Fisija jezgra uranijuma. Lančana reakcija

Izračunajmo količinu energije koja se oslobađa tokom fisije teškog jezgra. Zamijenimo u (f.2) izraze za energije vezivanja jezgara (f.1), uz pretpostavku da su A 1 = 240 i Z 1 = 90. Zanemarimo posljednji član u (f.1) zbog njegove malenosti i zamijenimo dobijamo vrednosti parametara a 2 i a 3

Iz ovoga dobijamo da je fisija energetski povoljna kada je Z 2 /A > 17. Vrijednost Z 2 /A naziva se parametar fisibilnosti. Energija E koja se oslobađa tokom fisije raste sa povećanjem Z 2 /A; Z 2 /A = 17 za jezgra u oblasti itrijuma i cirkonijuma. Iz dobijenih procjena jasno je da je fisija energetski povoljna za sva jezgra sa A > 90. Zašto je većina jezgara stabilna u odnosu na spontanu fisiju? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, pogledajmo kako se oblik jezgra mijenja tokom fisije.

Tokom procesa fisije, jezgro uzastopno prolazi sljedeće faze (slika 2): lopta, elipsoid, bučica, dva kruškasta fragmenta, dva sferna fragmenta. Kako se mijenja potencijalna energija jezgra tokom različitih faza fisije? Nakon što je došlo do fisije, a fragmenti se nalaze na udaljenosti jedni od drugih mnogo većoj od njihovog radijusa, potencijalna energija fragmenata, određena Kulonovom interakcijom između njih, može se smatrati jednakom nuli.

Razmotrimo početnu fazu fisije, kada jezgro, sa povećanjem r, poprima oblik sve izduženijeg elipsoida okretanja. U ovoj fazi podjele, r je mjera odstupanja jezgra od sfernog oblika (slika 3). Zbog evolucije oblika jezgra, promjena njegove potencijalne energije određena je promjenom sume površinske i Kulonove energije E" n + E" k. Pretpostavlja se da volumen jezgra ostaje nepromijenjen tokom procesa deformacije. U ovom slučaju, površinska energija E"n raste, kako se povećava površina jezgra. Kulonova energija E"k opada, kako se povećava prosječna udaljenost između nukleona. Neka sferna jezgra, kao rezultat blage deformacije koju karakterizira mali parametar, poprimi oblik aksijalno simetričnog elipsoida. Može se pokazati da površinska energija E" n i Kulonova energija E" k variraju na sljedeći način:

U slučaju malih elipsoidnih deformacija, povećanje površinske energije se događa brže od smanjenja Kulonove energije.
U području teških jezgara 2E n > E k zbir površinske i Kulonove energije raste sa povećanjem . Iz (f.4) i (f.5) proizilazi da pri malim elipsoidnim deformacijama povećanje površinske energije sprečava dalje promjene oblika jezgra, a samim tim i fisiju. Izraz (f.5) vrijedi za male vrijednosti (male deformacije). Ako je deformacija toliko velika da jezgro poprimi oblik bučice, tada sile površinskog napona, poput Coulombovih sila, teže da razdvoje jezgro i daju fragmentima sferni oblik. U ovoj fazi fisije, povećanje naprezanja je praćeno smanjenjem i Kulonove i površinske energije. One. uz postepeno povećanje deformacije jezgra, njegova potencijalna energija prolazi kroz maksimum. Sada r ima značenje udaljenosti između centara budućih fragmenata. Kako se fragmenti udaljavaju jedan od drugog, potencijalna energija njihove interakcije će se smanjivati, budući da opada Kulonova energija odbijanja Ek. Ovisnost potencijalne energije o udaljenosti između fragmenata je prikazana na Sl. 4. Nulti nivo potencijalne energije odgovara zbiru površinske i Kulonove energije dva fragmenta koji nisu u interakciji.
Prisustvo potencijalne barijere sprečava trenutnu spontanu fisiju jezgara. Da bi se jezgro trenutno podijelilo, mora mu se dati energija Q koja prelazi visinu barijere H. Maksimalna potencijalna energija fisijskog jezgra je približno jednaka
e 2 Z 1 Z 2 /(R 1 +R 2), gdje su R 1 i R 2 polumjeri fragmenata. Na primjer, kada se jezgro zlata podijeli na dva identična fragmenta, e 2 Z 1 Z 2 /(R 1 + R 2) = 173 MeV, a količina energije E koja se oslobađa tokom fisije () iznosi 132 MeV. Dakle, kada se zlatno jezgro fisije, potrebno je savladati potencijalnu barijeru visine oko 40 MeV.
Što je visina barijere H veća, to je niži odnos Kulonove i površinske energije E prema /E p u početnom jezgru. Ovaj omjer, zauzvrat, raste sa povećanjem parametra djeljivosti Z 2 /A (). Što je jezgro teže, to je niža visina barijere H , budući da parametar fisibilnosti raste sa povećanjem masenog broja:

One. Prema modelu kapljica, u prirodi ne bi trebalo postojati jezgra sa Z 2 /A > 49, jer se spontano cijepaju gotovo trenutno (unutar karakterističnog nuklearnog vremena reda 10 -22 s). Mogućnost postojanja atomskih jezgara sa Z 2 /A > 49 („ostrvo stabilnosti“) objašnjava se strukturom ljuske. Zavisnost oblika, visine potencijalne barijere H i energije fisije E od vrednosti parametra fisije Z 2 /A prikazana je na Sl. 5.

Spontana fisija jezgara sa Z 2 /A< 49, для которых высота барьера Н не равна нулю, с точки зрения классической физики невозможно. С точки зрения квантовой механики такое деление возможно в результате прохождения через потенциальный барьер и носит название спонтанного деления. Вероятность спонтанного деления растет с увеличением параметра делимости Z 2 /А, т.е. с уменьшением высоты барьера. В целом период полураспада относительно спонтанного деления уменьшается при переходе от менее тяжелых ядер к более тяжелым от Т 1/2 > 10 21 godina za 232 Th do 21 ms za 260 Rf. Prisilna fisija jezgara sa Z 2 /A < 49 может быть вызвано любыми частицами: фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, -частицами и т.д., если энергия, которую они вносят в ядро, достаточна для преодоления барьера деления.

