Leer von Elementarpartikeln und Wärmeenergie. Die nukleare RIA kann von der Energieversion und ihrer Absorption begleitet werden. Die Energiekupplung wird die Energie der Energie der Massen der Anfangs- und Endkerne bezeichnet. Track-Klassifizierungen Merkmale: l von Energieelement von Partikeln, die an Kernstangen teilnehmen: Bei niedrigen Energien von 1 EVRIA bei langsamen Neutronen: Rinds auf der Emission von mittelgroßen Partikeln mit der Ladung von Partikeln von Elektronen von Protonen von Datonenionen \u003d 1MEV; Bei Hochenergiepartikeln werden in Beschleunigern 103Mave-Raumstrahlen von Partikeln erhalten ...

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45. Kernreaktionen und ihre Klassifizierung

Kernreaktionen sind der Prozess der intensiven Wechselwirkung des Atomkerns mit einem Elementarteilchen oder mit einem anderen Kern, was zur Transformation der Kerne führt. Leer von Elementarpartikeln und Wärmeenergie. Die Wechselwirkung von reagierenden Partikeln tritt auf, wenn sie auf den Abstand von etwa 10 ~ agrokial sind13 sehen Sie dank der Wirkung der Atomkräfte. Die nukleare Reaktion der Vermehrung ist die Lichtpartikel interagieren und mit dem KernelX. Im resultierenden Bild eines E-Mail-Partikelsb. Und der Kernel von H. Nuclear R-AI kann von der Energieversion und ihrer Absorption begleitet werden. Die Anzahl der Energie wird als Energie des R-AI bezeichnet - dies ist der Unterschied zwischen den Massen der Anfangs- und Endkerne. Charterklassifizierung vorgestellt:L. mit Energie, das Partikelelement, teilnehmen Sie an Kernstangen: Bei niedrigen Energien von 1EV-P-Epos bei langsamen Neutronen: P-α bis E-Mail-Partikel mit Anlagen von Partikeln -elektronen, Protonen, Ionen, Datonew\u003e \u003d 1MEV; auf Hochenergiepartikeln (~ 103 MEV - Raumstrahlen, Partikel werden in Beschleunigern erhalten). Das Element des Neutronenpartikels ist in Bezug auf das Element beteiligt; auf geladenen Partikeln; verursacht durch y - quanta, von nature (mass) kern nimm an der nummer teil: auf der lunge (und<50);средних (50<А<100);тяжелых(А>100). P.Ö. die Art der Transformationen: P-Radioaktivität; Abteilung von schweren Kernen, Kettenabteilung; Synthese von leichten Kernen in schwere, thermonuklearige R-α.

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Im Allgemeinen kann die nukleare Interaktion in das Formular geschrieben werden:

Die häufigste Art der Kernreaktion ist die Wechselwirkung von leichten Partikeln eIN. mit Kernel. X., dadurch, dass ein Teilchen gebildet wird b. und Kernel. Y.. Es wird symbolisch wie das geschrieben:

Die Rolle von Partikeln eIN. und b. Meistens neutronig n., Proton p.Deuteron d., α-Partikel und γ-Quantum.

Der Prozess (4.2) ist in der Regel mehrdeutig, da die Reaktion mehrere konkurrierende Methoden ausgehen kann, d. H. Partikel, die als Folge einer Kernreaktion (4.2) geboren wurden, können unterschiedlich sein:

.

Verschiedene Möglichkeiten der Kernreaktion in der zweiten Bühne werden manchmal genannt reaktionskanäle. Die Anfangsstufe der Reaktion wird als Eingangskanal bezeichnet.

Die beiden jüngsten Reaktionskanäle beziehen sich auf Fälle von unelastischem ( A 1. + eIN.) und elastisch ( EIN. + eIN.) Atomstreuung. Diese besonderen Fälle von Kernwechselwirkungen unterscheiden sich von anderen Tatsachen, die die Reaktionsprodukte mit den Reaktionsteilchen zusammenfallen, und mit elastischer Streuung, nicht nur der Typ des Kernels, sondern auch der innere Zustand und mit unelastischem Streuung des inneren Zustands des Kernels Änderungen (der Kernel geht in einen angeregten Zustand).

Abbildung 4.1. Qualitative Sucht Die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls des Energiekerns.

Beim Studieren einer Kernreaktion ist die Identifizierung der Reaktionskanäle von Interesse, die vergleichende Wahrscheinlichkeit, dass sie in verschiedenen Kanälen bei verschiedenen Energien von Vorfallpartikeln in verschiedenen Kanälen ist. Kernel können in verschiedenen sein energiezustände. Der Zustand eines stabilen oder radioaktiven Kerns, der einer minimalen Energie entspricht (Masse) E 0. als Basic genannt. Von der Quantenmechanik ist es bekannt, dass zwischen dem Zustand des Zustands und seiner Lebenszeit stattfindet gaisenbergs Verhältnis.: ΔE \u003d ћ / Δt,

Angeregte Kernel erleben verschiedene Arten von Energieübergängen. Die Anregungsenergie kann entlang verschiedener Kanäle entlassen werden (Übersetzen des Kerns in den Grundzustand): die Emission von γ-Quanta, der Aufteilung des Kerns usw. Aus diesem Grund wird das Konzept der Teilniveau-Breite eingeführt Γ I. . Teilbreite des Resonanzniveaus ist die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls durch iCH.- Kanal. Dann die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls pro Zeiteinheit ω Kann im Formular dargestellt werden:

.

Es ist auch von großem Interesse, die Energie- und Winkelverteilung der resultierenden Partikel und ihren inneren Zustand (Anregungsenergie, Spin, Parität, isotopische Spin).

Viele der Kernreaktionen können als Ergebnis der Anwendung der Erhaltungsgesetze erhalten werden.

Weitere Informationen zu diesem Abschnitt können Sie sehen.

Unsere Aufgaben: Um die Haupttypen des radioaktiven Zerfalls in virtuellen Experimenten einzuführen, zeigen Sie ketten radioaktiver Transformationen und ein Verfahren zum Messen des ständigen Zerfalls.

Kernreaktion - gezwungen Umwandlung des Atomkerns unter der Wirkung anderer Partikel (etwa spontan Änderungen in atomaren Kernen durch Emission von Elementarpartikeln - radioaktivität In einem anderen Vortrag lesen).

Wenn Sie daran zweifeln, ob Sie eine natürliche Reaktion gesehen haben, schauen Sie sich einen klaren Tag am Himmel an. Wir sprechen später über Reaktionen in der Sonne.

Am häufigsten auf dem Kernel ABER Relativ helle Partikel fliegt aber (zum Beispiel Neutron, Proton, α -Caster usw.), und wenn sich der Abstand von etwa 10 -15 m infolge der Handlungen der Kernkraft nähert, wird der Kernel gebildet IM und einfacheres Partikel b..

Eine Kombination von Partikeln und Reaktionskern (in der Figur ABER + aber), namens eingang der Kanal der Kernreaktion und der resultierenden Reaktion - ausgabe Kanäle. Wenn die kinetische Energie des Flatternteilchens aber Es ist klein, dann werden zwei Partikel gebildet: tatsächlich ein Partikel und ein Kern.

Elastische und unelastische Streuung sind besondere Fälle von nuklearer Wechselwirkung, wenn die Reaktionsprodukte mit dem Original übereinstimmen.

Klassifizierung von Kernreaktionen

Durch die Art der Partikel, die die Reaktion verursachen
1. reaktionen unter der Wirkung von geladenen Partikeln
2. neutronenreaktionen.
3. reaktionen unter Aktion. γ -KVanta - photonukleare Reaktionen

Gesetz der Konservierung in Kernreaktionen

Sie können mit einem großen Satz von Ausgabekanälen für jede Reaktion auftreten. Die meisten von ihnen werden jedoch unmöglich sein. Wählen Sie die Reaktion in der Tat, hilft den Gesetz der Konservierung:

Die letzten beiden sind für eine starke Interaktion wahr. In Kernreaktionen manifestiert sich eine andere Anzahl von Gesetzen, die sie für Reaktionen mit Elementarteilchen erheblich sind, sie werden sie anderswo aufgerufen.

Mit dem Satz von Erhaltungsgesetzen können Sie mögliche Ausgangsreaktionskanäle auswählen und wichtige Informationen über die Eigenschaften von Interagieren von Partikeln und Reaktionsprodukten erhalten.

Direkte Kernreaktionen.

In einer direkten Reaktion hat die Partikelzeit Zeit, um einem (seltener mit zwei - TREEES) Nucleons zu stellen. Diese Reaktionen gehen sehr schnell ab - während der Spannweite von Partikeln durch den Kernel (10 -22 - 10 -21 s). Betrachten Sie zum Beispiel (n, p) -Ring. Der Neutronenimpuls wird hauptsächlich auf einen Nukleon übertragen, der sofort aus dem Kernel fliegt, ohne Zeit, Energie mit den übrigen Nukleonen zu tauschen. Daher sollten Nukleonen hauptsächlich in der Vorderrichtung aus dem Kern fliegen. Die Energie des risischen Nukleons sollte nahe an der Energie des Fliegens liegen.

Die kinetische Energie des Flutter-Partikels muss groß genug sein (stellen Sie sich vor, die von Cubes gefaltete Wand vorzustellen. Wenn Sie einen von ihnen scharf schlagen müssen, kann es verschwunden sein, fast nicht vom Rest beeinflusst werden. Bei langsamer Belichtung fällt die Wand auseinander .)

Mit niedrigen Energien können Reaktion gehen scharf (D, p). Deuteron polarisiert beim Annähern des Kernels, dass Neutron vom Kernel erfasst wird, und das Proton bewegt sich weiterhin weiter. Bei einem solchen Prozess sollte die Wechselwirkung am Rand des Kerns auftreten. In Deuteron sind Protonen und Neutron schwach verknüpft.

Somit sind die ausgeprägten Merkmale der direkten Reaktionen:
1. die Strömungszeit beträgt ~ 10 -21 c;
2. die Winkelverteilung der Produkte ist in Bewegungsrichtung des Flutterteilchens gestreckt;
3. besonders großer Beitrag zum Querschnitt der Kernprozesse bei hohen Energien.

Abb.2 Exothermisches Reaktionsschema

Kernreaktion Energieschema

Ich werde eine Kernreaktion in Form eines Energiediagramms darstellen (Abb. 2). Der linke Teil der Figur bezieht sich auf die erste Stufe - die Bildung des Verbundkerns, der rechten, dem Zerfall dieses Kerns. T "A. - Teil der kinetischen Energie des Flatternteilchens, der zur Erregung des Kerns ging, ε A. - Partikelbindungsenergie eIN. Im zusammengesetzten Kern, ε B. - Partikelbindungsenergie b. In demselben Kernel.

Es gibt einen scheinbaren Widerspruch: Kernel C. - Quantum-mechanisches System mit diskreten Energienebenen und Anregungsenergie, wie aus (1), dauerhafter Wert (Energie T A. Vielleicht irgendwelche). So können Sie den nächsten Abschnitt ermöglichen.

Der Querschnitt einer Kernreaktion durch den Verbundkern

Fig. 3 Unschärfeenergie der Höhe des angeregten Zustands

Da es während der Reaktion zwei unabhängige Stufen gibt, kann der Querschnitt als ein Abschnitt der Bildung eines Verbundkerns dargestellt werden Σ Sost. und Wahrscheinlichkeit des Zerfalls iCH.- Kanal f I.

Atomer Kern ist ein Quantensystem. Da jedes der angeregten Spektrumspiegel eine endliche durchschnittliche Lebensdauer hat. τ , Breitenstufe Γ Es ist auch endlich (Abb. 3) und ist mit der durchschnittlichen Lebenszeit durch die Beziehung verbunden, die eine Folge des Verhältnisses der Unsicherheit für Energie und Zeit ist Δt · ΔE ≥ ћ:

Betrachten Sie den Fall, wenn die Energiespiegel des Verbundkerns getrennt sind (Levelweiten Γ weniger Entfernungen zwischen ihnen ΔE.). Mit dem Zufall der Anregungsenergie mit der Energie eines der Ebenen E 0. Reaktionsabschnitt (A, b) wird maximal ein Resonanz haben. In der Quantenmechanik ist es bewiesen, dass der Abschnitt der Bildung eines Verbindungskerns von der Formel der Brete-Wigner beschrieben wird

(6)

wo λ A. - De Broglys Wellenlänge des fallenden Partikels, Γ - volle Ebene Breite, Γ A. - Die Breite des Niveaus relativ zur elastischen Streuung (teilweise, teilweise Breite).

Wir werden mit den Breiten des Niveaus umgehen. Die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls des Verbundkerns f I. umgekehrt proportional zur Lebensdauer τ I. relativ zu diesem Zerfall. Und lebensdauer. τ I. Wiederum, gemäß (5) umgekehrt proportional zur Breite Γ I., als teilweise (teilweise) genannt. Infolgedessen Wahrscheinlichkeiten f I. proportional zu breiten. Γ I.und sie können dargestellt werden

Abb.4 Abschnitt der Bildung eines Verbindungskerns

Summe Σf i \u003d 1, aber Σγ i \u003d γ. Mit partiellen Breiten ist es bequemer, mit den Wahrscheinlichkeiten umzugehen.

