тройное деление ядер

ТРОЙНОЕ ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР -особый вид деления ядер, когда образование 2 осколков сопровождается вылетом лёгкой заряж. частицы. В подавляющем большинстве случаев это длиннопробежная a-частица со ср. энергией примерно в 3 раза большей, чем в случае альфа-распада тяжёлых ядер. Впервые Т. д. я. было обнаружено в сер. 40-х гг. с помощью ядерных фотографических эмульсий. В дальнейшем Т. д. я. обнаружено при спонтанном делении, делении под действием тепловых нейтронов и частиц низких энергий для ядер в области от Th до Fm.

Вероятность Т. д. я. мала и составляет десятые доли % от вероятности Р обычного деления. Зависимость вероятности Т. д. я. относительно полной вероятности деления от нуклонного состава делящегося ядра приближённо описывается ф-лой Здесь А - массовое число делящегося ядра, Z - число протонов в ядре (рис. 1).

Рис. 1. Относительная вероятность образования лёгкой заряженной частицы при спонтанном делении ядер ²⁴⁴Pu, ²⁴² Pu, ²⁴⁰ Pu, ²⁴⁴Сm, ²⁴²Cm, ²⁵²Cf, ²⁵⁰Cf, ²⁵⁷Fm, ²⁵⁶Fm ( крестики) и при делении под действием тепловых нейтронов ядер ²²⁹Th, ²³¹Pa, ²³⁵U, ²³³U. ²³⁷Np, ²⁴¹Pu, ²³⁹Pu, ²⁴³Am, ²⁴¹Am (точки).

Выделяющаяся при Т. д. я. энергия распределяется между осколками, лёгкой заряж. частицей, мгновенными нейтронами и g-квантами. Кол-во испускаемых нейтронов и g-квантов (в среднем) и ср. кинетич. энергия осколков при Т. д. я. меньше, чем при двойном. Ср. величина энерговыделения при Т. д. я. также меньше (напр., при спонтанном делении ²⁵²Cf примерно на 4 МэВ). Наиб. вероятен вылет лёгкой частицы в направлении, перпендикулярном линии разлёта осколков. Это означает, что в угл. распределении лёгких частиц относительно линии разлёта осколков можно выделить гл. компоненту в перпендикулярном направлении (э к в а т о р и а л ь н а я э м и с с и я) и слабую компоненту в направлении разлёта осколков (п о л я р н а я э м и с с и я). Ср. кинетич. энергия a-частиц 16 МэВ и почти не зависит от нуклонного состава делящегося ядра. Свойства кинематич. распределений осколков и лёгкой частицы при Т. д. я. указывают на то, что лёгкая частица образуется одновременно (в пределах временного интервала ~10^-21 с) с обособлением осколков на последней стадии деления. Кулоновское поле двух близко расположенных осколков действует как электростатич. линза, фокусирующая частицу в направлении, перпендикулярном линии разлёта осколков. Массовое распределение осколков при Т. д. я. близко к распределению при двойном делении с учётом поправки на массу лёгкой частицы.

При Т. д. я. образуется широкий спектр по массе и заряду лёгких частиц - от ядер водорода до ядер кислорода, а иногда и более тяжёлых частиц (рис. 2). Массовое и зарядовое распределения лёгких частиц примерно одинаковы при Т. д. я. трансурановых элементов, но с увеличением Z²/А (параметр делимости) делящегося ядра относит. вероятность образования более массивных частиц возрастает. Т. д. я. является осн. источником образования трития в ядерных реакторах. При делении ядер ²³⁵U под действием тепловых нейтронов одно ядро ³Н образуется примерно на 10⁴ актов деления. Вероятность образования зеркального ядра ³Не на неск. порядков ниже и находится на уровне возможности эксперим. обнаружения.

Рис. 2. Выходы лёгких заряженных частиц при делении ядра ²³⁵U под действием тепловых нейтронов; A_л.ч.- массовое число лёгкой частицы.

Теоретич. описание Т. д. я. основывается на полуклас-сич. ядерных моделях. Анализ характеристик Т. д. я. показывает, что эволюция делящегося ядра при Т. д. я. и обычном делении идёт по одному и тому же каналу, но на последней стадии происходит фрагментация перетяжки между осколками и лёгкая частица формируется из ядерного вещества, находящегося в области перекрытия осколков. Вероятность Т. д. я. определяется параметрами делящегося ядра вблизи точки разрыва и локальными свойствами ядерного вещества в области перетяжки. Осколки и лёгкая частица образуют тройную ядерную систему, динамика распада к-рой определяется действием ядерных и кулоновских сил. По характеристикам лёгкой частицы можно восстановить условия в точке разрыва. Такая обратная задача решалась с помощью моделирования движения 3 тел на основе ур-ний классич. механики со случайной выборкой нач. условий (траекторные расчёты).

Лит.: Перфилов Н. А., Романов Ю. Ф., Соловьева З. И., Деление тяжелых ядер с испусканием длиннопробежных a-частиц, "УФН", 1960, т. 71, в. 3, с. 471: Рубченя В. А., Явшиц С. Г., Тройное деление тяжелых ядер, "Природа", 1991, № 5, с. 28; Rub-chenya V. A., Yavshits S. G., Dynamic treatment of ternary fission, "Z. Phys.", Sec. A, 1988, Bd 329, S. 213; Рощин А. С., Рубченя В. А., Явшиц С. Г., Траекторные расчеты тройного деления ядер, "Ядерная физика", 1994, т. 57, № 6, с. 974. В. А. Рубченя.

   <<      Предметный указатель      >>