. Energija fisije

Kada se 235 U cijepa termalnim neutronima, oslobađa se energija od oko 200 MeV. Od toga, ~167 MeV je kinetička energija fragmenata. Ostatak energije se distribuira između različitih čestica koje su rezultat fisije i radioaktivnog raspada fragmenata. Dio energije fisije odnose -kvantima koje emituju pobuđeni fragmenti neposredno nakon emisije brzih neutrona (tzv. brze fisione zrake), kao i -kvantima koji nastaju raspadom fragmenata. Oko 5% energije fisije odnesu antineutrini nastali tokom raspada fragmenata.
Energija fisije se raspoređuje na sledeći način

Oslobađanje energije tokom nuklearne fisije. Kao iu drugim nuklearnim reakcijama, energija oslobođena tijekom fisije je ekvivalentna razlici u masama čestica koje djeluju i konačnih proizvoda. Budući da je energija veze nukleona u uranijumu i energija veze jednog nukleona u fragmentima tokom fisije uranijuma, energija se mora osloboditi

Dakle, tijekom nuklearne fisije oslobađa se ogromna energija, velika većina se oslobađa u obliku kinetičke energije fisijskih fragmenata.

Distribucija proizvoda fisije po masi. Jezgro urana se u većini slučajeva dijeli asimetrično. Dva nuklearna fragmenta imaju različite brzine i različite mase.

Fragmenti se dijele u dvije grupe na osnovu njihove mase; jedan u blizini kriptona, a drugi u blizini ksenona. Mase fragmenata u prosjeku se odnose jedna na drugu kao Iz zakona održanja energije i impulsa može se dobiti da kinetičke energije fragmenata treba da budu obrnuto proporcionalne njihovoj masi:

Kriva prinosa proizvoda fisije je simetrična u odnosu na vertikalnu pravu liniju koja prolazi kroz tačku. Značajna širina maksimuma ukazuje na raznolikost puteva fisije.

Rice. 82. Raspodjela proizvoda fisije uranijuma po masi

Navedene karakteristike odnose se uglavnom na fisiju pod uticajem termičkih neutrona; U slučaju fisije pod uticajem neutrona sa energijama od nekoliko ili više, jezgro se raspada na još dva simetrična fragmenta mase.

Svojstva fisionih produkata. Prilikom fisije atoma uranijuma, vrlo mnogo elektrona ljuske se odvoji, a fragmenti fisije su približno višestruko ionizirani pozitivni ioni, koji, prolazeći kroz supstancu, snažno ioniziraju atome. Stoga su rasponi fragmenata u zraku mali i blizu 2 cm.

Lako je ustanoviti da fragmenti nastali tokom fisije moraju biti radioaktivni, skloni emitovanju neutrona. Zaista, za stabilna jezgra odnos broja neutrona i protona varira u zavisnosti od A na sledeći način:

(vidi skeniranje)

Jezgra proizvedena fisijom leže u sredini stola i stoga sadrže više neutrona nego što je prihvatljivo za njihovu stabilnost. Mogu se osloboditi viška neutrona i raspadom i direktnim emitiranjem neutrona.

Odloženi neutroni. Jedna moguća opcija fisije proizvodi radioaktivni brom. Na sl. 83 prikazuje dijagram njegovog raspada, na čijem kraju se nalaze stabilni izotopi

Zanimljiva karakteristika ovog lanca je da se kripton može osloboditi viška neutrona bilo zbog -raspada, ili ako je nastao u pobuđenom stanju zbog direktne emisije neutrona. Ovi neutroni se pojavljuju 56 sekundi nakon fisije (životni vijek je u odnosu na prijelaz u pobuđeno stanje, iako sam emituje neutrone gotovo trenutno.

Rice. 83. Šema raspada radioaktivnog broma koji nastaje u pobuđenom stanju tokom fisije uranijuma

Zovu se odloženi neutroni. Tokom vremena, intenzitet odloženih neutrona opada eksponencijalno, kao i kod normalnog radioaktivnog raspada.

Energija ovih neutrona jednaka je energiji pobude jezgra. Iako čine samo 0,75% svih neutrona emitovanih tokom fisije, odloženi neutroni igraju važnu ulogu u lančanoj reakciji.

Brzi neutroni. Preko 99% neutrona se oslobađa u izuzetno kratkom vremenu; oni se nazivaju brzi neutroni.

Kada se proučava proces fisije, postavlja se fundamentalno pitanje: koliko se neutrona proizvodi u jednom događaju fisije; ovo pitanje je važno jer ako je njihov broj u prosjeku velik, mogu se koristiti za fisiju naknadnih jezgara, odnosno javlja se mogućnost stvaranja lančane reakcije. Za rješavanje ovog pitanja 1939-1940. radio u gotovo svim najvećim nuklearnim laboratorijama na svijetu.

Rice. 84. Energetski spektar neutrona dobijenih fisijom uranijuma-235

Distribucija energije fisije. Direktna mjerenja energije fragmenata i energije koju nose drugi proizvodi fisije dala su sljedeću približnu raspodjelu energije

Godine 1934. E. Fermi je odlučio da dobije transuranijumske elemente zračenjem 238 U neutronima. E. Fermijeva ideja je bila da se kao rezultat β - raspada izotopa 239 U formira hemijski element sa atomskim brojem Z = 93, međutim, nije bilo moguće identifikovati formiranje 93. elementa. Umjesto toga, kao rezultat radiohemijske analize radioaktivnih elemenata koju su izvršili O. Hahn i F. Strassmann, pokazalo se da je jedan od proizvoda zračenja uranijuma neutronima barij (Z = 56) - hemijski element prosječne atomske težine , dok su se prema pretpostavci Fermijeve teorije trebali dobiti transuranski elementi.
L. Meitner i O. Frisch su sugerirali da se kao rezultat hvatanja neutrona jezgrom urana, složeno jezgro raspada na dva dijela

92 U + n → 56 Ba + 36 Kr + xn.

Proces fisije uranijuma praćen je pojavom sekundarnih neutrona (x > 1), sposobnih da izazovu fisiju drugih jezgri urana, što otvara potencijal za lančanu reakciju fisije - jedan neutron može dovesti do razgranate lanac fisije jezgara uranijuma. U ovom slučaju, broj fisioniranih jezgara bi trebao eksponencijalno rasti. N. Bohr i J. Wheeler izračunali su kritičnu energiju potrebnu da se jezgro 236 U, nastalo kao rezultat hvatanja neutrona od strane izotopa 235 U, podijeli. Ova vrijednost je 6,2 MeV, što je manje od energije pobuđivanja izotopa 236 U nastalog tokom hvatanja termičkog neutrona za 235 U. Stoga, kada se zarobe termalni neutroni, moguća je lančana reakcija fisije od 235 U Najčešći izotop 238 U, kritična energija je 5,9 MeV, dok kada se uhvati termalni neutron, energija pobude rezultirajućeg jezgra 239 U iznosi samo 5,2 MeV. Stoga se ispostavlja da je lančana reakcija fisije najčešćeg izotopa u prirodi, 238 U, pod utjecajem toplinskih neutrona nemoguća. U jednom događaju fisije oslobađa se energija od ≈ 200 MeV (za poređenje, u reakcijama hemijskog sagorevanja, energija od ≈ 10 eV se oslobađa u jednom reakcijskom događaju). Mogućnost stvaranja uslova za lančanu reakciju fisije otvorila je izglede za korištenje energije lančane reakcije za stvaranje atomskih reaktora i atomskog oružja. Prvi nuklearni reaktor izgradio je E. Fermi u SAD 1942. U SSSR-u je prvi nuklearni reaktor pokrenut pod vodstvom I. Kurčatova 1946. Godine 1954. u Obninsku je počela raditi prva nuklearna elektrana na svijetu. Trenutno se električna energija proizvodi u približno 440 nuklearnih reaktora u 30 zemalja.
Godine 1940. G. Flerov i K. Petrzhak otkrili su spontanu fisiju uranijuma. O složenosti eksperimenta svjedoče sljedeće brojke. Djelomično vrijeme poluraspada u odnosu na spontanu fisiju izotopa 238 U iznosi 10 16 –10 17 godina, dok je period raspada izotopa 238 U 4,5∙10 9 godina. Glavni kanal raspada izotopa 238 U je α raspad. Da bi se posmatrala spontana fisija izotopa 238 U, bilo je potrebno registrovati jedan događaj fisije na pozadini od 10 7 –10 8 događaja α-raspada.
Vjerovatnoća spontane fisije uglavnom je određena propusnošću fisijske barijere. Vjerovatnoća spontane fisije raste sa povećanjem nuklearnog naboja, jer u ovom slučaju se povećava parametar podjele Z 2 /A. U izotopima Z< 92-95 деление происходит преимущественно с образованием двух осколков деления с отношением масс тяжёлого и лёгкого осколков 3:2. В изотопах Z >100, prevladava simetrična fisija sa formiranjem fragmenata jednake mase. Kako se nuklearni naboj povećava, udio spontane fisije u odnosu na α-raspad raste.

Nuklearna fisija. Priča

1934- E. Fermi je, zračeći uranijum termalnim neutronima, među produktima reakcije otkrio radioaktivna jezgra čija priroda nije mogla biti utvrđena.
L. Szilard je iznio ideju nuklearne lančane reakcije.

1939− O. Hahn i F. Strassmann su među produktima reakcije otkrili barij.
L. Meitner i O. Frisch su prvi objavili da se uranijum pod uticajem neutrona podelio na dva fragmenta uporedive mase.
N. Bohr i J. Wheeler dali su kvantitativno tumačenje nuklearne fisije uvođenjem parametra fisije.
Ya Frenkel je razvio teoriju o nuklearnoj fisiji sporim neutronima.
L. Szilard, E. Wigner, E. Fermi, J. Wheeler, F. Joliot-Curie, Y. Zeldovich, Y. Khariton su potkrijepili mogućnost lančane reakcije nuklearne fisije u uranijumu.

1940− G. Flerov i K. Pietrzak otkrili su fenomen spontane fisije jezgri uranijuma U.

1942− E. Fermi je u prvom atomskom reaktoru proveo kontroliranu fisionu lančanu reakciju.

1945− Prvi test nuklearnog oružja (Nevada, SAD). Američke trupe bacile su atomske bombe na japanske gradove Hirošimu (6. avgusta) i Nagasaki (9. avgusta).

1946− Pod rukovodstvom I.V. Kurčatov, pušten je prvi reaktor u Evropi.

1954− Puštena je u rad prva nuklearna elektrana na svijetu (Obninsk, SSSR).

Nuklearna fisija.Od 1934. E. Fermi je počeo da koristi neutrone za bombardovanje atoma. Od tada se broj stabilnih ili radioaktivnih jezgara dobivenih umjetnom transformacijom povećao na stotine, a gotovo sva mjesta u periodnom sistemu bila su popunjena izotopima.
Atomi koji su nastali u svim ovim nuklearnim reakcijama zauzimali su isto mjesto u periodnom sistemu kao i bombardirani atom, ili susjedna mjesta. Stoga je dokaz Hahna i Strassmanna iz 1938. da kada je bombardiran neutronima na posljednjem elementu periodnog sistema stvorio veliku senzaciju−uranijum−dekompozicija se dešava na elemente koji se nalaze u srednjim delovima periodnog sistema. Ovdje postoje različite vrste propadanja. Nastali atomi su uglavnom nestabilni i odmah se dalje raspadaju; neki imaju poluživot mjereno u sekundama, pa je Hahn morao koristiti Curiejevu analitičku metodu da produži tako brz proces. Važno je napomenuti da gornji elementi uranijuma, protaktinijum i torij, takođe pokazuju sličan raspad kada su izloženi neutronima, iako su za raspad potrebne veće energije neutrona nego u slučaju uranijuma. Uporedo s tim, 1940. G. N. Flerov i K. A. Petrzhak su otkrili spontanu fisiju jezgra uranijuma s najvećim vremenom poluraspada poznatim do tada: oko 2· 10 15 godina; ova činjenica postaje jasna zbog neutrona koji se oslobađaju tokom ovog procesa. Ovo je omogućilo da se razume zašto se „prirodni“ periodični sistem završava sa tri imenovana elementa. Transuranski elementi su sada postali poznati, ali su toliko nestabilni da se brzo raspadaju.
Fisija uranijuma pomoću neutrona sada omogućava korištenje atomske energije, koju su mnogi već zamišljali kao “san Julesa Vernea”.

