Ilmiybaza.uz 1 ELEKTRO YADRO REAKSIYALARI KURS ISHI Ilmiybaza.uz 2 MUNDARIJA: KIRISH…………………………………………………………….3 1. Elektro yadroviy reaksiyalar va ularning asosiy tushunchalari…………………………………………….………4 2. Elektro yadrolarning bo'linish reaksiyalari………………..11 3. Zanjir reaksiya. elektro yadroviy reaktor. ………………….14 4. Termoyadroviy reaksiyalar, yulduzlar energiyasi…………18 5. Boshqariladigan termoyadro reaksiyalari. …...22 Xulosa………………………………………………………….24 Foydalanilgan adabiyotlar……………………………….25 Ilovalar……………………………………………………………26 Ilmiybaza.uz 3 KIRISH Mavzuning dolzarbligi. Uzluksiz ta’lim tizimi bosqichlarida fizikaning o’qitishdan maqsad, birinchidan, tabiatning fundamental qonunlarini ilmiy asosda tushuntirishi tinglovchilarning ilmiy dunyoqarashi va falsafiy mushohada yuritish qobilyatlarini rivojlantirish, texnikada va turmushda foydalanilayotgan uskuna va vositalarning ishlash prinspini tushuntiruvchi fizik jarayonlar haqidagi tasavvurlarni shakillantirish, shuningdek, fizik ta’lim olishning davom ettirish, olgan bilimlarini chuqurlashtirishi va ilmiy izlanuvchilar uchun mustahkam zamin yaratishdan iborat. Kurs ishining maqsadi. Oily ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” bo’limi strukturasi va mazmunini takomillashtirilish, Elementar zarrachlardagi saqlanish qonunlarini o’rganishdan iborat. Tadqiqot obekti. Oily ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” bo’limini “Elementar zarrachlarning saqlanish qonunini” o’qitilish jarayoni. Mavzuning predmeti. KURS ISHI ni bajarishda “Elementar zarralar fizikasi” bo’limining o’qitilishi, mazmuni, zamonaviy ahamiyati va ped.texnologiyalardan unumli foydalanishdan iborat. Tadqiqot metodi. Tadqiqot ishining bajarilishida muammoga oid ilmiy, ilmiy – uslubiy ishlar va adabiyotlarni taxlili, hamda tadqiqot natijalarini umumlashtirish va matematik – statistik ishlov berish metodlaridan foydalanildi. Ishning ilmiy va amaliy ahamiyati. Oily ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi” o’qitish jarayoni zamonaviy uslubda mashg’ulot o’tish ko’rsatiladi. Ilmiybaza.uz 4 1. Elektro yadroviy reaksiyalar va ularning asosiy tushunchalari. Yadro energetikasi — energetikaning atom energiyasi (yadro energiyasi) dan elektr va issiqlik energiyasi olish maqsadida foydalanish boʻlimi hamda fan va texnikaning yadro energiyasini elektr va issiklik energiyasiga aylantirish usullari va vositalarini nazariy jihatdan ishlab chiqish hamda ularni amalda tatbiq qilish masalalari bilan shugʻullanuvchi sohasi. Yadro energetikasining texnik asosini atom elektr stansiyasi (AES) tashkil qiladi. Energiya manbai esa atom reaktori (yadro reaktori) hisoblanadi. Parchalanish yadro reaksiyalari (qarang Yadro reaksiyasi) da uran va plutoniy yadrolarining boʻlinishi natijasida issiqlik energiyasi ajraladi, keyin bu energiya xuddi oddiy issiqlik elektr st-yalaridagidek elektr energiyasiga aylantiriladi. Organik yoqilgʻi (koʻmir, gaz, neft, torf) zahiralari kamayib qolgan taqdirda insoniyatni energiya bilan taʼminlashda yadro yoqilgʻisidan foydalanish hozircha eng ishonchli yoʻl hisoblanadi. Shuning uchun koʻpchilik rivojlangan mamlakatlarda (AQSH, Buyuk Britaniya, Fransiya, Kanada, Yaponiya, Germaniya, Shvetsiya, Rossiya, Hindiston, Pokiston va boshqalar)da issikdik va gidroenergetika manbalaridan boshqa energiya manbalaridan, shu jumladan, birinchi navbatda, yadro energiyasidan foydalanishning yuqori samarali usullarini oʻzlashtirishga doir ishlar jadal ravishda olib borilmoqda. Oʻzbekistonda Yadro energetikasiga doir ilmiy tekshirish ishlari Oʻzbekiston FA Yadro fizikasi institutish olib boriladi. YA.e.ga doir eng tashvishli muammo — bu AES larni ishlatish jarayonida xavfsizlikni taʼminlash hamda ajraladigan suyuq va qattiq radioaktiv chiqindilarni zararsizlantirish muammosi. AES larda bunday chiqindilardan tashqari radioaktiv izotoplarning uchuvchi birikmalari ajraladi, radioaktiv aerozollar ham hosil boʻlishi mumkin. Radioaktiv gazlar va aerozollarning maʼlum qismi yaxshilab maxsus ishlov berilganidan soʻng atmosferaga chiqarib yuboriladi, suyuq va qattiq radioaktiv chiqindilar esa maxsus omborlar ("qabristonlar")ga toʻplanadi. Biroq, Yadro energetikasi ni taraqqiy ettirishning eng asosiy muammosi koʻp miqdordagi zararli chiqindilarni koʻmib tashlashning tejamli va ishonchli usullarini ishlab Ilmiybaza.uz 5 chiqishdan iborat. Bu borada koʻpchilik rivojlangan mamlakatlarda 20-asrning 70- yillaridan beri ilmiy tekshirish va tajribasanoat ishlari olib borildi hamda baʼzi usullari ishlab chiqildi va amadda joriy qilindi (mas, chiqindilarni yerga chuqur koʻmib, qalin beton toʻsiq — sarkofag bilan oʻrash, konteynerlarda okean tubiga tashlash va b). Lekin hozircha eng ishonchli, xavfsiz va tejamli usullari ishlab chiqilganicha yoʻq. Fotoyadro reaksiyalar, yadro fotoeffekti — atom yafosining ukvantlarni yutishi natijasida protonlar r, neytronlar p yoki murakkabroq zarralar (deytronlar, azarralar va h.k.) chiqarishi. Koʻp tarqalgan Fotoyadro reaksiyalar: (u,p). (u,r), (u, 2p), (u, rp). Deytron, azarra va h.k. murakkab zarralar chiqariladigan jarayonlarning ehtimolligi kamroq. Boʻlinuvchi yadrolarda katta ehtimollik bilan (u, f) fotoboʻlinish reaksiyalari boradi. ukvantlarning energiyasi zarralarni chikarishga yetmaganda fotonlarning elastik (u, u) va noelastik (u, /) sochilishi yuz beradi. u kvantlarning energiyasi me.zonlarning tugilish energiyasidan katta boʻlganda, yadroning boʻlinishi bilan birga fototugʻilish (mas, pionlarning) jarayonlari ham boradi. Har qanday yadro reaksiyasi kabi Fotoyadro reaksiyalar ham ukvantlarni yutishning effektiv kesimi o bilan tavsiflanadi. a ukvantning energiyasi Yeu ga bogʻliq. <s(E^j bogʻlanishning xususiyati gigant rezonans deb ataluvchi katta maksimumning mavjudligidir. Bu maksimumning kengligi bir necha MeV tartibida boʻlib, yengil yadrolar (12S, 16O) uchun Yeu 20— 25 MeV, oʻrta va ogʻir yadrolar uchun 13—18 MeV soxdeida joylashgan. Ikki zarra (ikki yadro yoki yadro va zarra) bir-biri bilan 10-15 m lar chamasiga yaqinlashganda yadroviy kuchlarning ta'siri tufayli o’zaro intensiv ta'sirlashadi, natijada yadroviy o'zgarishlar vujudga keladi. Bu jarayonni yadroviy reaksiyalar deb ataladi. Yadroviy reaksiyani quyidagicha yozish odat bo'lgan: А + а  В + b yoki A(a,b)B, (3.1) bunda A-boshlang’ich yadro, a- reaksiyaga kirishuvchi zarra, b-yadroviy reaksiyada ajralib chiquvchi zarra, B- yadroviy reaksiyada vujudga kelgan yadro, a Ilmiybaza.uz 6 va b zarralar - neytron, proton, - zarra, - kvant, yengil yadrolar yoki boshqa elementar zarralar bo'lishi mumkin. Birinchi yadroviy reaksiyani 1919 yilda Rezerford amalga oshirgan. Bunda azotni - zarralar bilan bombardimon qilish natijasida kislorod va proton hosil bo'lgan. Yuqorida bayon etilgan yadroviy reaksiyalarni yozish usuliga asoslanib mazkur reaksiyani 1 1 17 8 4 2 14 7 H O He N    (3.2a) yoki ixchamroq quyidagi N14 (, р) О17 (3.2v) ko'rinishda ifodalash mumkin. Reaksiyalarning turlari ko'p. Lekin reaksiyaga kirishuvchi zarralarning tabiatiga asoslanib uch sinfga: 1) zaryadli zarralar; 2) neytronlar; 3)  - kvantlar ta'sirida amalga oshadigan reaksiyalarga ajratish mumkin. Reaksiyalarni amalga oshish mexanizmi buyicha ularni ikki sinfga shartli ravishda ajratsa bo'ladi: 1.Yadroviy reaksiyalarni oraliq yadro orqali amalga oshishi. Bunda reaksiya ikki bosqichda o'tadi. Birinchi bosqichda zarra yadro tomonidan yutiladi. Vujudga kelgan sistemani oraliq yadro yoki kompaund yadro deb ataladi. Ikkinchi bosqichda esa oraliq yadro emiriladi. Demak, reaksiya А + а  С* В + b sxema bo’yicha amalga oshadi. C* yadroning (bundagi yulduzcha yadroning uyg’ongan holatini ifodalaydi) yashash davomiyligi ancha katta taxminan (10-14 dan 10-15) s bo'ladi. Yadro fizikasida yadroviy vaqt tushunchasidan foydalanish odat bo’lgan. Yadroviy vaqt deganda energiyasi 1 MeV bo'lgan nuklon (v ~ 107 m/s ga moc keladi) yadroning diametriga (~ 10-14 m) teng masofani bosib o'tishi uchun ketgan vaqt ya = 10-14m / 107m/s = 10-21s Ilmiybaza.uz 7 tushuniladi. Demak, oraliq yadroning yashash davomiyligi yadroviy vaqtdan 106 dan 107 martagacha katta. 2. Zarrani yadro bilan bevosita o'zaro ta'sirlashuvi tufayli amalga oshadigan reaksiyalar. Misol tariqasida deyton (H2) ni yadro bilan o'zaro ta'sirlashuvini bayon qilaylik. Yadroga yaqinlashgan deytonning protonini yadro itarib yuboradi (ikkalasining qam zaryadi musbat bo'lganligi uchun). Deytonning neytroni esa yadroga kirishi mumkin. Natijada deyton bo'linib ketadi, ya'ni uning neytronini yadro yutadi, protoni esa yadroga kirmasdan o'tib ketadi. Buni ba'zan, "uzib olish" reaksiyasi deb ham ataladi. Yadroviy reaksiyalarni tajribalarda o'rganish tufayli reaksiyalarda saqlanish qonunlarining bajarilishi aniqlandi: 1. Yadroviy reaksiyaga kirishuvchi zarralarning umumiy zaryadi reaksiyada vujudga kelgan zarralarning umumiy zaryadiga teng. 2. Yadroviy reaksiyaga kirishayotgan zarralardagi nuklonlarning to’liq soni reaksiyadan keyin ham saqlanadi, ya'ni reaksiyada hosil bo'lgan zarralar nuklonlarining to'liq soniga teng bo'ladi. Bu ikki qonunning bajarilishini quyidagi jadvalda keltirilgan yadroviy reaksiyalar misolida tekshirib ko'rish mumkin. Yadroviy reaksiya Elektr zaryadi Nuklonlar soni р O N    17 14  n He H H    7 2 2 n Be p Li    7 7 p P n S    32 32 n He Be    4 9 2  7 + 2 = 8 + 1 1 + 1 = 2 + 0 3 + 1 = 4 + 0 14 + 4 = 17 + 1 2 + 2 = 3 + 1 7 + 1 = 7 + 1 3. Yadroviy reaksiyalarda massaning saqlanish qonuni (va energiyaning saqlanish qonuni ham) bajariladi. Bu ikki qonunni birgalikda bayon Ilmiybaza.uz 8 qilmoqchiligimizning sababi massa va energiya o'zaro W = тс2 munosabat bilan bog’langanligidadir. Yadroviy reaksiyani (18.1) belgilanishiga amal qilaylik. U holda yadroviy reaksiyaga kirishayotgan zarralarning tinchlikdagi massalarini mA va ma deb, reaksiyada vujudga kelgan zarralarnikini esa mB va mb deb belgilaymiz. Ularning kinetik energiyalarini mos ravishda TA, Ta, TB, Tb deb belgilaylik. Natijada reaksiyaga kirishayotgan zarralar to'liq energiyalarining yig’indisi reaksiyada vujudga kelgan zarralar to'liq energiyalarining yig’indisiga tengligini quyidagicha ifodalaymiz: mАс2+TА+ mас2+Tа= mВс2+TВ+ mbс2+Tb Mos hadlarni gruppalasak, bu ifoda quyidagi [(mA+ ma) - (mB+ mb)]c2=(Ta+ Tb) - (TA+ Ta) ko'rinishga keladi. Bu tenglikning o'ng tomoni reaksiya natijasida vujudga keladigan energiya o'zgarishini ifodalaydi. Yadroviy reaksiyada ajralib chiqadigan yoki yutiladigan energiyani reaksiya energiyasi deb ataladi va odatda, Q qarfi bilan belgilanadi. U holda Q = [(mА + та)-(тВ + mв)] с2 = (ТВ + Тв) - (ТА +Та). (3.3) Agar Q > 0 bo'lsa, zarralar tinchlikdagi massasining kamayuvi hisobiga zarralar kinetik energiyasining ortishi kuzatiladi. Bu holda ekzoenergetik, reaksiya amalga oshayotgan bo'ladi. Ekzoenergetik reaksiya (TA + Ta) ning har qanday qiymatida ham amalga oshadi. Faqat zarra zaryadli bo'lgan holda uning energiyasi yadro elektr maydonining qarshiligini (odatda, uni kulon to'sig’i deyiladi) yengishga yetarli bo'lishi kerak, albatta. Agar Q < 0 bo'lsa, endoenergetik reaksiya sodir bo’ladi. Bunda zarralar kinetik energiyasining kamayuvi qisobiga ularning tinchlikdagi massalari ortadi. Shuning uchun reaksiyaga kirishayotgan zarralar kinetik energiyalari yetarlicha katta bo'lishi, ya'ni (TA + Ta) = |Q| + (TB + Tb) shart bajarilishi kerak. Endi yadroviy o'zaro ta'sir ehtimolligini xarakterlash uchun qo'llaniladigan effektiv kesim tushunchasi bilan tanishaylik. Buning uchun quyidagi xayoliy tajriba ustida mulohaza yuritaylik. Nishon sifatida qo'llanilayotgan bir jinsli jism Ilmiybaza.uz 9 tarkibidagi yadrolar konsentratsiyasi, ya'ni birlik hajmdagi yadrolar soni n bo'lsin. Nishonning qalinligi  shunday bo'lsinki, (3.1-rasm), undagi yadrolar bir-birini to'smasin. Bu nishonga tushayotgan zarralarning zichligi (ya'ni nishonning birlik yuzidan birlik vaqtda o'tadigan zarralar soni) N bo'lsin. Bu zarralarning hammasi ham nishondagi yadrolar bilan to'qnashmaydi, albatta. Chunki to'qnashish sodir bo'lishi uchun zarra nishondan uchib o'tayotganda uning yo'lida yadro mavjud bo'lishi kerak. Agar yadroni radiusi Rya bo'lgan sharcha deb tasavvur qilsak, uning ko'ndalang kesimi r2ya yuzli doira bo'ladi. Nishonning birlik yuziga mos kelgan hajmdagi yadrolar soni n ga, bu yadrolar kesimlarining umumiy yuzi esa  п  ga teng bo'ladi. Bu yuzning qiymati kanchalik katta bo'lsa, nishonga tushayotgan zarrani yadrodan birortasi bilan to'qnashishining ehtimolligi shunchalik katta bo'ladi. U holda nishondagi yadrolar bilan to'qnashadigan zarralar soni N = N п  ifoda bilan aniqlanadi. Agar N = 1 (ya'ni nishonning birlik yuziga birlik vaqtda bitta zarra tushmoqda) va п  = 1 (ya'ni nishonning birlik yuziga mos keluvchi hajmda bittagina yadro mavjud) bo'lsa, N =  bo'lib qoladi. Demak, yuzi bir birlikka teng nishon hajmida bittagina yadro mavjud bo'lgan holda bu nishonga birlik vaqtda bitta zarra tushadigan bo'lsa, uning yadro bilan to'qnashish ehtimolligi miqdoran yadroning ko'ndalang kesim yuziga teng ekan. Lekin zarra yadro bilan to'qnashganda hamma vaqt ham biz qiziqayotgan yadroviy reaksiya sodir bo'lavermaydi. Umuman, yadroviy reaksiyani sodir bo'lish ehtimolligi zarra va nishonning parametrlariga, ayniqsa, zarraning energiyasiga bog’liq. Bundan tashqari yadroviy reaksiyani qattiq zarra bilan sferik shakldagi qattiq yadroning to'qnashishi kabi tasavvur qilish ham haqiqatga unchalik mos kelmaydi. Natijada yadroviy reaksiyani sodir bo'lish ehtimolligi zarrani yadro bilan to'qnashish ehtimolligidan miqdoran farq qiladi. Boshqacha qilib aytganda, biror yadroviy reaksiyani sodir bo'lish ehtimolligi aslida  ga emas, balki undan farqlanuvchi qiymatga ega bo'ladi. Bu qiymat yadroning ko'ndalang kesimiga emas, balki Ilmiybaza.uz 10 qandaydir effektiv kesimga mos keladi. Shuning uchun yadroviy reaksiyaning sodir bo'lish ehtimolligini effektiv kesim orqali xarakterlash odat bo'lgan. Effektiv kesim m2 larda o'lchanadi. 1932 yilda D.Chedvik -zarralar ta'sirida vujudga keladigan "berilliy nurlanishi" massasi proton massasiga yaqin bo'lgan elektroneytral zarralardan iborat, degan fikrni ilgari surdi. Bu fikrga asoslanib Chedvik mavjud tajriba natijalarini miqdoriy jihatdan ham izohlab berdi. Neytronlar deb nomlangan zarralar shu tarzda kashf etildi. Shunday qilib, neytronlar kuzatilgan birinchi yadroviy reaksiyani Ве9 + Не4С12+n (3.4) shaklda yozamiz. Bu reaksiyadan qanuzgacha neytronlarning ixchamgina manbai sifatida foydalaniladi. Bunday manbalarni berilliy metalliga - nurlanish chiqaradigan preparat aralashtirib hosil qilinadi. Masalan, 1g radiyga bir necha gramm berilliy aralashtirilsa, sekundiga taxminan 107 neytron chiqaradigan manba hosil bo'ladi. 1g poloniy aralashtirilgan (Po-Be) manbadan sekundiga chiqariladigan neytronlar soni 3∙106 ga etadi. Bu ikkala manba chiqaradigan neytronlar energiyasi keng intervaldagi qiymatlarga ega. Agar monoenergetik neytronlar lozim bo'lsa, boshqa reaksiyalardan foydalaniladi. Masalan, Bi214 ning 1,78 MeV energiyali -kvantlari ta'sirida Be9+2He4+n (3.5) reaksiya tufayli energiyasi ~ 110 keV bo'lgan monoenergetik neytronlar hosil bo'ladi. Erkin holatdagi (ya'ni, yadro tarkibiga kirmagan) neytron  -radioaktiv emirilishga moyil. Uning yarim emirilish davri ~ 12 minut. Yemirilish quyidagi e e p n  ~    sxema bo'yicha sodir bo'ladi. Neytronlar biror muhitdan o'tayotganda, muhit atom va molekulalarining elektron qobiqlari bilan deyarli ta'sirlashmaydi. Sababi - neytronlarning elektr zaryadga ega emasligidir. Neytronlar faqatgina muhit atomlarining yadrolari bilan ta'sirlashadi, xolos. Bu ta'sirlashuv neytronning tezligiga (ya'ni, energiyasiga) Ilmiybaza.uz 11 bog’liq. Neytronlarning tezligi bo'yicha shartli ravishda tez va sekin neytronlarga ajratiladi: 1) de-Broyl to'lqin uzunliklari (=h/mn) yadro radiusi r dan kichik bulgan neytronlar [bunga (0,1, 4, 50) MeV energiyalar mos keladi] tez neytronlar deb ataladi; 2) neytronlarning de-Broyl to'lkin uzunliklari yadro radiusidan katta bo'lgak hollarda (bunga 0,1 MeV dan kichik energiyalar mos keladi) ularni sekin neytronlar deb nomlanadi. 2. Elektro yadrolarning bo'linish reaksiyalari E. Fermi (Italiya), I. Jolio - Kyuri va P. Savich (Fransiya), O. Gan va F.Shtrassman (Germaniya), O. Frish va L.Maytner (Avstriya) lar ning tajribalari va nazariy izlanishlari tufayli neytronlar bilan bombardimon qilingan og’ir yadrolar (masalan, uran) ni ikki qismga bo'linishi aniqlandi. Bundan tashqari neytronlar, elektronlar va  - nurlanishlarning qam vujudga kelishi kuzatildi. Bu hodisa yadro bo'linishi deb nom oldi. Bo'linish jarayonida vujudga kelgan (Mendeleyev davriy jadvalining o'rtarog’idagi elementlariga taalluqli) yadrolarni esa bo'linish parchalari deb ataldi. Bu hodisani yadro fizikasiga oid bilimlarimiz asosida talqin qilib ko'raylik. Neytron zХA yadroga kirgach, uning nuklonlari orasida o'ralashib qoladi. Natijada yangi zXA+1 yadro hosil bo'ladi, u esa ikki yadroga, ya'ni , Z1YA1 va Z2VA2 yadrolarga bo'linadi. Bo'linish natijasida vujudga kelishi mumkin bo'lgan boshqa zarralar bilan qiziqmasak, mazkur reaksiyani quyidagicha yoza olamiz: zХA +n zХA+1  Z1 У A1 + Z2 VA2 + . . . (3.6) X yadroni Y va V yadrolarga ajralish imkoniyati energetik nuqtai nazardan Q = (1А1 + 2А2) - А (3.7) ifodaning ishorasiga bog’liq. (3.7) da 1, 2,  lar mos ravishda bo'linish parchalari - Y va V qamda X yadrolardagi bitta nuklonga to'qri keluvchi bog’lanish energiyalarining qiymatlari. Davriy jadvalning o'rta qismidagi elementlar yadrolari Ilmiybaza.uz 12 uchun nuklonning yadroga bog’lanish energiyasi (ya'ni, 1 va 2 lar) ning qiymatlari jadval oxiridagi oqir yadrolarniki (ya'ni ) ga nisbatan 0,8 MeV katta. Shuning uchun Q ning ishorasi musbat bo'ladi. Bundan tashqari X yadroning nuklonlari Y va V yadrolar orasida taqsimlanganligi uchun Z1+Z2=Z ва A1+A2=A+ 1 A (3.8) deb hisoblash mumkin. Natijada og’ir yadro (masalan, U235) ikki o'rtacharoq yadroga ajralganda Q  A  0,8MeV energiya ajralishi lozim, degan xulosaga kelamiz. Qizig’i shundaki, (3.7) ifoda asosida hisoblashlar massa soni 100 dan katta bo'lgan barcha yadrolar uchun Q ning ishorasi musbat ekanligini ko'rsatdi. Demak, nazariy jihatdan A>100 bo'lgan yadrolar o'z-o'zidan, ya'ni spontan bo'linishi mumkin. U holda nima uchun spontan bo'linish faqat og’ir yadrolarda kuzatiladi? Haqiqatan, spontan ravishda og’ir yadroni ikki o'rtacharoq yadroga ajralishi elementlar davriy jadvalining oxiridagi ba'zi yadrolarda sobiq sovet fiziklari G.N.Flerov va K.A.Petrjaklar tomonidan kuzatildi. Lekin spontan bo'linishning tajribada aniqlangan ehtimolligi juda kichik, ya'ni yarim yemirilish davri nihoyat katta. Masalan, uran uchun 0,8∙1016 yilga teng. Demak, yuqoridagi savolni quyidagicha ifodalasa ham bo'ladi: nima uchun ikkiga ajralishga nisbatan Q > 0 bo'lgan yadrolarning bo'linishini amalga oshirish uchun tashqaridan biror ta'sir berilishi kerak? Bu savolga javob berish uchun yadroning tomchi modelidan foydalaniladi. Mazkur modelda atom yadrosi suyuqlik tomchisiga o'xshatiladi. Shuning uchun yadroning bo'linish jarayonini bayon qilishdan oldin suyuqliq tomchisi ustidagi mulohazalarga to'xtab o'taylik. Agar sharsimon suyuqlik tomchisnni astagina turtsak, u deformatsiyalanib, "nafas olayotgandek" tebranadi. Bunda tomchining shakli sharsimondan ellipsoidsimonga, undan yana sharsimonga o'tadi. Shu tarzda ma'lum vaqt tebrangach, tomchi yana sharsimon shaklini oladi, chunki bu shakl tomchi uchun asosiydir. Agar tomchiga berilgan turtki yetarlicha katta bo'lsa, tomchi tebranish jarayonida elastik deformatsiyaning kritik nuqtasidan o'tib ketadi. Natijada а). б). в). г). д). 3.2-расм. Ilmiybaza.uz 13 tomchining boshlanrich sferasimon shaklga qaytish imkoniyati yo'qoladi. Shuning uchun tomchi bir necha bosqichlardan (18.2-rasm) o'tib, ikkiga ajraladi. Yadroning bo'linishi ham tomchinikiga o'xshash bo'ladi. Neytron yadro ichiga kirib nuklonlarga aralashib ketadi va yadroviy kuchlar tufayli yadro bilan bog’lanib qoladi. Bunda neytron yadrodagi nuklonlar "kollektivi"ga o'zining kinetik va bog’lanish energiyalarining yig’indisiga teng miqdordagi energiya beradi. Yadroga berilgan bu energiya suyuqlik tomchisini deformatsiyalash jarayonida berilgan energiyaga o'xshaydi. Neytron olib kirgan energiya ta'sirida yadro bo'linadigan darajada deformatsiyalanmasa, bir qator tebranishlardan so'ng yadro boshlanqich holatga qaytadi. Tebranish energiyasi esa -kvant tarzida nurlantiriladi. Agar neytronning energiyasi yadroga 3.2-v rasmda tasvirlangandek gantelsimon shaklni berishga etarli bo'lsa, endi yadro sferasimon shaklini tiklay olmaydi. Haqiqatan, gantelsimon shaklga kelgan yadroning chekkalarida joylashgan protonlarning o'zaro itarishish kuchlarini yadroviy kuchlar muvozanatlashtirolmaydi, chunki yadroviy kuchlar faqat qisqa masofalardagina tortishuv xarakteriga ega. Natijada gantelsimon shakldagi yadro ikki yadroga bo'linish parchalariga ajraladi. Yadroning bo'linishi uchun yetarli darajada deformatsiyalay oladigan energiyaning qiymati bo'linishning kritik energiyasi Wkr (yoki aktivlash energiyasi) deb ataladi. Yadro bo'linish hodisasining nazariyasini 1939 yilda N.Bor, J.Uiller va Rossiyalik fizik Ya.I.Frenkel yaratdi. Shu nazariyaga asoslangan yadroning bo'linish mexanizmini soddalashtirilgan tarzda yuqorida bayon qildik. Endi, yadroning bo'linishida kuzatiladigan neytronlar va elektronlar qanday sabablar tufayli vujudga keladi? degan savolga javob beraylik. Buning uchun yadrolar tuzilishidagi quyidagi qonuniyatga e'tibor beraylik. Elementlar davriy jadvalidagi turli stabil (ya'ni, barqaror) yadrolardagi neytronlar soni N ning protonlar soni Z ga nisbati entil yadrolar uchun taxminan 1 ga teng bo'lsa, og’ir yadrolar sohasiga siljiganimiz sari bu nisbatning qiymati kattalashib boradi. Masalan, О16' Ag108, Ва137, U238 yadrolari uchun N/Z ning qiymatlari mos ravishda 1,0; 1,3; 1,46; 1,6 larga teng, Demak, og’ir yadro (masalan, uran) bo'linishi tufayli hosil bo'lgan bo'linish parchalarida ham neytronlar protonlardan anchagina ko'p bo'ladi (chunki N/Z = 1,6 Ilmiybaza.uz 14 edi). Bundan tashqari bo'linish parchalari yangigina vujudga kelgan vaqtda nihoyat darajada deformatsiyalangan bo'ladi. Bunday deformatsiyalarga ega bo'lgan yadrolarni o'ta uyg’ongan yadrolar deb ataladi. O'ta uyg’ongan yadroning potentsial energiyasi juda katta. Shuning uchun o'ta uyg’ongan yadro (bo'linish parchasi) "silkinib" o'zidan bir-ikkita neytron chiqarib yuboradi. Neytron chiqarish bo'linish vaqti boshlangandan so'ng 10-14 s lar chamasi vaqt ichida sodir bo'ladi. Shu sababli mazkur neytronlar oniy neytronlar deb ataladi. Oniy neytronlar chiqarilgandan keyin ham bo'linish parchalarnning tarkibida ortiqcha neytronlar mavjud bo'ladi. Shuning uchun bo'linish parchalari -yemirilishga moyil bo'ladi, ya'ni elektron va antineytron chiqarib neytron protonga aylanadi. Natijada parcha- yadroning zaryadi 1 ga ortadi, neytronlarning soni esa 1ga kamayadi. Lekin bu yadroda ham neytronlar ortiqcha bo'lishi mumkin. U holda bu yadroda yana - yemirilish sodir bo'ladi. Faqat oxirgi yadrodagi N/Z nisbat barqarorlik (stabillik) shartiga javob beradigan shartni qanoatlantirgandagina -yemirilishlar zanjiri to'xtaydi. Masalan, uranning bo'linishi tufayli hosil bo'lgan bo'linish parchalaridan biri - Xe140 ning - yemirilish zanjiri quyidagicha: 54Хе140 - 55Cs140 -  56 Ва140 -  57La140 - 58Cе140 Yuqorida Xe140 yadrosini uran yadrosining bo'linishi tufayli vujudga keladigan parchalardan biri deb atadik. Bunday deyishimizning sababi shundaki, uranning 60 ga yaqin bo'linishi kuzatiladi. Ular ichida bo'linish parchalarining massa sonlari nisbati A1/A2 ning 2/3 ga yaqin bo'lganlari esa katta ehtimollik bilan amalga oshadi. 