Баухаус Архитектура Москвы Явление радиоактивности испытания ядерного оружия Физика твердого тела

Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными. В случае стабильных легких ядер, где роль кулоновского взаимодействия невелика, числа протонов и нейтронов Z и N оказываются одинаковыми

Стенки Блоха

Домены отделены друг от друга границами, в которых осуществляется изменение ориентации спина. Если поворот вектора намагничения при этом не выходят из плоскости yz (см. рис 14.5а), то эти границы называют стенками Блоха. На рис. 14.6а поворот спинов на 1800 происходит скачком, т.е. в одной плоскости. Для этого требуется энергия:

deltaE = -JS(-S) - [-JS2] = 2JS2.

(14.17)

Рис.14.6
Рис. 14.6. Стенки Блоха

Во втором случае (рис. 14.6б) поворот происходит в стенке, состоящей из n-плоскостей, в каждой из которых спин поворачивается на угол pi/n. Тогда обменная энергия между соседними спинами равна deltaE = -Js2cos(pi/n), а полная энергия равна

deltaEобм = n[-JS2cos(pi/n)-(-JS2)] = nJS2[1-cos(pi/n)].

При n >>1 получаем

deltaE neaeqv pi2/2n JS2

(14.18)

Согласно (14.18) тощина стенки могла бы расти бесконечно, но этому препятствует энергия анизотропии: спин в стенке Блоха не ориентирован в направлении легкого намагничения. Поэтому, доля энергии анизотропии deltaEK ~ n. Баланс между обменной энергией и энергией анизотрпии достигается в Fe на толщине ~ 300a (а - период решетки): Основные компоненты ядерного реактора На рисунке приведена схема основных компонентов ядерного реактора. Газовый или жидкий теплоноситель прокачивается в реактор с помощью циркуляционного насоса и проходит через топливные элементы. Эти элементы состоят из урана в металлической, карбидной или оксидной форме, заключенного в оболочку из циркония, магниевого сплава или нержавеющей стали

WWALL neaeqvpi2/2na2 JS2 + Kna.

(14.19)

Оценки показывают, что полная энергия стенки составляет WWALL ~ 1 эрг/см2.

Толщина стенки Блоха может быть определена из условия dW/dn = -pi2/2n2a2JS2 + Ka = 0. Отсюда,

n = (pi2JS2/2Ka3)1/2,

(14.20)

и, соответственно, толщина

delta = na = (pi2JS2/2Ka)1/2 = pi(A/K)1/2 = pidelta0,

(14.21)

где

A = JS2/2a

(14.21а)

- плотность обменной энергии, а плотность энергии границы

sigma = 2pi(JKS2/2a)1/2 = 2pi(AK)1/2=2pisigma0.

(14.21б)

Итак, повотот спина на 1800 в блоховских границах происходит без выхода из плоскости намагничения. При этом магнитостатическая энергия (энергия свободных полюсов) отсутствовала в объеме, а на поверхности пренебрегалась из-за малости отношения (пл. пов.)/(объем) -----> 0. В тонких пленках поверхностью пренебрегать можно не всегда. Впервые на значение магнитостатической энергии в тонких пленках указал Неель.

Такая зависимость удельной энергии связи от массового числа делает энергетически возможными два процесса: 1) деление тяжелых ядер на несколько более легких ядер и 2) слияние (синтез) легких ядер в одно ядро. Оба процесса должны сопровождаться выделением большого количества энергии
Радиоактивность Воздействие радиации на человека