M. Laue, “Istorija fizike”

1939. O. Hahn i F. Strassmann, zračenjem soli urana termalnim neutronima, otkrili su barij (Z = 56) među produktima reakcije

Nuklearna fisija je cijepanje jezgra na dva (rjeđe tri) jezgra slične mase, koja se nazivaju fragmenti fisije. Tokom fisije pojavljuju se i druge čestice - neutroni, elektroni, α-čestice. Kao rezultat fisije, oslobađa se energija od ~200 MeV. Fisija može biti spontana ili forsirana pod uticajem drugih čestica, najčešće neutrona.
Karakteristična karakteristika fisije je da se fisioni fragmenti, po pravilu, značajno razlikuju po masi, odnosno prevladava asimetrična fisija. Dakle, u slučaju najvjerovatnije fisije izotopa uranijuma 236 U, odnos masa fragmenata je 1,46. Teški fragment ima maseni broj 139 (ksenon), a laki fragment mase 95 (stroncijum). Uzimajući u obzir emisiju dva brza neutrona, reakcija fisije koja se razmatra ima oblik

Nobelova nagrada za hemiju
1944 – O. Gan.
Za otkriće reakcije fisije jezgri urana neutronima.

Fragmenti fisije

Zavisnost prosječne mase lakih i teških grupa fragmenata od mase fisijskog jezgra.

Otkriće nuklearne fisije. 1939

Stigao sam u Švedsku, gdje je Lise Meitner patila od usamljenosti, i ja sam, kao odani nećak, odlučio da je posjetim za Božić. Živjela je u malom hotelu Kungälv u blizini Geteborga. Našao sam je za doručkom. Razmišljala je o pismu koje je upravo dobila od Gana. Bio sam veoma skeptičan u vezi sa sadržajem pisma, u kojem se izveštava o stvaranju barijuma kada je uranijum zračen neutronima. Međutim, privukla ju je prilika. Hodali smo po snijegu, ona pješice, ja na skijama (rekla je da može ovako, a da ne zaostane za mnom, i to je dokazala). Do kraja šetnje već smo mogli formulirati neke zaključke; jezgro se nije rascijepilo i komadići nisu odletjeli od njega, ali je to bio proces koji je više podsjećao na Bohrov kapljični model jezgra; kao kap, jezgro bi se moglo izdužiti i podijeliti. Zatim sam istražio kako električni naboj nukleona smanjuje površinsku napetost, za koju sam otkrio da je nula pri Z = 100 i vjerovatno vrlo niska za uranijum. Lise Meitner je radila na određivanju energije koja se oslobađa tokom svakog raspada zbog defekta mase. Bila je vrlo jasna u vezi krive defekta mase. Ispostavilo se da bi zbog elektrostatičkog odbijanja fisioni elementi stekli energiju od oko 200 MeV, a to je tačno odgovaralo energiji povezanoj s defektom mase. Stoga bi se proces mogao odvijati čisto klasično bez uključivanja koncepta prolaska kroz potencijalnu barijeru, što bi, naravno, ovdje bilo beskorisno.
Za Božić smo proveli dva-tri dana zajedno. Potom sam se vratio u Kopenhagen i jedva sam stigao obavijestiti Bohra o našoj ideji baš u trenutku kada se već ukrcavao na brod koji je polazio za SAD. Sjećam se kako se pljesnuo po čelu čim sam počela da govorim i uzviknuo: „Ma, kakve smo mi budale! Trebali smo to ranije primijetiti." Ali on nije primetio, i niko nije primetio.
Lise Meitner i ja smo napisali članak. U isto vrijeme, stalno smo bili u kontaktu putem međugradske telefonske linije od Kopenhagena do Stokholma.

O. Frisch, Memoari. UFN. 1968. T. 96, broj 4, str. 697.

Spontana nuklearna fisija

U dolje opisanim eksperimentima koristili smo metodu koju je prvi predložio Frisch za snimanje procesa nuklearne fisije. Jonizaciona komora sa pločama obloženim slojem uranijum oksida povezana je sa linearnim pojačalom konfigurisanim na način da sistem ne detektuje α čestice koje se emituju iz uranijuma; impulsi iz fragmenata, mnogo veće veličine od impulsa iz α-čestica, otključavaju izlazni tiratron i smatraju se mehaničkim relejem.
Jonizacijska komora je posebno dizajnirana u obliku višeslojnog ravnog kondenzatora ukupne površine od 15 ploča na 1000 cm2. Ploče, koje se nalaze na udaljenosti od 3 mm jedna od druge, obložene su slojem uranovog oksida 10. -20 mg/cm 2 .
U prvim eksperimentima sa pojačalom konfigurisanim za brojanje fragmenata, bilo je moguće posmatrati spontane (u odsustvu izvora neutrona) impulse na releju i osciloskopu. Broj ovih impulsa je bio mali (6 u 1 satu), te je stoga razumljivo da se ova pojava nije mogla uočiti kamerama uobičajenog tipa...
Mi smo skloni da to mislimo efekat koji smo primetili treba pripisati fragmentima koji su rezultat spontane fisije uranijuma...

Spontanu fisiju treba pripisati jednom od nepobuđenih U izotopa s poluraspadom dobivenim procjenom naših rezultata:

U 238 – 10 16 ~ 10 17 godine,
U 235 – 10 14 ~ 10 15 godine,
U 234 – 10 12 ~ 10 13 godine.

Raspad izotopa 238 U

Spontana nuklearna fisija

Poluživot spontano fisionih izotopa Z = 92 - 100

Prvi eksperimentalni sistem sa uranijum-grafitnom rešetkom izgrađen je 1941. godine pod vodstvom E. Fermija. Bila je to grafitna kocka sa ivicom dužine 2,5 m, koja je sadržavala oko 7 tona uranijum-oksida, zatvorena u gvozdene posude, koje su bile smeštene u kocki na jednakoj udaljenosti jedna od druge. RaBe neutronski izvor postavljen je na dno uranijum-grafitne rešetke. Koeficijent reprodukcije u takvom sistemu bio je ≈ 0,7. Uran-oksid je sadržavao od 2 do 5% nečistoća. Dalji napori su bili usmjereni na dobivanje čistijih materijala i do maja 1942. godine dobijen je uranijum oksid, u kojem je nečistoća bila manja od 1%. Da bi se osigurala lančana reakcija fisije, bilo je potrebno koristiti velike količine grafita i uranijuma - reda veličine nekoliko tona. Nečistoće su morale biti manje od nekoliko dijelova na milion. Reaktor, koji je krajem 1942. sastavio Fermi na Univerzitetu u Čikagu, imao je oblik nepotpunog sferoida odsečenog odozgo. Sadržao je 40 tona uranijuma i 385 tona grafita. Uveče 2. decembra 1942. godine, nakon što su uklonjene šipke apsorbera neutrona, otkriveno je da se unutar reaktora odvija nuklearna lančana reakcija. Izmjereni koeficijent iznosio je 1,0006. U početku je reaktor radio na nivou snage od 0,5 W. Do 12. decembra njegova snaga je povećana na 200 vati. Nakon toga, reaktor je premješten na sigurnije mjesto, a snaga mu je povećana na nekoliko kW. Istovremeno, reaktor je trošio 0,002 g uranijuma-235 dnevno.

Prvi nuklearni reaktor u SSSR-u

Zgrada za prvi nuklearni istraživački reaktor u SSSR-u, F-1, bila je spremna do juna 1946.
Nakon izvršenih svih potrebnih eksperimenata, razvijen je sistem upravljanja i zaštite reaktora, utvrđene su dimenzije reaktora, obavljeni su svi potrebni eksperimenti sa modelima reaktora, određena je gustina neutrona na Dobiveni su nekoliko modela grafitnih blokova (tzv. nuklearne čistoće) i (nakon neutronsko-fizičkih provjera) uranijskih blokova, u novembru 1946. godine započeli su izgradnju reaktora F-1.
Ukupni radijus reaktora bio je 3,8 m. Za njega je bilo potrebno 400 tona grafita i 45 tona uranijuma. Reaktor je montiran po slojevima i u 15:00 25. decembra 1946. sastavljen je posljednji, 62. sloj. Nakon uklanjanja takozvanih štapova za hitne slučajeve, kontrolna šipka je podignuta, počelo je brojanje neutronske gustine i u 18:00 25. decembra 1946. godine oživeo je i počeo sa radom prvi reaktor u SSSR-u. Bila je to uzbudljiva pobjeda za naučnike koji su stvorili nuklearni reaktor i za cijeli sovjetski narod. A godinu i po kasnije, 10. juna 1948. godine, industrijski reaktor sa vodom u kanalima dostigao je kritično stanje i ubrzo je počela industrijska proizvodnja nove vrste nuklearnog goriva, plutonijuma.

Energija E koja se oslobađa tokom fisije raste sa povećanjem Z 2 /A. Vrijednost Z 2 /A = 17 za 89 Y (itrijum). One. fisija je energetski povoljna za sve jezgre teže od itrijuma. Zašto je većina jezgara otporna na spontanu fisiju? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je razmotriti mehanizam podjele.

Tokom procesa fisije mijenja se oblik jezgra. Jezgro uzastopno prolazi kroz sljedeće faze (slika 7.1): lopta, elipsoid, bučica, dva fragmenta u obliku kruške, dva sferna fragmenta. Kako se mijenja potencijalna energija jezgra u različitim fazama fisije?
Početno jezgro sa uvećanjem r poprima oblik sve izduženijeg elipsoida revolucije. U ovom slučaju, zbog evolucije oblika jezgra, promjena njegove potencijalne energije je određena promjenom sume površinske i Kulonove energije E p + E k. U ovom slučaju površinska energija raste kao povećava se površina jezgra. Kulonova energija se smanjuje kako se prosječna udaljenost između protona povećava. Ako pod blagom deformacijom, koju karakterizira mali parametar , originalno jezgro poprimi oblik aksijalno simetričnog elipsoida, površinska energija E" p i Kulonova energija E" k kao funkcije parametra deformacije mijenjaju se na sljedeći način:

U omjerima (7,4–7,5) E n i E k su površinska i Kulonova energija početnog sferno simetričnog jezgra.
U području teških jezgara 2E p > E k i zbir površinske i Kulonove energije raste sa povećanjem . Iz (7.4) i (7.5) proizilazi da pri malim deformacijama povećanje površinske energije sprečava dalje promjene oblika jezgra, a samim tim i fisiju.
Za male deformacije vrijedi relacija (7.5). Ako je deformacija toliko velika da jezgro poprimi oblik bučice, tada površinske i Kulonove sile teže da odvoje jezgro i da fragmentima daju sferni oblik. Dakle, s postepenim povećanjem deformacije jezgra, njegova potencijalna energija prolazi kroz maksimum. Grafikon promjena površinske i Kulonove energije jezgra u zavisnosti od r prikazan je na Sl. 7.2.

Prisustvo potencijalne barijere sprečava trenutnu spontanu fisiju jezgara. Da bi se jezgro rascijepilo, potrebno mu je dati energiju Q koja premašuje visinu fisione barijere H. Maksimalna potencijalna energija cijepajućeg jezgra E + H (na primjer zlato) na dva identična fragmenta je ≈ 173 MeV, a količina energije E koja se oslobađa tokom fisije je 132 MeV. Dakle, kada se zlatno jezgro fisije, potrebno je savladati potencijalnu barijeru visine oko 40 MeV.
Visina fisione barijere H je veća, što je niži odnos Kulonove i površinske energije E prema /E p u početnom jezgru. Ovaj omjer, pak, raste sa povećanjem parametra podjele Z 2 /A (7.3). Što je jezgro teže, to je manja visina fisijske barijere H, jer parametar fisije, pod pretpostavkom da je Z proporcionalan A, raste sa povećanjem masenog broja:

Stoga, teže jezgre općenito moraju dati manje energije da bi izazvale nuklearnu fisiju.
Visina fisijske barijere nestaje na 2E p – E k = 0 (7,5). U ovom slučaju

2E p /E k = 2(a 2 A)/(a 3 Z 2),

Z 2 /A = 2a 2 /(a 3 Z 2) ≈ 49.

Dakle, prema modelu kapljica, jezgra sa Z 2 /A > 49 ne mogu postojati u prirodi, jer se moraju gotovo trenutno, unutar karakterističnog nuklearnog vremena reda od 10-22 s, spontano podijeliti na dva fragmenta. Zavisnosti oblika i visine potencijalne barijere H, kao i energije fisije od vrednosti parametra Z 2 /A prikazane su na Sl. 7.3.

Rice. 7.3. Radijalna ovisnost oblika i visine potencijalne barijere i energije fisije E pri različitim vrijednostima parametra Z 2 /A. Vrijednost E p + E k je iscrtana na vertikalnoj osi.

Spontana fisija jezgara sa Z 2 /A< 49, для которых высота барьера H не равна нулю, с точки зрения классической физики невозможно. Однако в квантовой механике такое деление возможно за счет туннельного эффекта – прохождения осколков деления через потенциальный барьер. Оно носит название спонтанного деления. Вероятность спонтанного деления растет с увеличением параметра деления Z 2 /A, т. е. с уменьшением высоты барьера деления. В целом период спонтанного деления уменьшается при переходе от менее тяжелых ядер к более тяжелым от T 1/2 >10 21 godina za 232 Th do 0,3 s za 260 Rf.
Prisilna fisija jezgara sa Z 2 /A< 49 может быть вызвано их возбуждением фотонами, нейтронами, протонами, дейтронами, a частицами и другими частицами, если вносимая в ядро энергия достаточна для преодоления барьера деления.
Minimalna vrijednost energije ekscitacije složenog jezgra E* formiranog tokom hvatanja neutrona jednaka je energiji vezivanja neutrona u ovom jezgru ε n. Tabela 7.1 upoređuje visinu barijere H i energiju vezivanja neutrona ε n za izotope Th, U i Pu formirane nakon hvatanja neutrona. Energija vezivanja neutrona zavisi od broja neutrona u jezgru. Zbog energije uparivanja, energija veze parnog neutrona je veća od energije veze neparnog neutrona.

Tabela 7.1

Visina barijere fisije H, energija veze neutrona ε n

Karakteristična karakteristika fisije je da fragmenti, po pravilu, imaju različite mase. U slučaju najvjerovatnije fisije od 235 U, omjer masa fragmenata je u prosjeku ~ 1,5. Raspodjela mase fragmenata fisije 235 U termalnim neutronima prikazana je na Sl. 7.4. Za najvjerovatniju fisiju, teški fragment ima maseni broj 139, laki - 95. Među proizvodima fisije postoje fragmenti sa A = 72 - 161 i Z = 30 - 65. Vjerovatnoća fisije na dva fragmenta jednaka masa nije nula. Kada se 235 U cijepa termalnim neutronima, vjerovatnoća simetrične fisije je otprilike tri reda veličine manja nego u slučaju najvjerovatnije fisije na fragmente sa A = 139 i 95.
Asimetrična podjela se objašnjava strukturom ljuske jezgra. Jezgro ima tendenciju da se podijeli na takav način da glavni dio nukleona svakog fragmenta formira najstabilniji magični kostur.
Odnos broja neutrona i broja protona u jezgru 235 U N/Z = 1,55, dok je za stabilne izotope sa masenim brojem blizu masenog broja fragmenata ovaj odnos 1,25 − 1,45. Posljedično, ispada da su fragmenti fisije jako preopterećeni neutronima i moraju biti
β - radioaktivan. Stoga fisioni fragmenti doživljavaju uzastopne β - raspade, a naboj primarnog fragmenta može se promijeniti za 4 − 6 jedinica. Ispod je tipičan lanac radioaktivnih raspada od 97 Kr, jedan od fragmenata nastalih tokom fisije 235 U:

Ekscitacija fragmenata, uzrokovana kršenjem odnosa broja protona i neutrona, karakterističnog za stabilna jezgra, također se uklanja zbog emisije brzih fisionih neutrona. Ovi neutroni se emituju pokretnim fragmentima u vremenu manjem od ~ 10 -14 s. U prosjeku, 2-3 brza neutrona se emituju u svakom događaju fisije. Njihov energetski spektar je kontinuiran sa maksimumom od oko 1 MeV. Prosječna energija brzog neutrona je blizu 2 MeV. Emisija više od jednog neutrona u svakom događaju fisije omogućava dobijanje energije kroz lančanu reakciju nuklearne fisije.
Uz najvjerovatnije fisije od 235 U toplinskim neutronima, lagani fragment (A = 95) poprima kinetičku energiju od ≈ 100 MeV, a teški fragment (A = 139) poprima kinetičku energiju od oko 67 MeV. Dakle, ukupna kinetička energija fragmenata je ≈ 167 MeV. Ukupna energija fisije u ovom slučaju je 200 MeV. Tako se preostala energija (33 MeV) raspoređuje između ostalih proizvoda fisije (neutroni, elektroni i antineutrini iz fragmenata β-raspada, γ-zračenje iz fragmenata i proizvodi njihovog raspada). Raspodjela energije fisije između različitih proizvoda tokom fisije 235 U termalnim neutronima data je u tabeli 7.2.

Tabela 7.2

Distribucija energije fisije 235 U termalni neutroni

Proizvodi nuklearne fisije (NFP) su složena mješavina više od 200 radioaktivnih izotopa 36 elemenata (od cinka do gadolinija). Većina aktivnosti potiče od kratkotrajnih radionuklida. Dakle, 7, 49 i 343 dana nakon eksplozije, aktivnost PYD se smanjuje za 10, 100 i 1000 puta, respektivno, u odnosu na aktivnost jedan sat nakon eksplozije. Prinos biološki najznačajnijih radionuklida dat je u tabeli 7.3. Pored PYN, radioaktivnu kontaminaciju uzrokuju radionuklidi indukovane aktivnosti (3 H, 14 C, 28 Al, 24 Na, 56 Mn, 59 Fe, 60 Co itd.) i nepodijeljeni dio uranijuma i plutonijuma. Posebno je velika uloga indukovane aktivnosti tokom termonuklearnih eksplozija.

Tabela 7.3

Oslobađanje nekih fisionih produkata nuklearne eksplozije

Tokom nuklearnih eksplozija u atmosferi, značajan dio padavina (do 50% za eksplozije na tlu) pada u blizini ispitnog područja. Neke radioaktivne tvari zadržavaju se u donjem dijelu atmosfere i pod utjecajem vjetra kreću se na velike udaljenosti, ostajući na približno istoj geografskoj širini. Boraveći u vazduhu oko mesec dana, radioaktivne supstance postepeno padaju na Zemlju tokom ovog kretanja. Većina radionuklida se emituje u stratosferu (do visine od 10-15 km), gdje se globalno raspršuju i u velikoj mjeri dezintegriraju.
Različiti strukturni elementi nuklearnih reaktora su decenijama bili veoma aktivni (tabela 7.4)

Tabela 7.4

Specifične vrijednosti aktivnosti (Bq/t urana) glavnih fisionih produkata u gorivnim elementima uklonjenim iz reaktora nakon tri godine rada

1.8. Nuklearna fisija

1.8.1. Reakcije fisije teških jezgara. Mehanizam nuklearne fisije i aktivaciona energija. Sastav produkata nuklearne fisije i fisione energije. Elementarna teorija fisije

Nuklearna fisija– nuklearna reakcija u kojoj nastaju dva (rjeđe tri) fragmentna jezgra. Proces je praćen emisijom sekundarnih neutrona, kvanta i oslobađanjem značajne količine energije.

