Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Особенности ядерных реакций разных типов




 

Ядерные реакции под действием заряженных частиц. К заряженным частицам, способным вызывать ядерные реакции, относятся альфа-частицы, протоны, ядра дейтерия – дейтроны и ядра более тяжелых элементов. Электроны и позитроны тоже являются заряженными частицами, но они не обладают способностью к взаимодействию с другими частицами с использованием ядерных сил, и поэтому ядерные реакции они не вызывают. Из всех перечисленных выше тяжелых заряженных частиц в природе встречаются только альфа-частицы, возникающие при альфа-распаде некоторых ядер. Все остальные заряженные частицы получают искусственно с помощью специальных установок – ускорителей заряженных частиц.

Для того, чтобы заряженная частица могла проникнуть в ядро, она должна преодолеть силы электростатического отталкивания, так как все заряженные частицы имеют положительные электрические заряды, как и атомные ядра. Альфа-частицы, вылетающие из ядер при альфа-распаде, имеют, как отмечалось выше, энергии порядка 4 – 9 МэВ. Этой энергии хватает для проникновения альфа-частиц только в ядра самых легких элементов. Для проникновения в более тяжелые ядра альфа-частицы должны обладать более высокими энергиями, которые тоже можно получить с помощью ускорителей.

Заряженные частицы, попадая в атомные ядра, могут вызывать самые различные ядерные реакции, например: (α,p), (α,n), (d,p), (d,n), (p,α) и многие другие. Среди них особое место занимают ядерные реакции, при которых возникают нейтроны, поскольку при радиоактивном распаде нейтроны не получаются. В практике широко используется реакция 9Ве(α, n)12С, которую можно осуществить, смешав порошок бериллия с порошком какого-нибудь альфа-активного нуклида, например радия или полония и запрессовав эту смесь в герметичный чехол. Так приготавливают нейтронные источники, которые непрерывно испускают нейтроны.

Все ядерные реакции, вызываемые дейтронами, оказываются экзоэнергетическими реакциями, и поэтому даже при относительно невысокой энергии дейтронов (0,2 – 0,4 МэВ) позволяют получать нейтроны с гораздо большими энергиями. Так, например, реакции 2D(d,n)3He и 3T(d,n)4He дают нейтроны с энергиями 2,5 МэВ и 14 МэВ соответственно. К тому же они отличаются относительно высокими выходами. Дейтроны с энергиями, необходимыми для осуществления этих реакций, можно получать на небольших ускорителях, лишь немного превышающих по размерам обычные рентгеновские аппараты. Такие установки называют нейтронными генераторами. Они относительно дешевы, и поэтому их могут приобретать даже небольшие институты, в том числе и в слаборазвитых странах. Отметим, что некоторые реакции типа (d,n) нашли применение при создании термоядерного оружия, и возможно их удастся использовать для получения термоядерной энергии в мирных целях.

Протоны могут вызывать только эндоэнергетические реакции с высокими порогами. Так пороговая энергия реакции 3Н(р,n)3Не составляет 1,02 МэВ, а реакции 7Li(p,n)7Be – 1,88 МэВ, поэтому для их осуществления требуются более сложные и дорогие ускорители., способные ускорять протоны до энергий по крайней мере в 1,5 – 2 МэВ. Энергии нейтронов при таких реакциях в первом приближении En = Ep - Eпор. Поэтому, меняя энергию ускоряемых протонов можно получать нейтроны с небольшими и притом плавно регулируемыми энергиями, что очень ценно при проведении некоторых экспериментов.

Фотоядерные реакции. Так называются ядерные реакции, вызываемые гамма-квантами: (γ,p), (γ,n) и некоторые другие. Для того, чтобы такая реакция могла произойти, энергия гамма-кванта должна быть, естественно, больше энергии связи соответствующего нуклона в ядре. При естественном радиоактивном распаде возникают фотоны с энергиями не больше 3 МэВ. Такой энергии хватает на расщепление только двух ядер: дейтерия (энергия связи 2,2 МэВ) и бериллия-9 (энергия связи нейтрона 1,6 МэВ). Эти фотоядерные реакции имеют большое значение в специальных реакторах с тяжелой водой или бериллием в активной зоне или отражателе.

У остальных ядер энергии связи нейтронов значительно выше, и фотоядерные реакции с гамма-квантами от радиоактивного распада на них не идут. Эти две реакции нашли практическое применение в т.н. фотонейтронных источниках, которые изготавливают, окружая какой-нибудь сильный источник гамма-квантов достаточно высокой энергии слоем бериллия или тяжелой воды. Комбинируя два последних вещества с источниками гамма-квантов разных энергий, можно создавать источники практически моноэнергетических нейтронов с энергиями от 30 до 850 кэВ. После создания ускорителей электронов на высокие энергии – 30 МэВ и выше – стало возможным осуществлять фотоядерные реакции на любых ядрах.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных