Yadro reaksiyasi: Versiyalar orasidagi farq
Kontent oʻchirildi Kontent qoʻshildi
„Nuclear reaction“ sahifasi tarjima qilib yaratildi |
„Nuclear reaction“ sahifasi tarjima qilib yaratildi |
||
Qator 1:
[[Fayl:Li6-D_Reaction.svg|thumb|351x351px| Yadro reaksiyasining ushbu ramziy ko'rinishida litiy-6 ( <math>{}_3^6\!Li</math>) va [[deyteriy]] (<math>{}_1^2\!H</math>) reaksiyaga kirishib, yuqori darajada qoʻzgʻaluvchan oraliq yadro <math>{}_4^8\!Be</math> hosil
'''Yadro reaksiyasi''' bu [[yadro fizikasi]] va [[Yadro kimyosi|yadro kimyosida]] ikki [[Atom yadrosi|yadro]] yoki yadro va tashqi subatomik zarrachalar to'qnashib, bir yoki bir nechta yangi nuklid hosil qilish jarayonidir. Shunday qilib, yadro reaksiyasi kamida bitta nuklidning boshqa nuklidga aylanishiga olib kelishi kerak. Agar yadro boshqa yadro yoki zarracha bilan o'zaro ta'sir qilib va ular hech bir nuklidning tabiatini o'zgartirmasdan ajralib chiqsa, bu jarayon yadro reaksiyasi emas, balki yadro sochilishining bir turi deb ataladi.
Qator 24:
<math>{}_3^6\!Li + {}_1^2\!H \longrightarrow 2 {}_2^4\!He</math>
Yuqoridagi uslubdagi to'liq tenglamalardan foydalanish o'rniga, ko'p hollarda yadro reaksiyalarini tasvirlash uchun ixcham formulalardan foydalaniladi. <math>A(b,c)D</math> ko'rinishidagi bu formula <math>c+D</math>ni hosil qiluvchi <math>A+b</math>ga teng. Odatda yengil zarralarni ko'pincha <math>p</math> proton uchun, <math>n</math> neytron uchun, [[Deyteriy|deytron]] uchun, <math>\alpha</math> [[Alfa-zarralar|alfa zarracha yoki]] geliy-4,
{{Kitob manbasi |last=Tilley |first=R. J. D. |year=2004 |title=Understanding Solids: The Science of Materials |url=https://books.google.com/books?id=ZVgOLCXNoMoC&pg=PA495 |page=495 |publisher=[[John Wiley and Sons]] |isbn=0-470-85275-5}}</ref>
== Energiya saqlash ==
Reaksiya jarayonida [[kinetik energiya]] ajralib chiqishi ([[Kimyoviy reaksiya|ekzotermik reaksiya]]) mumkin yoki reaksiya sodir boʻlishi uchun kinetik energiya
* alohida yadrolarning tinchlikdagi massalarining yig'indisi <math>=6,015 + 2,014 =8,0294 m.a.b.</math>;
Qator 36:
Yadro reaksiyasida umumiy [[Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni|(nisbiy) energiya saqlanadi]]. Shuning uchun "yo'qotilgan" tinchlikdagi massa reaksiyada chiqariladigan kinetik energiya shaklida yana paydo bo'lishi kerak. Uning manbai yadroviy bog'lanish energiyasidir. Eynshteynning ''E'' [[Massa-energiya ekvivalenti|massa-energiya ekvivalentlik]] formulasidan <math>E = mc^2</math> foydalanib, chiqarilgan energiya miqdorini aniqlash mumkin. Bizga birinchi navbatda bitta [[Massaning atom birligi|massa atom birligining]] energiya ekvivalenti kerak bo'ladi:
: <math>1m.a.b.c^2 = (1,66054 \times 10^{-27} kg) \times (2,99792 \times 10^{8})^2 = 1,49242 \times 10^{-10} kg(m/s)^2 = 1,49242 \times 10^{-10} J (joul) \times (1 MeV/1,60218 \times 10^{-19}J) = 931,49 MeV</math>
: shuning uchun <math>1 m.a.b. c^2 = 931,49 MeV</math>.
Demak, chiqarilgan energiya <math>0,0238 \times 931 MeV = 22,2 MeV</math> ni tashkil qiladi.
Boshqa ko'rinishda ifodalaydigan bo'lsak: massa 0,3% ga kamayadi, bu <math>270 TJ/kg </math> dan <math>90 PJ/kg </math> <math>0,3\%</math> ga to'g'ri keladi.
Bu yadroviy reaksiya uchun katta miqdordagi energiya. He-4 yadrosi "[[Sehrli yadrolar|ikki karra sehrli"]] hisoblanadi, chunkienergiya miqdori juda yuqori, geliy-4 yadrosining bir [[Nuklonlar|nuklonga]] bog'lanish energiyasi noodatiy tarzda juda yuqori. (He-4 yadrosi g'ayrioddiy barqaror va geliy atomi inertligi sabab chambarchas bog'langan. He-4dagi har bir proton va neytron juftligi geliy atomidagi elektronlar juftligi to'ldirilgan '''1s''' [[Atom orbitali|elektron orbitalni]] egallagani kabi to'ldirilgan '''1s''' [[Yadro qobiq modeli|yadro orbitalini]] egallaydi). Binobarin, alfa zarrachalari yadro reaksiyalarining odatda o'ng tomonida paydo bo'ladi.
Yadro reaksiyasi natijasida ajralib chiqadigan energiya asosan uchta usuldan birida paydo bo'lishi mumkin:
* mahsulot zarralarining kinetik energiyasi (zaryadlangan yadro reaksiyasi mahsulotlarining kinetik energiyasining ulushi bevosita elektrostatik energiyaga aylanishi mumkin); <ref>{{Cite journal|last=Shinn|first1=E.|last2=Et.|first2=al.|title=Nuclear energy conversion with stacks of graphene nanocapacitors|journal=Complexity|date=2013|volume=18|issue=3|pages=24–27|doi=10.1002/cplx.21427|bibcode=2013Cmplx..18c..24S}}</ref>
* [[Gamma-nurlanish|gamma nurlari]] deb ataladigan juda yuqori energiyali [[Foton|fotonlarning]] emissiyasi;
* ba'zi energiyalar yadroda metastabil energiya darajasi sifatida saqlanib qolishi mumkin.
Mahsulot yadrosi metastabil bo'lsa, bu uning atom raqami yoniga yulduzcha ("*") qo'yish orqali ko'rsatiladi. Bu energiya oxir-oqibat [[Radioaktiv parchalanish|yadroviy parchalanish]] orqali chiqariladi.
Kichik miqdordagi energiya [[rentgen nurlari]] shaklida ham paydo bo'lishi mumkin. Umuman olganda, mahsulot yadrosi boshqa atom soniga ega va shuning sababli [[Ion asboblar|elektron qobig'ining]] konfiguratsiyasi noto'g'ri. Elektronlar o'zlarini qayta tartiblab va pastroq energiya darajasiga tushganda, ichki o'tish rentgen nurlari (aniq belgilangan emissiya chiziqlari bo'lgan rentgen nurlari) chiqarilishi mumkin.
== Q-qiymati va energiya balansi ==
Kimyoviy tenglamaga o'xshash tarzda reaksiya tenglamasini yozishda, qo'shimcha ravishda o'ng tomonda reaksiya energiyasini ko'rsatish mumkin:
: Nishon yadro + zarralar oqimi → Natijaviy yadro + ejeksiya + ''Q.''
Yuqorida muhokama qilingan holat uchun reaksiya energiyasi allaqachon <math>Q = 22,2 MeV</math> ekanligi hisoblangan. Demak:
<math>
{}_3^6\!Li + {}_1^2\!H \longrightarrow 2 {}_2^4\!He + 22,2 MeV</math>
Reaksiya energiyasi ("Q-qiymati") ekzotermik reaksiyalar uchun musbat va endotermik reaksiyalar uchun manfiy, bu [[Kimyo|kimyo fanidagi]] huddi shunday ifodaga qarama-qarshidir. Bir tomondan, bu oxirgi va boshlang'ich nuqtalardagi kinetik energiyalar yig'indisi o'rtasidagi farq. Ammo boshqa tomondan, bu boshlang'ich va oxirgi nuqtalardagi yadroning tinchlikdagi massalari o'rtasidagi farqdir (shu tarzda biz yuqorida Q-qiymatini hisoblab chiqdik).
== Reaksiya tezligi ==
Agar reaksiya tenglamasi muvozanatda bo'lsa, bu reaksiya haqiqatan ham sodir bo'layotganini bildirmaydi. Reaksiyalarning sodir bo'lish tezligi tushayotgan zarrachalarning energiyasi va oqimiga, shuningdek, reaksiyaning effektiv kesimiga bog'liq. Yadro astrofizika qo'shma instituti tomonidan yuritiladigan REACLIB ma'lumotlar bazasi reaksiya tezligining katta ma'lumotlar bazasiga misol bo'la oladi.
== Zaryadlangan va zaryadlanmagan zarralar ==
Reaksiyaning dastlabki to'qnashuvida zarralarga qisqa masofadagi [[Kuchli o'zaro ta'sir|kuchli kuch]] ta'sir qilishi uchun zarralar yetarlicha yaqinlashishlari kerak. Ko'pgina yadro zarralari musbat zaryadlanganligi sababli, ular reaksiya boshlanishidan avval sezilarli [[Elektrostatika|elektrostatik itarilishni]] yengishlari kerakligini anglatadi. Hattoki, nishon-yadro neytral [[Atom|atomning]] bir qismi bo'lsa ham, boshqa zarracha [[Atom orbitali|elektron bulut]] chegarasidan ancha uzoqqa kirib, musbat zaryadlangan yadroga ko'proq yaqinlashishi kerak. Shunday qilib, bunday zarralar yuqori energiyaga oldindan tezlashtirilishi kerak, masalan:
* [[Zarracha tezlatgichi|zarracha tezlatgichlari]] ;
* [[Radioaktiv parchalanish|yadroviy parchalanish]] (bu yerda asosiy qiziqish alfa zarralariga qaratilgan , chunki beta va gamma nurlari yadroviy reaksiyalarda kamdan-kam ishtirok etadi);
* [[Termoyadroviy reaksiya|termoyadroviy]] reaksiyalarni keltirib chiqaruvchi millionlab darajalardagi juda yuqori haroratlar;
* kosmik nurlar .
Shuningdek, itarish kuchi ikki zaryadning mahsulotiga proporsional bo'lganligi sababli, og'ir yadrolar orasidagi reaksiyalar og'ir kam uchraydi va og'ir va yengil yadrolar orasidagi reaksiyalarga qaraganda yuqori boshlang'ich energiya talab qiladi; ikkita yengil yadrolar orasidagi reaksiyalar esa eng keng tarqalgan.
Boshqa tomondan, [[Neytron|neytronlar]] itarishni keltirib chiqaradigan elektr zaryadiga ega emas va juda past energiyalarda ham yadro reaksiyasini keltirib chiqarishga qodir. Darhaqiqat, zarrachalarning juda past energiyalarida (aytaylik, xona haroratidagi termal muvozanatga to'g'ri keladi) neytronning [[De Broyl toʻlqini|de-Broyl to'lqin uzunligi]] sezilarli darajada oshadi, bu uning ishtirok etgan yadrolarning rezonanslariga yaqin energiyalarda tutilish kesimini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Shunday qilib, past energiyali neytronlar yuqori energiyali neytronlarga qaraganda ko'proq reaktiv bo'lishi ''mumkin.''
== Ma'lum turlari ==
Mumkin bo'lgan yadroviy reaksiyalar soni juda ko'p bo'lsa-da, eng ko'p tarqalgan yoki boshqa e'tiborga loyiq bo'lgan bir nechta turlari mavjud. Quyida ba'zi misollar berilgan:
* Sintez reaksiyalar -ikkita yengil yadro qo'shilib, og'irroq yadro hosil qiladi, keyinchalik qo'shimcha zarrachalar (odatda protonlar yoki neytronlar) chiqariladi.
* Parchalash - yadroga bir nechta kichik bo'laklarni urib tushirish yoki uni ko'plab bo'laklarga bo'lish uchun yetarli energiya va impulsga ega bo'lgan zarracha uriladi.
* Induksiyalangan gamma emissiyasi yadroviy qo'zg'alish holatlarini yaratish va yo'q qilishda faqat fotonlar ishtirok etgan sinfga tegishli.
* [[Yadroning boʻlinishi|Bo'linish]] reaksiyalari - juda og'ir yadro qo'shimcha yengil zarralarini (odatda neytronlarni) yutgandan so'ng, ikki yoki ba'zan uchta bo'lakka bo'linadi. Bu induksiyalangan yadro reaktsiyasi. Neytron yordamisiz sodir bo'ladigan o'z-o'zidan bo'linish odatda yadro reaksiyasi hisoblanmaydi. Ko'pincha, bu ''induksiyalangan'' yadro reaksiyasi emas.
