Как известно [Курс теоретической физики, В.в. Мултановский, М., 1988 г.] для частиц величины энергии и импульса связаны соотношением:
Е = c ∙ (р2 + m2∙c2)1/2
где с – скорость света; m - масса частицы; р – импульс частицы;
Для покоящейся частицы р = 0, Е0 = m c2;
Исключим массу, как характеристику ячейки.
Вместо нее возьмем величину Еп / с2 (так как m = Eп / с2 );
где Еп – энергия покоя ячейки;
тогда можно записать:
Е = ((с∙р)2 + (Еп)2)1/2
А теперь введем новую величину – кинетический вектор Ек . Это, по существу, импульс ячейки с размерностью энергии. Тогда значение полной энергии выразиться формулой:
Е = ((Ек)2 + (Еп)2)1/2
Интегральными параметрами ячейки ПМ примем кинетический вектор Ек (обобщенный импульс ячейки) и скалярную величину – полную энергию Е, имеющую всегда положительное значение.
Когда две и более частиц как-то взаимодействуют между собой – происходит перераспределение их основных энергетических параметров. Но в сумме их полная энергия меняться не должна. Ядро атома является как бы обособленной интегральной системой, имеющей свои значения кинетического вектора и полной энергии. Если при слиянии ядра с внешним нуклоном энергия системы меняется, то мы должны проследить перераспределение вышеназванных параметров. Обычно полная энергия новой укрупненной системы меньше исходных компонентов. Одним из решения «уравновешивания» системы является образование гамма-кванта с энергией этой разницы. Но что такое гамма-квант? Меня не интересует суть и особенности этой частицы. Это частица с нулевой энергией покоя. В ней кинетический вектор в точности равен полной ее энергии. И это главное. По существу мы часть полной энергии новой ядерной системы превратили в кинетический вектор (имеющий, кстати, размерность энергии) этого самого гамма-кванта. Но если подобное превращение возможно, то почему бы не предположить, что само новое ядро может получить прибавку этого самого кинетического вектора? И именно на ту же самую величину. Я ведь не утверждаю, что гамма-квантов не образуется. Просто, как говориться, возможны варианты.
А теперь давайте порассуждаем об известной реакции деления тяжелого ядра урана. Не будем вникать в сложные преобразования изотопов в процессе ядерных реакций этого элемента (не думайте, что я о них ничего не слышал). Меня интересует более общие обстоятельства. Почему эффективно дробит тяжелое ядро именно «тепловой» нейтрон? Его энергия в среднем равна 1 эВ. Скорость нейтрона при такой энергии – примерно 14 км/с. По здравому рассуждению более быстрый нейтрон должен был бы дробить куда эффективнее. Мне будут говорить о т. н. резонансных захватах, которые выявили (кстати) чисто экспериментально и подвели под это дело квантово-механические расчеты, подобрав надлежащие для этого коэффициенты и граничные условия. Я называю это «приложением математического лекала» под уже установленные опытом факты. А не пробовали ли вы поупражняться в математике иначе? Быстро летящий нейтрон просто проскочит мимо ядра, даже не успев войти в сферу его взаимодействия. Зато медленно летящий имеет куда больше шансов войти во взаимодействие с ядрами, находящимися (вместе со своими атомами) в тепловом движении. Я понимаю, что строго промоделировать данную ситуацию и вычислить зависимость такой вероятности от скорости – крайне сложная математическая задача. Но если постараться упростить задачу, ввести эмпирические коэффициенты и подогнать под имеющиеся наблюдения, то думаю получится. Интуитивно же вполне ясно, что шансы на сближение у медленно летящих нейтронов выше. А это – именно то, что нужно! Не надо ничего дробить. Достаточно нейтрону просто войти в новую систему. Энергия связи вновь образовавшейся системы уменьшится примерно на 7,6 МэВ. И если исходить из возможности прямого преобразования излишка в кинетический вектор потяжелевшего ядра, то добавка его скорости составит примерно около 80 км/с. Заметьте, это ведь не нейтрон, а частица в более чем 200 раз тяжелее. Уж ей то «раздробить» первое попавшее на пути ядро куда легче. Но и этого не требуется! Дело ведь совершенно не в скорости, а в вероятности сближения. Достаточно лишь сблизиться с аналогичным ядром. Но новой сверхтяжелой системы никак не получится. Вот тут-то и возникают условия для переформирования атомных систем. И в силу особенностей энергетической устойчивости выгоднее получить четыре средних по размеру ядра, чем одно или два тяжелых. А далее – выделение дополнительной – уже более солидной энергии. Часть ее перейдет в гамма-кванты, часть – в лишние нейтроны, а часть, увы, вновь-таки в кинетическую энергию «осколков».
И, снова-таки, что нейтрон, что ядро, для эффективного взаимодействия с другими ядрами не должны иметь слишком высокой скорости. То есть – любые «осколки» необходимо замедлить. Если уж в графите или тяжелой воде эффективно тормозятся нейтроны, то и атомные ядра там будут тормозится. А все это, в том числе и поглощение гамма-квантов, в конечном итоге приводит к разогреву активной зоны.
Как видите, качественно я вполне сносно все объяснил. И если посмотреть с этой колокольни на разогрев никеля в «реакторной зоне» установки Росси, то там ведь может преобладать именно вариант прямого преобразования энергии в кинетическую энергию ядер. Секрет дополнительных добавок в системе Росси может крыться именно в замедлителях разгоняющихся прореагировавших атомов.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать