ATOM YADROSINING BO’LINISHI. BO’LINISHNING ASOSIY QONUNLARI. YADROLAR BO’LINISHINI YADRONING TOMCHI MODELI ASOSIDA TUSHUNTIRISH. BO’LINISH REAKSIYASI MAHSULOTLARI VA ULARNING XOSSALARI. R Е J А : 1. Atom yadrosining bo’linishi . 2. Bo’linish parametrlari. 3. Bo’linish reaksiyasining asosiy qonuniyatlari 4. Bo’linish mahsulotlarining xossalari.

Atom yadrosining bo‘linishi Yadroning bo‘linish tarixi E.Fermi va uning izdoshlarining 1934 yilda uran yadrosini neytronlar bilan bombardimon qilish bo‘yicha o‘tkazgan tajribalaridan boshlanadi. Ular zaryadsiz neytron uchun kulon to‘sigi yo‘qligi sababli ogir yadrolarni neytron bilan bombardimon qilib nishon yadroni neytronlar bilan boyitish bu yadrolar o‘z navbatida radioaktiv bo‘lib  - -yemirilish bilan zaryadini bittaga oshirishi, shu yo‘l bilan davriy sistemada uran elementidan keyin joylashgan transuran elementlari hosil qilish edilar. Haqiqatda esa ular bo‘linish parchalarini (yarim yemirilish davrlari: T 1/2 =13 min., T 1/2 =90 min.) kuzatgan edilar. Ko‘p yillik muntazam izlanishlar olib borib 1939 yili O.Gan (1879-1968), Lize Meytner (1878-1968) va Shtrassman (1902-1980) lar E.Fermi tajribalarini takrorlab, bunday reaksiya natijasida boshlang‘ich yadro o‘zidan ancha yengil elementlarga parchalanishini ko‘rsatdilar. I.Kyuri va P.Savich (1909 y.t.) lar yuqoridagi reaksiyalarda radioaktiv lantanning, O.Gan va Shtrassmanlar radioaktiv bariy elementining hosil bo‘lishini aniqladilar. Bu tajriba natijalarini tahlil qilib, 1939 yilda Meytner va O.Frish (1904-1979) lar neytronlar ta’sirida uran yadrosi ikki bo‘lakka ajralishi kerak, degan fikrga keldilar. Bu fikr keyinchalik tasdiqlandi va bu jarayon yadroning bo‘linishi degan nomni oldi. L.Meytner va Frishlar yadro bo‘linishini tomchi modeliga ko‘ra tushuntirishga xarakat qildi.lar. 1939 yili N.Bor, D.Uiler (1911) bulardan mustaqil Ya.I.Frenkel (1894-1952) lar yadro bo‘li-nish mexanizmini tomchi modeli asosida tushuntirib berdilar. Nishon yadro neytron ta’sirida o‘yg‘ongan holatga o‘tadi va yadro suyuqlik tomchisida kuchli tebranishlar yuzaga keladi. Bunday tebranishlar yadrodagi zaryadlangan protonlar o‘rtasidagi kulon itarishish kuchlari bilan yadroni barqaror holatga qaytaruvchi sirt taranglik kuchlari tufayli vujudga keladi. Darhaqiqat, yadrodagi nuklonlarning harakatlari natijasida, ayniksa, ular tashqaridan neytron yutish yo‘li bilan energiya olganlarida yadro tomchining shakli o‘zgaradi. Tomchi tebranish natijasida shar, ellipsoid yoki boshqa murakkab shaklga kiradi. A b v g d 1-rasm. Tomchi modeliga asosan yadroning bo‘linishi. Agar uyg‘onish energiyasi sirt taranglik energiyasini yengishga yetarli bo‘lmasa, ellipsoid shaklini olgan yadro yana sferik shakliga qaytadi. Lekin, agar yadro uyg‘onish energiyasi yetarli darajada katta bo‘lsa, yadro shakli tebranish natijasida gantel shaklini olishi va

