Надо Знать

добавить знаний



Цепная реакция



Цепная реакция - реакция, продукты которой, в свою очередь, вступают во взаимодействие с начальными продуктами. Это химические и ядерные реакции, в которых появление промежуточной активной частицы ( радикала, атома или возбужденной молекулы - в химических, нейтрона - в ядерных процессах) вызывает большое количество (цепь) превращений исходных молекул или ядер вследствие регенерации активной частицы в каждом элементарном акте реакции (в каждом звене).


Химия

В изученных неразветвленных химических цепных реакциях активные центры - свободные атомы и радикалы, способные легко, с малой энергией активации реагировать с исходными молекулами, образуя наряду с молекулой продукта также новый активный центр. В разветвленных химических цепных реакциях как активные центры могут выступать также возбужденные молекулы, а в так называемых вырожденные-разветвленных реакциях (см. ниже) - также нестабильные молекулы промежуточных веществ.

Химические процессы с неразветвленными цепями можно рассмотреть на примере фотохимической реакции между водородом и хлором. В этой цепной реакции молекула хлора, поглощая квант света, распадается на два атомы. Каждый из атомов хлора, образовавшихся начинает цепь химических превращений; в этой цепи атомы хлора и водорода выступают как активные частицы. Длина цепи может быть очень велика - число повторяющихся элементарных реакций продолжения цепи на один зарожденный активный центр может достигать десятков и сотен тысяч. Обрыв цепей происходит в результате рекомбинации атомов в объеме реактора, захвата атомов его стенкой с последующей рекомбинацией на стенке, образования неактивного радикала при реакции активных центров с молекулами всегда присутствующих примесей [например, при реакции между атомарным водородом и молекулами кислорода (примесями) с образованием радикала HO 2: этот радикал в условиях не очень высоких температур не реагирует с исходными молекулами].


Ядерная физика

В ядерной физике цепные реакции возникают при деления ядра, обусловленном нейтроном. Разделение происходит с высвобождением нескольких, преимущественно 2-3 нейтронов, которые в свою очередь могут инициировать разделение других ядер. Вероятность захвата ядром нейтронов зависит от их скорости, поэтому для поддержания цепной реакции нейтроны необходимо замедлять.

Поскольку часть нейтронов, образованных при делении, теряется, поглощаясь без разделения другими ядрами или вылетая за пределы реактора цепную реакцию характеризуют эффективным коэффициентом размножения k - количеством вновь нейтронов при единичного акта деления, в свою очередь вызывают деление других ядер. Если эффективный коэффициент размножения больше единицы, то число актов деления увеличивается, реакция разгоняется, освобождая все больше энергии и может завершиться взрывом. Такая реакция называется сверхкритической. Если k меньше единицы, реакция угасает со временем. Такой режим называется подкритических. Для k = 1 протекание реакции остается неизменным. Именно такой критический режим используется в ядерных реакторах.


Источники

  • Павлович М. Физика ядерных реакторов. - Чернобыль: НАН Украины. Институт проблем безопасности АЭС, 2009. ISBN 978-966-02-5204-2.



Физика Это незавершенная статья физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


Реторта Это незавершенная статья химии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам