Ядерные реакции и их основные типы




Ядерные реакции — это превращения атомных ядер при взаимодействии с эле­ментарными частицами (в том числе и с квантами) или друг с другом.

Наибо­лее распространенным видом ядерной ре­акции является реакция или

где Х и Y — исходное и конечное ядра, а и b - бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы.

Напр. или

В ядерной физике эффективность вза­имодействия характеризуют эффективным сечением . С каждым видом взаимодейст­вия частицы с ядром снизывают свое эф­фективное сечение: эффективное сечение рассеяния определяет процессы рассея­ния, эффективное сечение поглощения — процессы поглощения. Эффективное сече­ние ядерной реакции

где число частиц, падающих за еди­ницу времени на единицу площади поперечного сечения вещества, имеющего в еди­нице объема ядер, число этих частиц, вступающих в ядерную реакцию в слое толщиной их. Эффективное сече­ние п имеет размерность площади и ха­рактеризует вероятность того, что при па­дении пучка частиц на вещество произой­дет реакция.

Единица эффективного сечения ядерных процессов – барн (1 барн= ).

Законы сохранения:

  • электрического заряда: ;
  • числа нуклонов: ;
  • релятивисткой полной энергии: ;
  • импульса: ;
  • момента импульса.

Если общее число ядер и частиц, образовавшихся в результате реакции, больше двух, то запись соответственно дополняется.

Энергия реакции: в отличие от радиоактивного распада, который протекает всегда с выделением энергии, ядерные реакции могут быть как экзотермическими (с выделением энер­гии), так иэндотермическими (с поглоще­нием энергии).

Энергетический эффект ядерной реакции ,

где масса покоя ядра-мишени, масса покоя бомбардирующей частицы, сумма масс покоя ядер продуктов реакции.

Если , то энергия освобождается, энергетический эффект положителен, реакция экзотермическая.

Если , то энергия поглощается, энергетический эффект отрицателен, реакция эндотермическая.

Пред­положение Н. Бора (1936): ядер­ные реакции протекают в две стадии по следующей схеме:  

Первая стадия — это захват ядром Х частицы а, приблизившейся к нему на расстояние действия ядерных сил (при­мерно ), и образование проме­жуточного ядра С, называемого состав­ным (иликомпаунд-ядром). Энергия вле­тевшей в ядро частицы быстро распреде­ляется между нуклонами составного ядра, в результате чего оно оказывается в воз­бужденном состоянии. При столкновении нуклонов составного ядра один из нукло­нов (или их комбинация, например дейтрон— ядро тяжелого изотопа водорода — дейтерия, содержащее один протон и один нейтрон) или частица может получить энергию, достаточную для вылета из яд­ра. В результате возможна вторая ста­дия ядерной реакции - распад составного ядра на ядро Y и частицу .

В ядерной физике вводится характер­ное ядерное время — время, необходимое для пролета частицей расстояния порядка величины, равной диаметру ядра .

За время жизни составного ядра может произойти очень много столкнове­ний нуклонов между собой, т. е. перерас­пределение энергии между нуклонами дей­ствительно возможно. Следовательно, со­ставное ядро живет настолько долго, что полностью «забывает», каким образом оно образовалось. Поэтому характер распада составного ядра (испускание им частицы ) — вторая стадия ядерной реакции — не зависит от способа образования составно­го ядра — первой стадии.

Если испущенная частица тождествен на с захваченной , то эта схема описывает рассеяние частицы: упругое —при неупругое при . Ecли же испущенная частица не тожде­ственна с захваченной , то имеем дело с ядерной реакцией в прямом смысле слова.

Некоторые реакции протекают без об­разования составного ядра, они называ­ются прямыми ядерными взаимодействия­ми (например, реакции, вызываемые быстрыми нуклонами и дейтронами).

Классификация ядерных реакций:

1) по роду участвующих в них частиц:

· реакции под действием нейтро­нов;

· реакции под действием заряженных частиц (например, протонои, дейтронов, частиц);

· реакции под действием квантов;

2) по энергии вызывающих их частиц:

· реакции при малых энергиях (порядка электрон-вольт), происходящие в основном с участием нейтронов;

· реак­ции при средних энергиях (до несколь­ких мегаэлектрон-вольт), происходящие с участием квантов и заряженных частиц (протоны, частицы);

· реакции при высоких энергиях (сотни и тысячи мегаэлектрон-вольт), приводящие к рож­дению отсутствующих в свободном состоя­нии элементарных частиц и имеющие большое значение для их изучения;

3)по роду участвующих в них ядер:

· реакции на легких ядрах (А<50);

· реак­ции на средних ядрах (50<А<100);

· реак­ции на тяжелых ядрах (А>100);

4) по характеру происходящих ядерных превращений:

· с испусканием нейтронов;

· с испусканием заряженных частиц;

· захвата (в случае этих реакций составное ядро не испускает никаких частиц, а переходит в основное состояние, излучая один или несколько квантов).

Поглощение лучей.

Закон ослабления узкого пучка моноэнергетических лучей при прохождении через поглощающее вещество , где интенсивность лучей в веществе на глубине , интенсивность лучей, падающих на этот слой, линейный коэффициент ослабления.

Слоем половинного ослабления называется слой, толщина которого такова, что интенсивность проходящих через него лучей уменьшается в два раза:

Элементы дозиметрии.

Экспозиционная доза рентгеновского и излучения, падающего на объект, экранированный защитным слоем толщиной : , где экспозиционная доза при отсутствии защитного слоя.

Экспозиционная доза излучения, падающего за время на объект, находящийся в воздухе на расстоянии от точечного источника: , где мощность экспозиционной дозы на расстоянии, равном единице. Поглощением лучей в воздухе пренебрегаем.

 






Дата добавления: 2021-01-11; просмотров: 493; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.013 сек.