Nu-. клид | Период полураспада. (лет) | Деление проб. . на распад (%) | нейтронов на | Спонтанный. период полураспада (лет) | Z / A | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Деление | Грамм-сек | |||||
| . U. | 7,04 · 10 | 2,0 ·10 | 1,86 | 000,0003 | 3,5 · 10 | 36,0 |
| . U. | 4,47 ·10 | 5,4 ·10 | 2,07 | 000,0136 | 8,4 ·10 | 35,6 |
| . Pu. | 24100 | 4.4·10 | 2,16 | 000.022 | 5.5·10 | 37,0 |
| . Pu. | 06569 | 5,0 · 10 | 2,21 | 920 | 1,16 · 10 | 36,8 |
| . Cm. | 08300 | ~74 | 3,31 | 01,6 · 10 | 1,12 · 10 | 36,9 |
| . Cf. | 02,6468 | 3,09 | 3,73 | 02,3 · 10 | 85,7 | 38,1 |
На практике. Pu. неизменно будет содержать определенное количество. Pu. из-за тенденции. Pu. поглощать дополнительный нейтрон во время производства. Высокая частота событий спонтанного деления. Pu. делает его нежелательным загрязнителем. Плутоний оружейного качества содержит не более 7,0%. Pu..
Редко используемая атомная бомба пушечного типа имеет критическое время установки около одной миллисекунды и вероятность деления во время этот временной интервал должен быть небольшим. Следовательно, подходит только. U.. Почти все ядерные бомбы используют какой-либо метод имплозии.
Спонтанное деление может происходить гораздо быстрее, когда ядро атома подвергается супердеформации.
Спонтанное деление дает много тот же результат, что и индуцированное ядерное деление. Однако, как и другие формы радиоактивного распада, это происходит из-за квантового туннелирования без удара нейтрона или другой частицы, как при индуцированном ядерном делении. Самопроизвольное деление высвобождает нейтроны, как и все деления, поэтому при наличии критической массы спонтанное деление может инициировать самоподдерживающуюся цепную реакцию. Радиоизотопы, для которых нельзя пренебречь спонтанным делением, можно использовать в качестве источников нейтронов. Например, для этой цели можно использовать калифорний -252 (период полураспада 2,645 года, коэффициент ветвления SF около 3,1 процентов ). Выделяющиеся нейтроны можно использовать для проверки багажа авиакомпании на предмет скрытых взрывчатых веществ, для измерения содержания влаги в почве шоссе и строительных конструкций или, например, для измерения влажности материалов, хранящихся в силосах.
Пока спонтанное деление приводит к незначительному уменьшению числа ядер, которые могут подвергнуться такому делению, этот процесс можно очень близко аппроксимировать как процесс Пуассона. В этой ситуации для коротких интервалов времени вероятность самопроизвольного деления прямо пропорциональна продолжительности времени.
Спонтанное деление урана-238 и урана-235 действительно оставляет следы повреждений в кристаллической структуре урансодержащих минералов, когда осколки деления проходят сквозь них. Эти следы, или треки деления, являются основой метода радиометрического датирования, называемого датирования треков деления.
LIVEChart of Nuclides - МАГАТЭ с фильтром по спонтанному распаду деления