Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Основные виды взаимодействия нейтронов с ядрами1. Реакция радиационного захвата нейтрона, (n,g)-реакция, апи – экзоэнргетическая реакциия, идет на всех (за исключением 3Н и 4Не) ядрах и может быть представлена следующей схемой:
(Далее для краткости записи опускаем составное ядро). Сечение: для тепловых нейтронов в зависимости от нуклида варьируется в широких пределах от 0,1 до 103 ¸ 106 барн, для быстрых – от 0,1 до несколько барн.
Образующееся после захвата ядро, как правило, β-активно. Примеры. Реакция
имеет очень большое сечение в тепловой области, достигающее в резонансе (Т n = 0,17 эВ) величины 20000 барн (рис. 4.9.2). Характерная «ступенька» вблизи энергии Т n ≈ 0,4 эВ для зависимости σnγ(Т n) используется для разделения потока нейтронов на две энергетические группы – с энергией большей 0,4 эВ, нейтроны которой носит название надкадмиевых нейтронов, и с энергией меньше 0,4 эВ, нейтроны которой называются подкадмиевыми. А кадмий широко применяется для поглощения тепловых нейтронов. Реакция
имеет одно из рекордных сечений в тепловой области, равное 3,5×106 барн (резонанс при энергии 0,084 эВ). Зависимость сечение σnγ(Т n) имеет вид такой же ступеньки при Т n ≈ 0,2 эВ, как и для реакции (4.2). 135Хе является β--активным нуклидом и образуется в результате β--распада осколка деления 135I. Огромная величина сечения поглощения тепловых нейтронов и большой выход (6,34 %) 135I относительно других осколков деления приводят к т.н. ксеноновому отравлению ядерного реактора и неустойчивой работе реактора из-за появления ксеноновых волн. Испускание γ-кванта при захвате нейтрона ядром 235U
Является одной их конкурирующих реакций деления в ядерном реакторе, имеет вероятность около 20 %, уменьшая тем самым вероятность деления составного ядра 236U до 80 %. Реакция
имеет сечение в тепловой области около 2,8 барн и вызывает захват большой доли нейтронов, участвующих в цепной реакции деления, так как в реакторах на тепловых нейтронах содержание 238U составляет 95 ÷ 97 % состава смеси нуклидов 238U и 235U. В то же время она определяет процесс преобразования сырьвого нуклида 238U в делящийся нуклид 238Рu (см. главу 5). Образующиеся в реакции (n,g) ядра, как правило, оказываются b--активными, т.к. они смещаются с дорожки стабильности в область β--радиоактивных ядер. Поэтому реакции (n,g) часто служат причиной активации. Примером сильноактивируемого вещества может служить натрий, который используется в качестве теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах:
В реакции образуется b--активный 24Na с Т 1/2= 15 ч. Процесс b--распада сопровождается испусканием g-квантов с энергией 2,76 МэВ. Натрий используется в качестве теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах. Вода, которая применяется как замедлитель и теплоноситель в реакторах на тепловых нейтронах, не активируется, так как в результате захвата нейтронов образуются ядра и , которые являются стабильными ядрами. Активируются обычно примеси, попадающие в теплоноситель со стенок трубопроводов.
2. Реакции с образованием протонов, (n,р) - реакции:
Захват нейтрона и последующий выброс протона приводят к тому, что образующееся дочернее ядро имеет избыток нейтронов и смещается с дорожки стабильности в область β-радиоактивных ядер. Реакция
применяется для регистрации нейтронов в счетчиках, наполненных 3Не. Сечение для тепловых нейтронов σnp = 5400 барн. Реакция
имеет сечение на тепловых нейтронах. σnp = 1,75 барн. Применяется для получения очень важного в методе меченых атомов β-активного нуклида 14С (Т 1/2 = 5730 лет), а также для регистрации нейтронов с помощью фотоэмульсий, содержащих 14N.
3. Реакции с образованием a -частиц, (n,a) - реакции:
Реакция
имеет сечение на тепловых нейтронах snα = 3840 барн и широко применяется для регистрации тепловых нейтронов в различных борных счетчиках и ионизационных камерах. Для этой же цели используется экзоэнергетическая реакция
имеющая сечение на тепловых нейтронах. snα = 945 барн. Эта реакция применяется и в термоядерной («водородной») бомбе.
4. Реакции ( n,2n). Являются эндоэнергетическими и имеют порог, примерно равный 10 МэВ, за исключением реакции
с порогом ~ 2 МэВ. Сечение ~ 0,1 барн.
5. Реакция деления тяжелых ядер (U, Th, Рu и др.) нейтронами различных энергий, (n, f) – реакция:
Тяжелый осколок обозначен индексом «т», индексом «л» - легкий, а буквой nn - число нейтронов, возникающих в процессе деления. Эта реакция представляет собой основу ядерной энергетики.
6. Упругое и неупругое рассеяния. Упругое рассеяние (n,n) нейтронов не изменяет состояния ядра. В процессе упругого рассеяния сохраняется кинетическая энергия нейтрона в СЦИ, а в ЛСК сохраняется суммарная кинетическая энергия нейтрона и ядра. Упругое рассеяние может осуществляться посредством двух различных механизмов: 1. Образуется составное ядро, которое распадается с испусканием нейтрона. Как указывалось выше, этот процесс носит название резонансного рассеяния. 2. Рассеяние без образования составного ядра происходит на ядерном потенциале и называется потенциальным рассеянием. Вероятность реализации одного из двух механизмов зависит от соотношения между естественной шириной Г уровня и расстоянием D между соседними уровнями. Кроме того, вылет нейтрона при резонансном рассеянии происходит из составного ядра, для образования которого необходимо строгое выполнение энергетических** и спиновых соотношений*. *образование составного ядра, в силу закона сохранения момента импульса, даже при выполнении энергетических условий, возможно только в тех случаях, когда спин Ic одного из возможных уровней составного ядра равен одному из возможных значений J суммарного механического момента системы а + А. **если Еi – энергия одного из возбужденных уровней составного ядра, то образование составного возбужденного ядра возможно при условии Wc = Еi, где Wс - возможная энергия возбуждения составного ядра равна
Если же кинетическая энергия нейтрона меньше той, которая необходима для образования составного ядра в первом возбужденном состоянии, то образование составного ядра вообще невозможно, и будет наблюдаться только потенциальное рассеяние. Ядра отдачи, возникающие при упругом рассеянии быстрых нейтронов на легких ядрах, могут использоваться для регистрации нейтронов и измерения их кинетической энергии. Упругое рассеяние является основным процессом замедления нейтронов при распространении нейтронов в веществе и играет исключительную роль в ядерных реакторах. Неупругое рассеяние (n,n´) нейтронов происходит в том случае, когда кинетическая энергия (в СЦИ) вылетающего из составного ядра нейтрона меньше кинетической энергии первичного нейтрона и конечное ядро образуется в возбужденном состоянии. Процесс неупругого рассеяния нейтрона может быть схематически представлен в следующем виде:
Для реализации этого процесса нейтрон должен иметь кинетическую энергию, достаточную для образования составного ядра во втором, третьем и т.д. возбужденных состояниях. Неупругое рассеяние при сравнительно небольших энергиях нейтронов (порядка нескольких сотен кэВ) может наблюдаться у тяжелых ядер и зависит от расположения уровней возбужденных состояний конкретного ядра.
|