Istorijska referenca. Godine 1938. u Njemačkoj su O. Gann i F. Strassmann, koristeći preciznu radiohemijsku analizu, pokazali da kada se uranijum ozrači neutronima, u njemu nastaje element barijum, koji se nalazi u sredini periodnog sistema. Reakcija je izgledala kao

, (Q≈ 200 MeV). (1.82)

Postoji više od 30 izlaznih kanala fisije uranijuma-235. F. Joliot-Curie i njegovi saradnici u Francuskoj i E. Fermi i njegovi saradnici u Italiji otkrili su emisiju nekoliko neutrona u izlaznom kanalu. O. Frisch i L. Meitner u Njemačkoj su primijetili ogromnu količinu energije koja se oslobađa tokom fisije. Ovo je poslužilo da se iznese ideja o samoodrživoj reakciji nuklearne fisije. 1940. godine u Rusiji je otkrivena spontana nuklearna fisija. Osnova moderne nuklearne energije je fisija jezgara uranijuma i plutonijuma pod uticajem neutrona. Nuklearna era započela je 1938.

Nuklearna fisija se može desiti i pod uticajem protona, γ kvanta, α čestica, itd. Prisilna fisija pobuđenog jezgra neutronom ( n, f) se takmiči s drugim procesima: radijativnim hvatanjem neutrona ( n, γ ), tj. emisija γ-kvanta i raspršenje neutrona na jezgru ( n, n).

Vjerovatnoća nuklearne fisije određena je omjerom poprečnog presjeka fisije σ f jezgri prema ukupnom presjeku hvatanja neutrona.

Izotopi, , podijeljeni su neutronima svih energija, počevši od nule. Tokom poprečnih presjeka fisije ovih izotopa, pojavljuju se rezonancije koje odgovaraju energetskim nivoima fisijskog jezgra (vidi sliku 1.13).

Mehanizam nuklearne fisije i aktivaciona energija

Proces nuklearne fisije objašnjava se fisijom homogene nabijene kaplje tekućine pod djelovanjem Coulombovih sila (Frenkel Ya. M., Bohr N., Wheeler, 1939). Da bi se podijelilo, jezgro mora steći određenu kritičnu energiju, koja se zove energija aktivacije. Nakon hvatanja neutrona, formira se pobuđena složena jezgra. Pobuđeno jezgro počinje da vibrira. Volumen jezgra se ne mijenja (nuklearna materija je praktički nestišljiva), ali se površina jezgra povećava. Povećava se površinska energija, stoga sile površinske napetosti imaju tendenciju da vrate jezgro u prvobitno stanje. Kulonova energija se smanjuje u apsolutnoj vrijednosti zbog povećanja prosječne udaljenosti između protona. Kulonove sile teže da razdvoje jezgro. Jezgra se mijenja iz sfernog oblika u elipsoidni, zatim dolazi do kvadrupolne deformacije jezgra, formira se suženje, jezgro se pretvara u bučicu, koja se lomi, formirajući dva fragmenta, i "prska" - par neutrona.

Karakteristika sposobnosti jezgra da se fisije je omjer Kulonove energije i površinske energije, uzet iz poluempirijske formule za energiju veze jezgra

Gdje - parametar djeljivosti.

Jezgra sa parametrom fisivnosti >17 mogu se fisirati ona sa kritičnim parametrom fisivnosti ()cr = 45 odmah fisiju (uslov za spontanu fisiju jezgara). Da bi se jezgro podijelilo, mora prevladati energetsku barijeru zvanu fisijska barijera. U slučaju prisilne fisije, jezgro prima ovu energiju kada uhvati neutron.

Sastav proizvoda fisije

Fragmenti fisije . Glavna vrsta nuklearne fisije je fisija na dva fragmenta. Fragmenti su podijeljeni po masi asimetrično u omjeru dva prema tri. Prinos fisijskih proizvoda određuje se kao omjer broja fisija koje proizvode fragment sa datim A do punog broja divizija. Pošto svaki događaj fisije proizvodi dva jezgra, ukupan prinos po fisiji za sve masene brojeve je 200%. Raspodjela masa fragmenata tokom nuklearne fisije prikazana je na Sl. 1.14. Na slici je prikazana tipična dvostruka krivulja raspodjele ukupnog prinosa fisije toplinskim neutronima. Impulsi fragmenata su jednaki i suprotnog predznaka. Brzine fragmenata dostižu ~107 m/s.

Sl.1.14. Ovisnost prinosa proizvoda fisije uranijuma-235 i plutonijuma-239 pod uticajem termičkih neutrona od masenog broja A.

Fisijski neutroni . U trenutku formiranja, fragmenti originalnog jezgra su jako deformirani. Višak potencijalne energije deformacije pretvara se u energiju pobude fragmenata. Fisijski fragmenti imaju veliki naboj i previše su obogaćeni neutronima, poput originalnog jezgra. Oni se transformišu u stabilna jezgra, emitujući sekundarne neutrone i γ kvante. Ekscitacija jezgara fragmenata uklanja se “isparavanjem” neutrona.

Neutroni brze fisije su neutroni koje emituju pobuđeni fragmenti u vremenu manjem od 4 10-14 sec. Oni isparavaju iz fragmenata izotropno.

IN laboratorijski koordinatni sistem(l.s.c.) energetski spektar fisijskih neutrona je dobro opisan Maxwellovom raspodjelom

Gdje E– energija neutrona u l. s.k..gif" width="63 height=46" height="46"> – prosječna energija spektra.

Broj v sekundarnih neutrona po 1 aktu fisije termalnim neutronima je za uran-235 v= 2,43, plutonijum-239 v= 2,89. (na primjer, 289 sekundarnih neutrona se proizvodi istovremeno na 100 fisionih događaja).

Emisija γ kvanta . Nakon što neutroni “ispare” iz fragmenata, oni zadržavaju energiju pobude, koju odnesu brzi γ kvanti. Proces emisije γ-kvanta odvija se u vremenu od ~ 10-14 s nakon emisije neutrona. Ukupna efektivna energija zračenja po diviziji E ukupno = 7.5 MeV..gif" width="67" height="28 src="> MeV. Prosječan broj γ-kvanta po 1 podjeli.