u dastlabki shakliga qaytmasligi mumkin, chunki gantel uchlarida to‘plangan protonlarning o‘zaro elektrostatik itarilish kulon energiyasi yadro tomchisini uzilishiga olib keladi, gantel bo‘laklaridagi sirt kuchlari ham bo‘linishga moyil bo‘ladi. Tomchi modeliga ko‘ra yadro bo‘linish shartini qarab chiqaylik. Yadro bog‘lanish energiyasi uchun Veyszekker formulasidan yadro bog‘lanish energiyasiE = [zm p+(A− z)m n]c2− αA + βА 2/3+γZ 2A−1/3+... (1) Yadro shakli o‘zgarganda bu formuladagi E σ= βA 2/3= 4 πR 2σ sirt taranglik energiyasi va E k= γz 2A−1/3= 3 5 (Ze )2 R protonlarning kulon ta’sir energiyasi o‘zgaradi. Sirt taranglik kuchi yadro shaklini sferik holiga qaytarishga intilsa, protonlarning kulon ta’sir energiyasi yadrodagi protonlar orasidagi masofani ortishiga, ya’ni deformasiyalanishiga sabab bo‘ladi. Demak, yadroni bo‘linishi shu ikki xil energiya yig‘indisiga bog‘liq. Berilgan hajm uchun shar shakli eng kichik sirtga ega. Shuning uchun yadro a shakldan b shaklga o‘tganda (1-rasm) uning sirti ortadi va demak, sirt taranglik energiyasi E  ortadi. Protonlar orasidagi o‘rtacha masofa ortgani uchun kulon ta’sir energiyasi E k kamayadi. Yadroga tashqaridan berilgan o‘yg‘onish energiyasi yetarli bo‘lmasa, ma’lum vaqtdan so‘ng yadro siqiladi. va E  kamayib E k ortadi, natijada yadroda tebranishlar hosil bo‘ladi. Yadroning o‘yg‘onish energiyasi yetarlicha katta bo‘lsa, sirt taranglik kuchi protonlarning kulon ta’sir energiyasini yengishga yetarli bo‘lmaganidan, yadro shakli gantel shaklini olishi mumkin. Bu holda yadrodagi protonlar gantel uchlarida to‘planadi va endi sirt taranglik energiyasi gantel uchlarida to‘plangan yadro suyuqlik materiyasining sferik shaklini olishga «yordamlashadi». Natijada yadro ikki bo‘lakka ajraladi. Kulon itarilish energiyasi E k ning sirt taranglik E  ga nisbati yadro bo‘lina olish qobiliyatining o‘lchami bo‘lib xizmat qiladi. E k yadroning zaryadi Z 2 ga E  esa A-massa soniga proporsional bo‘lganligidan, E k E σ = 3 5 (Ze )2 R 0A 1/3 4 πσ R 0 2A 2/3= 3 e2 20 πR 0 3 Z 2 A ;' (2) Bu formulada turli yadrolar uchun Z 2 /A o‘zgaruvchan ko‘paytmadir. Z 2 /A ortib borishi bilan yadroning bo‘linishi osonlashadi. Shuning uchun Z 2 /A-ni bo‘linish parametri deb ataladi. Deformasiyalanmagan yadrolar uchun yadro to‘la energiyasini, (1)-ifodani quyidagicha yozamiz, E=E’+E k +E  (3)

Bu yerda sirt taranglik energiyasi E  bilan protonlarning kulon energiyasidan (E k ) tashqari hamma boshqa energiyalar yigindisi E’ bilan belgilandi. Agar yadro birmuncha deformasiyalansa sirt taranglik energiyasi oshadi va kulon ta’siri energiyasi birmuncha kamayadi, E’ energiya o‘zgarmay qolaveradi. Shuning uchun yadro energiyasining o‘zgarishi  E, E k va E  energiyalarning o‘zgarishiga bog‘liq:  E=|  E  |–|  E k | (4) Agar  E>0, ya’ni |  E  |>|  E k | bo‘lsa, yadro o‘z holatiga qaytadi,  E<0 bo‘lsa, deformasiya ortaboradi, yadro bo‘linadi. η= |ΔE k| |ΔE σ| = 1 kritik xoldir.  <1 – yadro bo‘linmaydi,  =1 kritik xolat,  >1- yadro so‘zsiz bo‘linadi. Agar yadro tekis zaryadlangan ellipsoid deb qaralsa bo‘linish parametri: η= 1 2 E k E σ (5) Kritik hol uchun bo‘linish parametrini xisoblasak (2), (5) ifodalardan η= 3e2Z 2 2⋅20 πR 0 3σA  =1 deb, Z 2 A = 40 πR 0 3σ 3e2 = 40 ⋅3,14 (1,3 ⋅10 −13 )310 20 erg sm 2sm 3 3(4,8 ⋅10 −10 )2(CGSE )2 =45 bu yerda R 0 =1,3*10 -13 sm, e=4,8*10 -10 CGSE, σ яд= 10 20 erg /sm 2 Demak, kritik xol (Z 2 /A)=45 yaqinlashganda yadro o‘z-o‘zidan bo‘linib ketadi. Yadro bo‘linish parametri Z 2 /A>(Z 2 /A) kr. bo‘lganda u asosiy holatda ham bir onda spontan bo‘linib ketadi. Demak, yadrolar uchun Z ning maksimal qiymati ni (Z 2 /A) kr =45 dan keltirib chiqarish mumkin. U taxminan 110 ga teng. Shuni ham aytish lozimki, tomchi modeli hamma tajriba natijalarini to‘la tushuntirib beraolmaydi. Masalan, yadroning bo‘linish parametri Z 2 /A ning o‘zgarashiga qarab monoton o‘zgaravermaydi, bo‘linish yadrodagi nuklonlarning toq-juftligiga bog‘liq, keyingi vaqtlarda izomer holatdan bo‘linishlar kashf etildi. Bularning hammasi yadrodagi qobiqlarni nuklonlar bilan to‘ldirilish tartibini, ya’ni yadro qobiq modelini e’tiborga olishni talab etadi. Yadro energiyasi va deformasiyalari orasidagi munosabatdan bo‘linish xususiyatlarini tushuntirish mumkin.

1-rasmdan r =0 hol sferik shakldagi o‘yg‘onmagan yadroga mos keladi. Yadro deformasiyalanganda ellipsoid orasidagi masofa yadroning deformasiyalanish parametrini ifodalaydi. Kuchli deformasiyalangan yadro uchun r masofa ortib boradi va r = r kr ,. shar shaklini olgan bo‘liklar bir-biriga tegib turgan xolda ular markazlari orasidagi masofani kursatadi. r = r kr da E = E ( r ) maksimumga erishadi (2-rasm). Yadro energiyasi kichik r larda ortaboradi, r = r kr maksimumga erishadi va r > r kr da yana kamayadi. O‘yg‘ongan yadro energiyasi E A bilan r  dagi bo‘lakchalar energiyasi E=2E A/2* orasidagi farq reaksiya energiyasini beradi. Q= EA− 2EA/2 E akt =E maks -E A – aktivasiya energiyasi deyiladi. 2-rasm. Yadro bo‘linishi uchun tashqaridan aktivasiya energiyasidan kam bo‘lmagan o‘yg‘onish energiyasi E uyg ni berish kerak, natijada energiya ajraladi. Bo‘linishda ajralib chiquvchi energiya E ajr =Q bo‘l -E uyg teng. Neytron ta’sirida uran izotoplarining bo‘linishi. Tabiatda uran asosan ikki izotop aralashmasi sifatida uchraydi: 92 235 U (0,7 % ) va 92 238 U (99 ,3% ) Neytronlar ta’sirida uran yadrosi bo‘linish kesimi izotop turi va neytron energiyasiga bog‘liq ravishda har xil bo‘ladi. Neytronlar energiyasiga qarab quyidagicha toifalarga bo‘linadi: energiyasi 0,025 eV dan 0,5 eV ga qadar bo‘lgan neytronlar issiq neytronlar; 0,5 eV dan 1 keV gacha energiyali neytronlar rezonans neytronlar; 1 keV dan 100 keV gacha energiyali neytronlar oraliq neytronlar; 100 keV dan 14 MeV gacha energiyali neytronlar esa tez neytronlar deb ataladi.