3. Zanjir reaksiya. Elektro yadroviy reaktor U230 yadrosi bo'linishi tufayli ajraladigan energiyaning taxminan 8284% i bo'linish parchalarining energayasi tarzida, qolgan qismi esa neytronlar (23%), - nurlanish (56%), elektronlar (34%) va neytrinolar(5-6%) ning energiyasi snfatida namoyon bo'ladi. Har bir yadro bo'linganda, taxminan 200 MeV energiya ajraladi. Solishtirish maqsadida oddiy ximiyaviy reaksiyalarda (masalan, yonish protsessida) ajraladigan energiyaning har bir atomga to'g’ri keladigan ulushi atigi Ilmiybaza.uz 15 bir necha eV ekanligini eslaylik. Demak, yadro bo'linishida ximiyaviy reaksiyadagidan millionlab marta ko'p energiya ajraladi. Shuning uchun og’ir yadrolarning bo'linish hodisasi kashf qilinishi bilanoq, bu reaksiyada ajraladigan energiyadan foydalanish yo'llari izlana boshlandi. Bo'linish energiyasidan foydalanish imkoniyati amalga oshishi uchun shunday sharoit yaratish lozimki, bu sharoitda reaksiya bir boshlangandan so'ng o'z-o'zidan davom eta bo'lsin, ya'ni reaksiya zanjir xarakterga ega bo'lsin. Bunday reaksiyani amalga oshirishga og’ir yadroning bo'linishida vujudga keladigan 2-3 dona neytron yordam beradi. Masalan, birinchi yadro bo’linganda ajralib chiqqan 2-3 neytronning har biri o'z navbatida yangi yadrolarning bo'linishiga sababchi bo'ladi. Natijada 6 - 9 yangi neytronlar vujudga keladi. Bu neytronlar yana boshqa yadrolarni bo'linishiga imkoniyat yaratadi va hokazo. Shu tariqa bo'linayotgan yadrolar va buning natijasida vujudga keladigan neytronlar soni nihoyatda tez ortib boradi. Bayon etilgan tarzda rivojlanadigan protsess - zanjir reaksiyadir. Hisoblarning ko'rsatishicha, birinchi yadro bo'lingandan keyin 7,5∙10-7 s vaqt o'tgach 1024 1025 yadro (shuncha yadro taxminan 1 kg uran tarkibida bo'ladi) reaksiyada qatnashgan bo'ladi. Reaksiyaning bunday o'ta shiddatli tusda o'tishi - portlash demakdir. Lekin bu mulohazalarda barcha neytronlar yangi yadrolarning bo'linishiga sabab bo'ladi, degan farazdan foydalanildi. Aslida neytronlar boshqa yadrolar tomonidan yutilishi, lekin bu yadro bo'linmasligi mumkin. Yoxud neytronlar bo'linuvchi yadrolar bilan to'qnashmasdan reaksiya sodir bo'ladigan hajm (ya'ni aktiv zona) dan chiqib ketishi mumkin. Natijada zanjir reaksiya rivojlanmaydi. Demak, zanjir reaksiya rivojlanishi uchun yadroning bo'linishi tufayli hosil bo'lgan neytronlarning o'rta qisobda bittadan ortig’i yangi bo'linishni vujudga keltirishi shart. Umuman, zanjir reaksiyaning rivojlanish tezligi ko’payish koeffitsiyenti Kk ning qiymati bilan xarakterlanadi. Ko'payish koeffitsienti - biror avlod bo'linishlarida vujudga kelgan neytronlar sonini undan oldingi avlod bo'linishlarda hosil bo'lgan neytronlar soniga nisbatidir. Agar Kk > 1 bo'lsa zanjir reaksiya rivojlanadi. Kk< 1 da reaksiya so'nadi. Kk=1 bo'lganda reaksiya bir me'yorda davom etadi. Shuning uchun ko'payish koeffitsiyentining qiymatiga ta'sir etuvchi faktorlarni o'zgartirish yo'li bilan zanjir Ilmiybaza.uz 16 reaksiya tezligini boshqarish mumkin. Zanjir reaksiyalarda uran yoki plutoniyning izotoplaridan foydalaniladi. Masalan, tabiiy uran tarkibida 99,282% U238 izotop, 0,712% U235 izotop va 0,006% U234 izotop bor. Tez neytronlar ta'sirida bu izotoplarning barchasi bo'linadi, sekin neytronlar esa faqat U235 izotopning bo'linishiga sabab bo'la oladi. Energiyasi 1 MeV dan kichik neytronlar U238 yadrosi tomonidan tutiladi va U239 hosil bo'ladi. Lekii U239 izotop  yemirilish natijasida Np239 ga, u esa Pu239 ga aylanadi, ya'ni 92U238 + n  92U239   93Nр239   94Рu239 (3.9) Pu239 ham, xuddi U235 kabi sekin neytronlar ta'sirida bo'linadi. Bundan tashqari U235 va Pu239 yadrolarning bo'linishida hosil bo'ladigan neytronlar sonining o'rtacha qiymatlari () mos ravishda 2,46 va 2,90 ga teng. Demak, U235 yoki Pu239 yadrolaridan foydalanib zanjir reaksiyani amalga oshirish uchun imkoniyatlar mavjud. Faqat neytronlarni reaksiyada qatnashmay aktiv zonadan chiqib ketishini kamaytirish lozim. O'z-o'zidan ravshanki, aktiv zonaning hajmi (bo'linuvchi moddaning massasi shu hajmga proporsional) qanchalik kichik bo'lsa, undan chiqib ketadigan neytronlar soni shunchalik ko'p bo'ladi. Shuning uchun aktiv zona hajmini kattalashtirib borilsa, uning biror qiymatida zanjir reaksiyani amalga oshishi uchun yetarli sharoit yaratilgan bo'ladi. Bunday hajmdagi bo'linuvchi moddaning massasini kritik massa (tkr) deb ataladi. Masalan, sof U235 dan tashkil topgan bo'linuvchi modda uchun mk ~ 9 kg. Shunday qilib, bo'linuvchi modda massasining qiymati m<mkr bo'lgan holda neytronlarning ko'payish koeffitsiyenti Kk<1 bo'ladi, shuning uchun zanjir reaksiya amalga oshmaydi. Aksincha, t > tkr shart bajarilganda Kk>1bo'ladi (lekin Kk ), natijada zanjir reaksiya rivojlanadi. Zanjir reaksiya boshqarilmaydigan tarzda amalga oshishi atom bombaning portlash jarayonida sodir bo'ladi. Atom bombaning tuzilishi sxematik tarzda 3.3-rasmda tasvirlangan. Unda bo'linuvchi modda ikki yoki ko’proq bo'laklar tarzida tayyorlanadi. Bu bo'laklarning umumuy massasi kritik massasidan katta, lekin har bo'lakning massasi kritik massadan kichik. Shuning uchun har bir bo'lakning o'zida bo'linish zanjir reaksiyasi Ilmiybaza.uz 17 rivojlanmaydi. Bombaga joylashtirilgan oddiy portlovchi qurilma portlaganida mazkur bo'laklar qo'shilib, zanjir reaksiyani amalga oshishiga sharoit yaratiladi. Bo'linish reaksiyasini boshlab berish uchun kerak bo'ladigan birinchi neytronlar esa bo'linuvchi modda ichida doimo "adashib" yurgan bo'ladi. Masalan, massasi 1 kg bo'lgan uranda spontan bo'linish tufayli sekundiga taxminan 20 neytron vujudga keladi. Bundan tashqari kosmik nurlar ta'sirida ham doimo turli zarralar qatori neytronlar ham vujudga kelib turadi. Atom bomba portlaganda juda qisqa vaqt ichida niqoyatda katta energiya ajralib chiqqanligi uchun portlash zonasida issiqlik bir necha million gradusga etadi. Bunday issiqlik ta'sirida portlash zonasidagi modda bug’ga aylanadi. O'ta qizigan sharsimon gaz tez kengayishi natijasida juda kuchli zarb to'lqini vujudga kelib, o'z yo'lidagi ob'yektlarni yemiradi va kuydirib tashlaydi. Kezi kelganda shuni qayd qilmoq lozimki, mazkur qurolni yadroviy bomba deb atash to'g’riroq bo'lardi, chunki uning portlashida yadroviy energiya ajraladi-da! Boshqariladigan bo'linish zanjir reaksiyalarini amalga oshirish uchun qo'llaniladigan qurilmani yadroviy reaktor deb ataladi. Bunday qurilmalarda neytronlar ko'payish koeffitsiyenti Kk ning 1 dan ozgina katta qiymatlarida zanjir reaksiyani boshlash imkoniyati mavjud bo'lishi kerak. U holda aktiv zonadagi neytronlar konsentratsiyasi va reaktorning quvvati orta boshlaydi. Kerakli quvvatga erishilganda Kk ning qiymatini aynan 1 ga teng qilib turish imkoniyati bo'lishi kerak. Bu holda zanjir reaksiya o'zgarmas tezlik bilan davom etadi, natijada reaktor statsionar rejimda ishlay boshlaydi. Bo'linish zanjir reaksiyasining anchagina variantlari mavjud. Biz hozirgi zamon energetikasida keng foydalanilayottan issiqlik neytronlar ta'sirida ishlaydigan reaktorlar bilan tanishamiz. Reaktorning asosiy elementi - bo'linuvchi moddadnr. Zamonaviy reaktorlarda bo'linuvchi modda sifatida U235 izotop bilan boyitilgan tabiiy urandan foydalaniladi. Issiqlik neytronlar U235 ni effektiv ravishda bo'linishiga sababchi bo'ladi. Shuning uchun bo'linish reaksiyasida vujudga kelgan tez neytronlarni sekinlatish yo'li bilan issiqlik neytronlarga aylantiriladi. Odatda, sekinlatkichlar sifatida grafit yoki og’ir suv (D2O) dan, ba'zan esa oddiy suv (H2O) dan ham foydalaniladi. 3.4-rasmda reaktor aktiv zonasining soddalashtirilgan sxemasi Ilmiybaza.uz 18 tasvirlangan. Reaktorning aktiv zonasi sekinlatkich modda bilan to’ldirilgan. Sekinlatkich ichiga sterjen yoki plastinka shaklida bo'linuvchi modda bo'laklari joylashtiriladi. Zanjir reaksiya tezligini boshqaruvchi sterjenlar yordamida o'zgartirish mumkin. Bu sterjenlar neytronlarni intensiv ravishda yutadigan materiallar (masalan, bor yoki kadmiy) dan tayyorlanadi. Boshqaruvchi sterjenlarning ko'proq yoki kamroq qismini aktiv zona ichiga kiritish yo'li bilan Kk ning qiymatini o'zgartirishga erishiladi. Statsionar rejimda ishlayotgan reaktorning aktiv zonasidagi neytronlar soni normadan ozgina chetga chiqishi (ya'ni Kk ning qiymati 1 dan ozgina farqlanishi) bilanoq, maxsus avtomatik qurilma boshqaruvchi sterjenlarni kerakli tomonga siljitadi. Yadroviy energiyadan foydalanishga asoslangan qurilmalarning asosiy qismi yadroviy reaktordir. Misol tariqasida atom elektr stantsiya (AES) ning ishlash prinsipi bilan tanishaylik. Zanjir bo'linish reaksiyasida ajralayotgan energiya aktiv zonani aylanib yuradigan (3.5-rasm) issiqlik eltuvchiga o'tadi. Issiqlik eltuvchi bu energiyani issiqlik almashgichdagi suvga beradi, natijada suv buqga aylanadi. Bug’ esa o'z navbatida generatorning tarkibiy qismi bo'lgai turbinani qarakatga keltiradi. Turbinadan o'tgach bug’ kondensorda suvga aylanib, yana issiqlik almashgichga boradi. Shu tarzda yadroviy energiya elektr energiyaga aylantiriladi. 4. Termoyadroviy reaksiyalar Yadro bog’lanish energiyasining bir nuklonga mos keluvchi qiymati  ning massa soni A ga bog’liqligini xarakterlovchi grafik (3.2-rasm) ga nazar tashlasak, faqat og’ir yadrolarning bo'linish tufayligina emas, balki juda yengil yadrolarni biriktirish (yadrolar sintezi) usuli bilan ham yadroviy energiyadan foydalanish mumkin, degan fikrga kelamiz. Masalan, deyteriy va tritiyning sintezida  -zarra va neytron hosil bo'ladi, ya'ni 1H2 + 1H3  2Не4 + n (3.10) Mazkur reaksiyaning energiyasini (18.3) munosabatga asoslanib hisoblaylik: Q = [(mH2 + mH3)  (mHe4 + mn)] s2 ~ 17,6 MeV (3.11) Ilmiybaza.uz 19 Demak, reaksiya ekzotermik va unda qatnashayotgan har bir nuklonga to’g’ri keluvchi energiya ~ 3,5 MeV ga teng. Taqqoslash maqsadida U238 ning bo'linishida ajraladigan energiyaning bitta nuklonga mos keluvchi ulushi ~ 0,85 MeV ligini eslaylik. Yadrolar sintezi amalga oshishi uchun ular bir-biri bilan yadroviy kuchlarning ta'siri seziladigan masofa (r ~ 10 15 m) gacha yaqinlashishi kerak. Lekin yadrolarning bu darajada yaqinlashishiga kulon itarishish kuchlari tufayli ular orasida vujudga keladigan potentsial to'siq qarshilik ko'rsatadi. Bu to'siqni yengish uchun H2 va H3 ning sintez reaksiyasida yadrolar МeV J r e 7,0 10 .8 85 10 .3 14 4 ) 16 10 .1( 4 15 12 2 19 0 2            (3.12) energiyaga ega bo'lishi kerak. Demak, to'qnashayotgan yadrolarning har birini kinetik energiyasi ~ 0,35 MeV bo'lsa, yadroviy sintez reaksiyasi amalga oshadi. U holda yadrolar sintezi issiqlik harakatning energiyasi (ya'ni 3kT/'2) tufayli sodir bo'lishi uchun yadrolarni