=== To'g'ridan-to'g'ri reaksiyalar ===
Oraliq energetik zarralar oqimi energiyani uzatadi yoki yadro nuklonlarini juda katta tezlikda (<math>
10^{-21}</math> soniya) oladi yoki yo'qotadi. Energiya va impulsning uzatilishi nisbatan kichikdir. Bular, ayniqsa, eksperimental yadro fizikasida foydalidir, chunki reaksiya mexanizmlari ko'pincha nishon-yadro tuzilishini tekshirish uchun yetarli aniqlik bilan hisoblash uchun yetarlicha sodda.
==== Noelastik sochilish ====
{{Asosiy|Inelastic scattering}}
Faqat energiya va impuls uzatiladi.
* <math>
(p,p')</math> yadroviy holatlar orasidagi farqlarni tekshiradi.
* <math>
(\alpha,\alpha')</math> yadro yuzasining shakli va o'lchamlarini o'lchaydi. Yadroga urilgan <math>
\alpha</math> zarrachalar kuchliroq reaksiyaga kirishgani uchun elastik va sayoz noelastik <math>
\alpha</math> sochilishlar kichik qora jismdan sochilgan yorug'lik kabi nishonlarning shakli va o'lchamlariga sezgir.
* <math>
(e,e')</math> ichki strukturalarni tekshirish uchun foydalidir. Elektronlar proton va neytronlarga qaraganda kamroq o'zaro ta'sirga ega bo'lganlari sababli, ular nishonlarning markazlariga yetib boradilar va yadrodan o'tish davomida ularning [[Toʻlqin funksiyasi|to'lqin funksiyalari]] kamroq buziladi.
==== Zaryad almashish reaksiyalari ====
Energiya va zaryad zarralar oqimi va nishon o'rtasida uzatiladi. Quyida bunday reaksiyalarga ba'zi misollar berilgan:
* <math>
(p,n)</math>
* <math>
({}^3He, t)</math>
==== Nuklonlarni o;tkazish reaksiyalari ====
Odatda, o'rtacha past energiyada bir yoki bir nechta nuklonlar nuqtaviy zarralar va nishon o'rtasida o'tkaziladi. Ular yadrolarning tashqi [[Yadro qobiq modeli|qobiq]] tuzilishini o'rganishda foydalidir. zarraar oqimidan nishonga o'tish reaksiyalari sodir bo'lishi mumkin; parchalanish reaksiyalari yoki nishondan zarralar oqimigacha; qamrash reaksiyalari.
* <math>
(\alpha,n)</math> va <math>
(\alpha, p)</math> reaksiyalar. Eng birinchi o'rganilgan yadro reaksiyalarining ba'zilari bu [[Alfa-parchalanish|alfa parchalanishi]] natijasida nishon-yadrodan nuklonni urib yuborishidan hosil bo'lgan alfa zarrachasini o'z ichiga oladi.
* <math>
(d,n)</math> va <math>
(d,p)</math> reaksiyalar. [[Deyteriy|Deytron]] dastasi nishonga tegadi; nishon-yadrolar deytrondan neytron yoki protonni yutadi. Deytron shunchalik erkin bog'langanki, bu proton yoki neytron qamrash bilan deyarli bir xil. Qo'shimcha neytronlarning sekinroqsochilishiga olib keluvchi murakkab yadro hosil bo'lishi mumkin. <math>
(d,n)</math> reaksiyalar energetik neytronlarni hosil qilish uchun ishlatiladi.
* G'alati almashinuv reaksiyasi <math>
(K,\pi)</math> giperyadrolarni o'rganish uchun ishlatilgan.
* 1917-yilda Rezerford tomonidan amalga oshirilgan <math>^{14}N(\alpha,p)^{17}O</math> reaksiyasi (1919-yilda xabar qilingan) odatda birinchi yadroviy transmutatsiya tajribasi sifatida qaraladi.
==== Neytronlar bilan reaksiyalar ====
{| class="wikitable" style="float:right;"
!
! → T
! → <nowiki><sup id="mwAX0">7</sup></nowiki> Li
! → <nowiki><sup id="mwAYA">14</sup></nowiki> C
!