Odloženi neutroni – neutroni koji se pojavljuju nakon fisije originalnih jezgara (od 10-2 sec do 102 sec). Broj odloženih neutrona< 1% от полного количества нейтронов деления. Механизм испускания связан с β -raspad fisionih fragmenata tipa , , čija energija β -raspad je veći od energije veze neutrona. U ovom slučaju postoji zabrana β -prelazak u osnovno stanje i niska energija separacije neutrona. Energija pobude jezgra je veća od energije vezivanja neutrona. Neutron se emituje odmah nakon formiranja pobuđenog jezgra iz jezgra fragmenta kao rezultat njegovog β -raspadanje. Međutim, s vremenom se to događa tek nakon poluživota jezgre fragmenta.

Raspodjela energije po 1 aktu fisije teškog jezgra toplinskim neutronima prikazana je u tabeli. 1.4.

Energija produkata nuklearne fisije Tabela 1.4

Energija termalne fisije

QT = T osk l + T osk t + En+ Eγ m + Eβ + Eγ itd + Eγ = 204 MeB.

Energija koju nose antineutrini ne oslobađa se u obliku toplotne energije, tako da za 1 akt fisije jezgra toplotnim neutronom iznosi ~200 MeV. Sa toplotnom snagom od 1 W dolazi do 3.1.1010 podjela/sek. U hemijskim reakcijama energija po atomu je ~ 1 eV.

Elementarna teorija fisije

Pretpostavimo da je tokom dijeljenja https://pandia.ru/text/78/550/images/image028_18.gif" width="31" height="27 src="> sačuvan maseni broj A i naplatiti Z. To znači da uzimamo u obzir samo krhotine:

A 1+ A 2 = A , Z 1+ Z 2 = Z,

jezgro je podijeljeno u omjeru 2 prema 3:

A 1 / A 2 = Z 1 / Z 2=2/3.

Energija reakcije jednaka je energiji fragmenata Q = T ock

Q = c2 [M – (M1 + M2 ) ],

Q= Esv1+ Esv2– ESt., (1.85)

Gdje ESt.– ukupna energija vezivanja jezgra u odnosu na sve njegove sastavne nukleone

slično E sv1, Esv2– energije vezivanja prvog i drugog fragmenta.

Zamjena (1.86) i obje formule za E sv1, E sv2 u (1.85) i zanemarujući zadnji član, dobijamo

Uz pretpostavku (1.15) = 17.23 MeB, https://pandia.ru/text/78/550/images/image026_22.gif" width="31" height="20"> dobijamo kinetičku energiju fragmenata Tock ≈178 MeB, što premašuje tabelu vrijednost za samo 10 MeV.

1.8.2. Lančane reakcije fisije jezgri uranijuma. Formula za reprodukciju u lančanoj reakciji. Stope reprodukcije. Formula četiri faktora

Lančane reakcije nuklearne fisije teške jezgre neutronima su nuklearne reakcije u kojima se broj neutrona povećava i dolazi do samoodrživog procesa nuklearne fisije materije. Hemijske i nuklearne razgranate lančane reakcije su uvijek egzotermne. Lančana reakcija fisije je izvodljiva u praktično tri izotopa i moguća je samo zato što kada jezgro cijepa primarni neutron, u izlaznom kanalu se emituje više od dva sekundarna neutrona.

Stopa reprodukcije TO– glavna karakteristika razvoja nuklearne lančane reakcije.

Gdje Ni– broj neutrona proizvedenih u i-generacija, Ni–1 – broj neutrona proizvedenih u ( i–1)-generacija.

Teorija nuklearnih lančanih reakcija također je stvorena 1939. godine po analogiji s teorijom kemijskih lančanih reakcija (1934.). Samoodrživa nuklearna lančana reakcija je moguća kada K>1 – superkritična reakcija, K=1 – reakcija je kritična. Ako K<1 – реакция подкритическая, она затухает.

Formula za umnožavanje neutrona u lančanoj reakciji

Ako na početku reakcije postoji n neutrona, onda će za jednu generaciju njihov broj postati

To je..gif" width="108" height="48">,

gdje je τ – prosječni vijek trajanja jedne generacije neutrona

Ako odvojimo varijable i integrišemo, dobićemo

koristeći formulu, konačno dobijamo da se broj neutrona povećava s vremenom t eksponencijalno sa pozitivnim eksponentom

https://pandia.ru/text/78/550/images/image027_18.gif" width="37" height="23"> sa sporim neutronima i nuklearnom fisijom sa brzim neutronima.

Stope reprodukcije. Formula četiri faktora

Neka sistem uranijum + moderator ima beskonačne dimenzije. Pretpostavimo da se, u trenutku rođenja, apsorbuje generacija neutrona n termalni neutroni, od kojih svaki formira https://pandia.ru/text/78/550/images/image058_8.gif" width="126" height="37">, (1,91)

gdje je σU poprečni presjek za apsorpciju umjerenih toplinskih neutrona uranijumom,

σ3 – presjek apsorpcije moderatora za spore termičke neutrone,

ρU je koncentracija jezgri urana, ρ3 je koncentracija jezgri moderatora.

Dakle, broj toplotnih neutrona zarobljenih nuklearnim gorivom je ( nηεrf). Faktor umnožavanja neutrona u beskonačnom mediju(formula četiri faktora)

Faktor množenja neutrona u konačnom mediju

Kef=, (1.93)

Gdje - ukupna vjerovatnoća da će neutron pobjeći od curenja iz jezgra.

Dovoljno je da se stacionarna nuklearna lančana reakcija dogodi u konačnom sistemu Kef=1. Ovo odgovara kritičan(najmanja za reakciju) veličina aktivne zone. (Za čisti uranijum ovo je lopta poluprečnika 8,5 cm i mase 47 kg)..gif" width="25 height=23" height="23">>1.

Prvu kontroliranu nuklearnu lančanu reakciju izveo je E. Fermi u Chicagu 1942. godine. Nuklearni reaktor je imao η = 1,35, ε ≈ 1,03, ε pf≈ 0,8, = 1,08, for TO ef zahtijevao θ0,93, što odgovara veličini od 5÷10 m. Nuklearni reaktor izgrađen u Moskvi 1946. godine imao je slične parametre.