qanday temperaturagacha qizdirish lozim? degan savolga javob topaylik. Hisoblardan ko'rinishicha bu temperatura 2∙109 K bo'lishi kerak. Mazkur temperaturani amalda hosil qilib bo'lmaydi. Lekin bunchalik yuqori temperaturaga hojat ham bo'lmasa kerak. Bu fikr quyidagi ikki sababga asoslanadi: 1) ixtiyoriy T temperaturadagi gaz molekulalari tezliklarining qiymati Maksvell taqsimotiga bo'ysunadi. Shu sababli Maksvell taqsimotini xarakterlovchi grafikning "dumi" ga mos keluvchi tezliklar bilan xarakterlanadigan yadrolar issiqlik qarakat energiyasining qiymatlari 3kT/'2 dan ancha katta bo'ladi; 2) tunnel effekt tufayli yadrolar birikishi uchun lozim bo'ladigan kinetik energiyaning qiymati kulon to'sig’i balandligidan kichik ham bo'lishi mumkin. Shuning uchun H2 va H3 yadrolarining ~ 107 K temperaturada ham yetarlicha intensiv birikishi kuzatiladi. Yadrolar sintezi yuqori temperaturalarda sodir bo’lganligi uchun uni termoyadroviy reaksiya deb ham ataladi. Bu qadar yuqori temperatura yulduzlarda jumladan, quyoshda mavjud. Quyosh nurlanishining spektrini o'rganish asosida yulduzlar tarkibi, asosan vodorod va geliydan hamda ozgina miqdordagi (~ 1 % cha) uglerod azot va kisloroddan iborat, degan xulosaga Ilmiybaza.uz 20 kelingan. Quyosh energiyasi uning tarkibidagi yadrolarnnng sintezi, ya'ni termoyadroviy reaksiyalar tufayli ajraladi. Bu reaksiyalarning variantlaridan biri proton proton (pp) siklidir. Mazkur sikldagi birinchi reaksiyada ikki proton birikib, deytonni hosil qiladi: Hl + Hl  H2 + e+ + . (3.13.1) Ikkinchi bosqichda Н2 +H1   + Не3 (3.13.2) reaksiya amalga oshadi. Shundan so'ng Не3 + Не3  Не4 + 2Н1 (3.13.3) reaksiyada geliy yadrosi va ikki proton hosil bo'ladi. Bundan tashqari Bete tomonidan taklif etilgan uglerod sikli amalga oshishi mumkin. Mazkur sikl quyidagi to'rt bosqichda o'tadi: C12 + Hl   + N13 + C13 + e+ + , ( 3.14.1) С13 + Н1   + N14, (3.14.2) N14+Н1 +О15+ N15++ +  (3.14.3) N14+H1C12+He4. (3.14.4) Bu siklda ham geliy yadrosi hosil bo'ladi. Bundan tashqari siklning birinchi bosqichidagi C12 yadrosi ham vujudga keladi. U yana yangi siklni boshlaydi. Boshqacha aytganda, C12 yadrosi uglerod siklida "yadroviy katalizator" vazifasini o'taydi. Shuni ham qayd qilmoq lozimki, uglerod sikli pp-siklga nisbatan yuqoriroq temperaturalarda o'tadi. Zamonaviy tasavvurlarga asosan, quyosh energiyasining manbai asosan pp-sikldir. Olimlar sun'iy ravishda termoyadroviy reaksiyani amalga oshirish usulini topdilar. Buning uchun termoyadroviy reaksiyada qatnashishi lozim bo'lgan modda (masalan, H2 va H3 aralashmasi) ichida atom bomba (3.6-rasm) portlatilsa bas. Atom bomba portlaganda qoyat qisqa vaqt ichida temperatura ~ 107 K ga yetib, deyteriy va tritiy birikadi, bunda energiya ajralib chiqishi yanada kuchliroq portlash tarzida namoyon bo'ladi. Portlashda vodorod izotoplari qatnashganligidan 3.6-rasm. Ilmiybaza.uz 21 bayon etilgan printsipda ishlaydigan qurolga vodorod bomba deb nom berilgan. Agar vodorod bombaning devorlariga U238 izotop (ya'ni tabiiy uran, chunki uning 99% i U238 edi) qoplansa, termoyadroviy reaksiyada ajralib chiqadngan tez neytronlar U238 yadrolarining bo'linishiga sababchi bo'ladi. Buning natijasida bombaning portlash quvvati yanada ortadi. Neytron bomba deb ataluvchi qurolda esa yadroviy sintez reaksiyasi amalga oshishi uchun talab qilinadigan sharoit detonatorlik vazifasipi bajaruvchi atom bombani portlatish yo’li bilan emas, balki boshqa usullar yordamida vujudga keltiriladi. Neytron bombani xarakterlovchi kriteriy sifatida termoyadroviylik koeffitsiyenti KT dan foydalaniladi. KT - yadroviy sintez reaksiyasida ajraladigan energiyannng portlash vaqtida ajraladigan umumiy energiyaga nisbatadir. Neytron bombada KT ~ 0,900,95. Yadroviy sintez reaksiyasida ajralib chiqadigan energiyaning asosiy qismi (~ 80 %) neytronlarning energiyasi sifatida namoyon bo'ladi (mazkur qurolni neytron bomba deb atalishining sababi ham shunda). Shuning uchun neytron bomba portlaganda vujudga keladigan zarb to'lqin anchagina kuchsiz, lekin nurlanish dozasi nihoyat kuchli bo'ladi. Neytronlar muhit atomlarining elektron qobiqlari bilan bevosita ta'sirlashmaydi. Lekin muhit atomlarining yadrolari bilan ta'sirlashuvi tufayli zaryadli zarralar, - kvantlar va radioaktiv yadrolar hosil bo'ladi. Bular esa, o'z navbatida boshqa atomlarni ionlashtiradi. Shuning uchun odam organizmiga neytronlarning ta'siri tirik to'qimalarning atom va molekulalarini ionlashtirishdan iborat bo'ladi. Ionlarning aktivligi o'zgacha bo'lganligi uchun sog’ organizmda salbiy ta'sir ko'rsatuvchi ximiyaviy birikmalar vujudga keladi. Yadroviy nurlanish, xususan, neytronlar ta'sirida ba'zi murakkab molekulalar, birinchi navbatda iliq, so'ngra qon hosil bo'lish jarayoni, ayniqsa, markaziy nerv sistemasining to'qimalari zararlanadi. Ovqat hazm qilish yo'li va jinsiy a'zolarning hujayralari ham shikastlanadi. Nurlanishlarning tirik organizmga ta'siri haqida quyidagi tajriba etarlicha tasavvur beradi: maymunlar uzoq vaqt davomida kuniga olti soatdan chambarak aylantirishga, o'n minut aylantirgandan keyin besh minut dam olishga o'rgatilgan. Bunday meqnatdan ular mutlaqo charchamagan. So'ngra maymunlarga neytron - Ilmiybaza.uz 22 gamma nurlanish bilan ta'sir etilgan. Nurlanishning ekvivalent dozasi 46 zivert (1Zv=1 J/kg) bo'lgan. Nurlangandan besh sekund o'tgach, maymunlar yana chambarak aylantirishga undalgan. Lekin ularnnng 80% i 8 minut ichida ish qobiliyatini butunlay yo'qotgan. Nurlangandan so'ng 7 - 132 soat ichida barcha maymunlar halok bo'lgan. Shuni alohida qayd qilmoq lozimki, quvvati o'n kilo tonna bo'lgan neytron bomba (bunday bombadagi deyteriy - tritiy aralashmasining massasi 130 grammga teng) portlatilganda portlash markazidan bir kilometrcha masofadagi ochiq yerda joylashgan odamlarga xuddi yuqorida bayon etilgan tajribadagidek nurlanish ekvivalent dozasi ta'sir etadi. 