ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.02.2019
Просмотров: 6187
Скачиваний: 1
Ядерные реакции под действием нейтронов
T→T
0
:
0
2
2
0
0
0
0
2
( )
( )
( )
;
4
;
2
n
n
учитывая
Г T Г
Г T
T
Г
Г
Г
Г
T >T
0
: сечение снова уменьшается.
Большое значение
ƛ
при низких энергиях нейтронов ( )
приводит к огромным сечениям резонанса.
10
4.5 10
(
)
T
эВ
T
113
4
48
2.6 10
Cd
барн
Неупругое рассеяние
*
'
A
A
Z
Z
n
X
X
n
2
2
* 2
2
. .
* 2
*
2
. .
';
(
) ,
A
n
n
i
n
я о
n
i
i
i
A
я о
энергия покоя ядра в возбужденном i м состоянии
Энергия во
M c
m c
T
M c
m
збуждения
мала
c
T
T
M c
E
M
M
c
T
min
1
'
n
i
n
n
реакция порогов
E
ая
T
T
T
E
Для тяжелых ядер
E ~
десятков кэВ
Для легких ядер
E ~
единицы МэВ
Неупругое рассеяние как через прямую реакцию, так и через СЯ
Реакции с образованием заряженных частиц
и множественного числа частиц
Реакции: как прямые, так и через составное ядро.
Вылету заряженных частиц из ядра препятствует кулоновский и центробежный
барьеры, поэтому эти реакции идут, как правило, на быстрых нейтронах.
Важное практическое значение имеют реакции
(n, p)
и
(n
, α)
. Эти реакции протекают
через составное ядро.
(n, p), (n
, α), (n, d), (n, Np), (n, Nn), (n, Nα) и т. д.
Реакция
(n, p)
обычно эндоэнергетическая, |
Q|
∼1 МэВ.
Для лёгких ядер есть исключения, когда
Q > 0
:
Кулоновский барьер невысок → идут на тепловых нейтронах
.
3
3
2
1
14
14
7
6
n
He
H
p
n
N
C
p
Реакция
(n
,α),
экзоэнергетическая.
Q=
ε
n
-
ε
α
>0
для всех ядер (
ε
n
=
8…10 МэВ,
а
ε
α
≲ 6
МэВ
).
(B
кул
)
α
>
(B
кул
)
p
→
поэтому реакции
(n
,α)
идут, как правило, на быстрых нейтронах.
Для некоторых лёгких ядер, для которых кулоновский барьер
невысок, реакция
(n
,α)
протекает и на тепловых нейтронах:
6
4
3
3
2
1
10
4
7
5
2
3
n
Li
He
H
n
B
He
Li
Реакции с образованием множественного числа частиц идут только на нейтронах с
высокими энергиями –
T
n
≳ сотни МэВ.
Как прямые, например реакция подхвата
(n, d)
,
так и через составное ядро.
Приведенные я.р. используют в детекторах нейтронов (регистрируются продукты –
p
и
α-
частицы). Ядра, образующиеся в реакциях
(n, p)
и
(n
, α)
, перегружены нейтронами →
β
–
-
радиоактивны.
Реакции под действием легких заряженных частиц
Реакции под действием легких заряженных частиц имеют две особенности:
Кулоновское взаимодействие заряженных частиц с ядром.
Интенсивность кулоновского взаимодействия при заданной энергии
Т
определяется
B
к
(МэВ):
2
1/3
/
k
B
Zze
R
ZzA
При
T<B
K
частица может попасть в ядро через туннельный переход. Для
l=0
2
2
exp(
2 (
)
;
/
T
r
k
T
R
D
V
T dr
r
Zze
T
При
l≠0
→ центробежный барьер:
2
2
2
2
(
1) / 2
(
1) / 2
ц
ц
V
l l
mr
высота B
l l
mR
Вторая особенность ядерных реакций под действием легких заряженных
частиц (с энергией около 10 МэВ) связана с интенсивным ионизационным
торможением, из-за которого подавляющая часть заряженных частиц теряет свою
кинетическую энергию, не испытав ядерного взаимодействия.
Выход ядерной реакции:
4
0
0
( )
( )
10
r
T dT
Y T
n
dT
N
dx
0
( )
( )
( )
dv
N x n
x dx
N n
x dx
0
0
0
0
( )
( )
R
R
T dT
v
N n
x dx
N n
dT
dx
Под действием л.з.ч. идут реакции
(
α, р), (α, n), (р, α), (p, n), (p, p), (p, γ), (p, d)
и др.
Наиболее интересными из них:
(
α, р), (α, n), (р, α), (p, n)
(
α, р):
4
14
17
2
7
8
He
N
O
p
min
a
кул
W
T
B
На первый взгляд: при не очень высоких энергиях
α-
частиц из двух реакций
(
α, n) и
(
α, p)
более вероятна реакция
(
α, n)
(
из-за кулоновского барьера). Однако, обе реакции идут с
примерно равной вероятностью: при сравнительно низких энергиях реакции
идут через составное ядро, минимальная энергия возбуждения которого
При росте
Z
:
ε
α
растет, а
B
кул
– уменьшается →
W
min
практически одинакова для всех
ядер и составляет примерно
20 МэВ
→ достаточно для отрыва любого нуклона и для
преодоления
B
кул
.
a
кул
T
B
При энергии
α
-
частиц
T
α
= 7,8 МэВ Y(T)~ 2
⋅
10
−5
.
4
27
30
2
13
14
He
Al
Si
p
Q = 2.15
МэВ
.
Выход реакции меняется ступенчатым
образом
27
30
13
14
( , )
Al
p
Si
Q
= −1,06 МэВ
.
Путём дифференцирования
Y(T
α
)
→ сечение
σ
: резонансные
пики свидетельствуют об образовании составного ядра
Реакции под действием легких заряженных частиц
Реакции под действием альфа-частиц
Наиболее важными и изученными являются реакции
(p, n)
и
(p,
α)
.
(p,
α)
-
экзоэнергетические – , так как
ε
p
≈8…10 МэВ
, а
ε
α
≲ 6 МэВ.
Однако такие реакции идут, главным образом, на лёгких ядрах, что объясняется
достаточно высоким кулоновским барьером, препятствующим вылету α-частицы
из ядра.
Реакции под действием протонов
Реакции под действием легких заряженных частиц
0
p
Q
Реакции
(p,
α)
на литии:
7
4
3
2
6
3
3
2
( , )
( , )
Li p
He
Li p
He
(p, n)
– эндоэнергетические; порог реакции
(T
p
)
min
≈1…3 МэВ
.
7
7
3
4
11
11
5
6
( , )
( , )
Li p n Be
B p n
C
Продукты реакции (
p,n
) перегружены протонами, поэтому являются
β
+
-
активными или
испытывают электронный захват. Например, ядро , образовавшееся в реакции
(p,n)
на боре, испускает
β
+
-
частицы с периодом полураспада около 20 мин.
11
6
C