Мир вокруг нас - "Этэрнус" - Страница 44

Рис. 192

В целом, ядро тория-230 получается из ядра тория-228, путём прибавления нейтронов, указанных на рис. 193. В результате, происходит переход протонов из дальней части ядра, для более эффективного связывания этих нейтронов, и нейтронов, расположенных напротив их (при этом образуется кластер трития (рис. 192)).

Рис. 193

Такая структура ядра — как раз соответствует кластерному распаду данного ядра с испусканием кластеров более тяжёлого элемента, неона (а не кислорода), см. табл. 55 и рис. 194.

Рис. 194

Наконец, рассмотрим наиболее стабильный изотоп тория, торий-232, имеющий время полураспада 1,4×10¹⁰ лет (самое высокое среди всех изотопов элементов, расположенных за свинцом). Время жизни тория-232 — несколько превышает возраст окружающего Мира (примерно 1,38×10¹⁰ лет), т. о. этот изотоп является практически стабильным. Возможное строение этого ядра — показано на рис. 192.

Далее: Благодаря представлению о слабых местах в ядре, можно подойти к пониманию и такого канала распада, как спонтанное деление, которое также свойственно в т. ч. ядрам тория (см. табл. 55).

При спонтанном делении, исходное ядро — разделяется на две части, но в отличие от кластерного распада, меньшая из частей — много более массивна. (При этом вылетает ещё некоторое количество «лишних» нейтронов, в т. ч. могущих запускать цепную реакцию, уже индуцированного, деления других ядер).

При спонтанном и индуцированном делении ядер — выделяется самая большая энергия, в сравнении с другими видами распада, т. к. дочерние ядра — имеют значительно большую энергию связи + состоят из большого числа нуклонов.

В качестве конкретного примера этого канала распада, рассмотрим индуцированное деление ядра урана-235, — изотопа элемента, следующего за торием (табл. 50):

Экспериментально установлено, что при бомбардировке т. н. тепловыми (= низкоэнергетичными) нейтронами, ядро урана-235 — легко претерпевает деление на ядра более лёгких элементов, чаще всего — ксенона и стронция, чуть реже — теллура и циркония [30]. Ещё реже — образуются пары различных соседних (к вышеназванным элементам), чётных или нечётных, элементов таблицы Менделеева.

На рис. 195 — показан вероятный механизм (индуцированного) деления ядра урана-235 (для удобства, вместо урана-235, представлено ядро образующегося, при поглощении нейтрона, урана-236 (чётного изотопа)). Видно, что разделение может происходить в одном из слабых мест, по аналогии с механизмом кластерного распада.

Рис. 195

Далее можно учесть возможность перетекания (перехода) протонов уже сформировавшихся кластеров (например, Xe и Sr) — на периферию ядра (что делает более эффективным электрическое отталкивание частей ядра, и уменьшает их сильное взаимодействие (образуется нейтронная перемычка, которая далее разрывается)).

В целом, чёткой границы между спонтанным делением, кластерным распадом и альфа-распадом — нет (в т. ч. по механизму (для альфа-распада, механизм рассматривался на примере ⁸Be, но подробнее о нём — ещё поговорим, позже)).

Далее: В продолжение рассмотрения строения ядер самых тяжёлых элементов таблицы Менделеева — рассмотрим наиболее энерговыгодные изотопы элементов, следующих за ураном (т. н. трансурановых элементов (см. табл. 50)).

Характерной особенностью трансурановых элементов — является практически полное отсутствие запасов данных элементов на Земле, т. к. их изотопы, имея очень малые времена полураспада, по сравнению с временем существования Земли [8], уже успели полностью или почти полностью распасться.

На рис. 196 — показано строение ядер наиболее энерговыгодных изотопов плутония (см. табл. 57), — первого (чётного) трансуранового элемента. На рис. видно, что нейтроны в данных изотопах — связаны непосредственно (и выгодно), или в составе мостов, что соответствует максимальной энергии связи, точно так же, как это имело место и рассматривалось ранее на примере более лёгких элементов (начиная с изотопов свинца).

Рис. 196

Таблица 57 ^[18]

Изотопы плутония, с наибольшей энергией связи, и известные смежные к ним

Далее: Изотопы с наибольшей энергией связи, следующего трансуранового элемента, кюрия (см. табл. 58) — показаны на рис. 197. Наибольшая энергетическая выгода, у изотопов этого элемента, как и у предыдущего — размазана среди нескольких изотопов, очень близких по энергии. В строении ядер этих изотопов — проявляются, опять же, рассмотренные ранее, закономерности, т. е. наибольшая энергия связи ядер, обладающих непосредственной и выгодной, и в составе мостов, связью нейтронов.

Таблица 58 ^[18]

Изотопы кюрия, с наибольшей энергией связи, и известные смежные к ним

Примечание: # — данные, полученные из трендов (не экспериментальные данные)

Рис. 197

Из последнего — следует, что способность периферийных областей в ядре, связывать нейтроны — не растёт (или почти не растёт) с увеличением массы ядра. Это как раз соответствует природе ядерных (мезонных) взаимодействий, как короткодействующих сил. Иными словами, ядро сохраняет целостность лишь благодаря скелету из альфа-частиц (и нейтронным мостам), а не из-за непосредственного взаимодействия нуклонов одного конца ядра с противоположным.

В итоге, из-за короткодействия сил, связывающих нуклоны, и практического отсутствия роста этих сил с увеличением числа нуклонов, электрическое отталкивание протонов, накапливаясь — становится в ядрах тяжёлых элементов, сравнимым, по эффективности, с сильным взаимодействием, поэтому тяжёлые ядра оказываются нестабильными (радиоактивными), в т. ч. обретают способность к спонтанному делению, или всё более ускоренному альфа-распаду.

Далее: Из неизменности и предсказуемости строения наиболее энерговыгодных изотопов — легко выяснить строение соответствующих (наиболее энерговыгодных) ядер и гораздо более тяжёлых элементов, имеющихся в таблице Менделеева.

Но рассмотрим, сперва, по порядку, строение ядер следующего элемента: калифорния, расположенного за кюрием (табл. 50). На рис. 198 — представлено вероятное строение ядра наиболее энерговыгодного изотопа калифорния (240), и соседних, близких к нему по энергии, ядер (см. табл. 59).