5. Boshqariladigan termoyadro reaksiyalari. Yadroviy energetika istiqbollari. Yadroviy sintez reaksiyasi, hozircha, boshqarilmaydigan tarzda amalga oshirilishi mumkin. Boshqariladigan termoyadroviy reaksiyani amalga oshirish uchun, asosan ikki qiyinchilnkni yengish kerak. Birinchidan "termoyadroviy yoqilg’i" ning temperaturasini ~ 108 K gacha qizdirish, ya'ni quyosh temperaturasidan taxminai 10 marta yuqori temperaturalarni olish usulini topish lozim. Bunchalik yuqori temperaturalar zarurligining sababi nimada? Masala shundaki, sun'iy ravishda termoyadroviy reaksiya sodir bo'ladigan qurilmaning hajmi chegaralangan, natijada undan issiqlik yo'qolishi ham quyoshdagidan ancha katta bo'ladi, albatta. Shuning uchun sun'iy ravishda hosil qilinadigan "mitti quyosh" temperaturasi quyoshnikidan ancha yuqori bo'lishi lozim. "Termoyadroviy yoqilqi" bunday yuqori temperaturalarda termoyadroviy plazmaga aylanadi. Berk hajmdagi plazma kamera devorlari bilan kontaktga kiradi va unga issiqlik berib soviydi yoki xuddi vodorod bomba misolidagidek kamerani eritib yuboradi. Shuning uchun termoyadroviy plazmani berk hajmda biror muddat davomida saqlab turish muammosi tuqiladi. Bu ikkinchi qiyinchilikdir. Ilmiybaza.uz 23 Bu raqamlar insoniyatning energiya ta'minotida vujudga kelgan muammoni xarakterlaydi. Bu muammoni hal qilishda yadroviy energetikaga muhim rol ajratilgan. Hozirgi vaqtda AES larning reaktorlarida, asosan, U235 dan foydalanilmokda. Lekin U238 dan tez neytronlar ta'sirida Pu239 hosil qilish (3.9 ga q.) mumkin. Bu protsess ko'paytirgich reaktorlarda amalga oshadi. Natijada bunday reaktorlarda ikki protsess, ya'ni yadroviy bo'linish va yangi "yoqilg’i" - plutoniy hosil bo'ladi. Ko'paytirgich reaktorlardan foydalanib yana bir "yoqilg’i" ni hosil qilish mumkin: Th232 + пTh233- Рu233 - U238. U233 va Pu239 larda xuddi U235 ga o'xshash, issiqlik neytronlar ta'sirida bo'linish reaksiyasi amalga oshadi. Mutaxassislarning fikricha, boshqariladigan bo'linish reaksiyalari uchun kerak bo'ladigan "yoqilqi" lardan shu tarzda foydalanilsa, ular insoniyat energiyaviy eqtiyojlarini bir necha yuz yil davomida qondira olar ekan. Termoyadroviy reaksiyani boshqarish muammosi xal bo'lgan taqdirda insoniyat uchun energiya tanqisligi xavfi butunlay yo'qolgan bo'ladi, chunki okean suvlaridagi "Termoyadroviy yoqilg’i" ning zapaslari juda katta. Ilmiybaza.uz 24 XULOSA Yuqorida ta’kidlanganidek, har bir ta’sirlashuvning o’z qonunlari mavjud. Ammo olimlarning fikricha, bu ta’sirlashuvlarning barchasi yagona qonunga bo’ysunishi va soda qilib tushuntirilishi zarur. Boshqacha aytganda, har to’rtala ta’sirlashuvning ham shunday birlashuvi ro’y berishi kerakki, bir yuqorida ko’rgan ta’sirlashuvlar, bu yangi ta’sirlashuvning ma’lum sharoitlarda namoyon bo’ladigan xususiy holiga aylanmog’i lozim. Yadroviy reaksiyalarni tajribalarda o'rganish tufayli reaksiyalarda saqlanish qonunlarining bajarilishi aniqlandi: 1. Yadroviy reaksiyaga kirishuvchi zarralarning umumiy zaryadi reaksiyada vujudga kelgan zarralarning umumiy zaryadiga teng. 2. Yadroviy reaksiyaga kirishayotgan zarralardagi nuklonlarning to’liq soni reaksiyadan keyin ham saqlanadi, ya'ni reaksiyada hosil bo'lgan zarralar nuklonlarining to'liq soniga teng bo'ladi. Olimlar plazmaning magnit maydon yordamida izolyatsiyalash mumkin, degan fikrni ilgari surdilar. Bu fikrga asoslanib turli qurilmalar yasalgan. Ular ichida sobiq sovet olimlari yasagan va "Tokamak" nomi bilan yurgiziladigan qurilmalar e'tiborga loyiqdir. "Tokamak" lar yordamida Xalqaro hamkorlik asosida boshqariladigan termoyadroviy reaksiyani amalga oshirish bo'yicha izlanishlar ham olib borilmokda. Hozirgi vaqtda dunyoning 16 mamlakatida 100 dan ortiq atom elektrostansiya (AES) lar ishlab turibdi. Ularning umumiy elektr quvvati 4∙107 kVt dan ortiq. Bundan buyon energetik balansda yadroviy energetikaning ulushi ortib boradi. Buning sababi shundaki, dunyoda ishlatilayotgan energiyaning taxminan 70% i neft va gazni yoqish hisobiga olinmoqda. Borgan sari oshib borayotgan energiya ehtiyojlarini qisobga olsak, neft va tabiiy gaz zapaslari uzog’i bilan 50 yilga etadi. Ko'mirni yoqish hisobiga esa energiya ehtiyojlarini uzog’i bilan 500 yil davomida qondirib turish mumkin. Ilmiybaza.uz 25 FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO’YXATI 1.T.M.Mo’minov va boshqalar. Atom yadrosi va zarralar fizikasi. Toshkent, “O’zbekiston faylasuflari, jamiyati”, 2009. 2.Ю.М.Широков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. М., «Наука»., 1972. 3.М.Престон. Физика ядра. М., «Мир»., 1964. 4.Р.Б.Бекжонов. Атом ва ядро физикаси. Т., «Ўзбекистон»., 1972. 5.О.Бор, Б.Моттельсон. Структура атомного ядра. 1,2 том. М., «Мир»., 1971. 6 .А.У.Абдураҳимов. Автореферат ОИЯИ, 1-7459, Дубна, 1973. 7.А.У.Абдурахимов и др. Высокоавтоматизированная система обработки и анализа данных. Труды международной конференции. г Ош, 1 том, 2000. 8.Р.Б.Бекжонов. Ядро физикаси. Т., «Ўқитувчи»., 1975. 9.Р.Б.Бекжонов. Атом ва ядро физикаси. Т., «Ўқитувчи»., 1994. 10. Г. Челлен. Физика элементарных частиц. М., «Наука»., 1966. 11. В.С.Барашенков. Сечения взаимодействия элементарных частиц. М., «Наука»., 1966. 12. Ю.И.Корякин. Биография атома. М., «Госатомиздат»., 1961. 13. Г.С.Воронов. Штурм термоядерной крепости. М., «Наука»., 1985. 14.R.Ishmuhamedov, M.Yuldashev. Ta’lim va tarbiyada innovasion Pedagogik texnologiyalar. -T.: “Nihol”, 2013. 15.Begimqulov U.Sh. Pedagogik ta’lim zamonaviy axborot texnologiyalarni joriy etishining ilmiy-nazariy asoslari. – Toshkent: Fan, 2007.