!
|-
|
| <nowiki><sup id="mwAYk">6</sup></nowiki> Li + n → T + ''a''
| [[Bor (unsur)|<sup>10</sup> B]] + n → <sup>7</sup> Li + ''a''
| <sup>17</sup> O + n → <sup>14</sup> C + ''a''
| <sup>21</sup> Ne + n → <sup>18</sup> O + a
| <sup>37</sup> Ar + n → <sup>34</sup> S + ''a''
|-
|
| [[Geliy-3|<sup>3</sup> He]] + n → T + p
| <sup>7</sup> Be + n → <sup>7</sup> Li + p
| <nowiki><sup id="mwAac">14</sup></nowiki> N + n → <sup>14</sup> C + p
| <sup>22</sup> Na + n → <sup>22</sup> Ne + p
|
|-
|
| [[Deyteriy|<sup>2</sup> H]] + n → T + ''g''
| bgcolor="lightgrey" |
| <sup>13</sup> C + n → <sup>14</sup> C + ''g''
|
|
|}
[[Neytron|Neytronlar]] bilan reaksiyalar [[Atom reaktori|yadroviy reaktorlar]] va [[Yadro quroli|yadroviy qurollarda]] muhim ahamiyatga ega. Eng yaxshi ma'lum bo'lgan neytron reaksiyalari neytronning sochilishi , neytron qamrash va [[Yadroning boʻlinishi|yadro bo'linishi]] bo'lsa, ba'zi yengil yadrolar (ayniqsa , toq-toq yadrolar ) uchun eng ko'p ehtimol bilan termal neytronli reaksiya uzatish reaksiyasidir:
Ba'zi reaksiyalar faqat tez neytronlar bilangina imkoni mavjud:
* <math>(n,2n)</math> reaksiyalar toriy siklida oz miqdorda protaktiniy-231 va uran-232 hosil qiladi, aks holda ular nisbatan yuqori radioaktiv [[Aktinoidlar|aktinid]] mahsulotlaridan xoli bo'ladi.
* <math>^{9}Be + n \longrightarrow 2\alpha + 2n</math> [[Yadro quroli|yadroviy qurolning]] [[berilliy]] neytron reflektorida ba'zi qo'shimcha neytronlarni qo'shishi mumkin.
* <math>^{7}Li + n\longrightarrow 2\alpha + 2n</math> Bravo, Romeo va Yanki portilatishlari Qo'shma Shtatlar tomonidan o'tkazilgan eng kuchli rentabellikga ega uchta yadroviy sinov bo'lgan " Qal'a" operatsiyasi vaqtida o'tkazildi.
=== Kampound yadro reaksiyalari ===
Past energiyali zarralar oqimi yutiladi yoki yuqori energiyali zarracha to'liq bog'lanish uchun juda ko'p energiyasini qoldirgan holda, energiyani yadroga uzatadi. Taxminan <math>10^{-19}</math> soniya oralig'ida zarralar, odatda neytronlar "qaynatiladi". Ya'ni, o'zaro tortishishdan qochish uchun bir neytronda yetarli energiya to'planguncha u birga bo'ladi. Qo'zg'atilgan kvazi bog'langan yadro kompaund '''yadro''' deyiladi.
* Kam energiya <math>(e,e'xn)</math>, <math>(\gamma, xn)</math> (<math>xn</math> - bir yoki bir nechta neytronlarni ekanligini bildiradi), bu yerda gamma yoki virtual gamma energiyasi gigant dipol rezonansiga yaqin. Bu [[Zarracha tezlatgichi|elektron tezlatgichlar]] atrofida [[Radiatsiyaviy himoya|radiatsiya himoyasi]] zarurligini oshiradi.
== Yana qarang ==
<div class="div-col">
* [[Acoplanarity|Akoplanarlik]]
* [[Atomic mass|Atom massasi]]
* [[Atomic nucleus|Atom yadrosi]]
* [[Atomic number|Atom raqami]]
* [[CNO cycle|CNO aylanishi]]
* [[Nuclear chain reaction|Yadro zanjir reaksiyasi]]
* [[Oppenheimer–Phillips process|Oppengeymer-Filips jarayoni]]
* [[Nuclear Power|Atom energiyasi]]
</div>
== Foydalanilgan adabiyotar ro'yxati ==
<references group="" responsive="0"></references>
== Manbalar ==
| |||