Volle Ebene Breite Γ hängt schwach von der Geschwindigkeit des Flatternteilchens ab v A., aber Γ A. proportional zu dieser Geschwindigkeit. Die debrötige Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit v A.. Daher wächst der Querschnitt von der Resonanz bei niedrigen Geschwindigkeiten 1 / v a (Sie können dies dadurch erklären, dass das langsame Teilchen mehr Zeit am Kern ausgibt, und die Wahrscheinlichkeit der Erfassung erhöht sich). Zum E ~ E 0 Der Anfallsquerschnitt erhöht sich stark (Abb. 4). In der Formel (6) E. - kinetische Energie des Flatternteilchens und E 0. - Energie des Niveaus des Verbindungskerns, energie gekrümmt: Energieebene \u003d ε A + E 0.

Kernreaktionen unter der Wirkung von Neutronen

Die Hauptreaktionen unter der Wirkung von nichtrelativistischen Neutronen sind in dem Diagramm dargestellt (Fig. 5). Dort und in der Zukunft werden wir den Brief angeben EIN. Kern mit einer massiven Zahl EIN..

Betrachten Sie sie in der Reihenfolge.

Elastische streuung

Neutronen in nuklearen Reaktionen mit geladenen Partikeln und bei der Trennung von Kernen ist schnell geboren ( T N. Etwa ein paar MeV), aber in der Regel absorbiert, langsam. Die Verlangsamung tritt aufgrund mehrerer elastischer Kollisionen mit den Kernen der Atome auf.

Es gibt zwei Möglichkeiten: Neutronenabweichung des Kernfelds ohne Erfassung - mögliche Streuung.und Abreise Neutron aus dem zusammengesetzten Kern - resonanzstreuung.. Der Querschnitt ist also der Betrag Σ ex \u003d Σ pot + σ.

Abb.6 Abschnitt der elastischen Neutronenstreuung auf Urankerne

Dann wird nach (1) die Streuung mit dem Nullmoment des Impulses auftreten ( L \u003d 0, s - Streuung). Die Winkelverteilung der verstreuten Neutronen im System der Trägheit isotroper. In der Tat sind diese "kleinen" Energien nicht so klein: in Wasserstoff ~ 10 MEV, in Blei ~ 0,4 MEV. Der Querschnitt der möglichen Streuung in diesem Fall hängt nicht von der Neutronenergie ab und gleich

Im Querschnitt der Resonanzstreuung

breite Γ N. Direkt proportional zur Geschwindigkeit und der Wellenlänge von de Broglie λ umgekehrt proportional zu ihr. Daher haben wir je nach Energie nur einen Resonanzgipfel, wenn E \u003d E 0. Infolgedessen haben wir für die Abhängigkeit des Querschnitts von elastischen Streuneutronen aus Energie einen Sockel mit resonanten Peaks (Abb. 6).

Unvollständige Streuung.

Der Kerndiffusor befindet sich im angeregten Zustand: n + a \u003d\u003e (a + 1) * \u003d\u003e a * + n. Offensichtlich hat die Reaktion schwelle Zeichen: Die Energie des Flatternutrons sollte ausreichen, um den Zielkern in den angeregten Zustand zu übersetzen. Studieren der Spektren der Neutronen und Begleitung γ - Strahlung, erhalten Informationen über die Struktur der Energiespiegel des Kernels.

Ein paar Worte darüber, wie messen Sie den Querschnitt der unelastischen Streuung. Mit der kinetischen Neutronenergie, mehr als 1 MeV,

Die Hauptprozesse sind elastische und unelastische Streuung. Σ \u003d Σ upr + Σ neupro. Lass uns in der Ferne sein L. von der Quelle S. platzierter Detektor D. (Abb. 7). Um die Quelle der Radiuskugel umgeben R. und Wandstärke d.. Wenn streuung rein elastischSie können sich aufzeigen, die entlang der Linie schwächt, die die Quelle und den Detektor verbindet, indem Sie die Kugel in Richtung des Detektors aus anderen Richtungen entschädigen. Wenn es eine Abnahme des Detektoraussagens gibt, ist es an der unelastischen Streuung zurückzuführen

Hier N. - Konzentration von Kernen im Ziel. Mehrere Abmessungen mit unterschiedlichen Dicken ermöglichen es Ihnen, einen Abschnitt zu finden Σ neupr..

Strahlungsaufnahme.

Strahlungsaufnahme - Neutronenerfassung, die Bildung des Verbundkerns in dem angeregten Zustand und dem anschließenden Übergang zum Hauptanschluss mit der Emission von γ-Strahlung n + (a, z) \u003d\u003e (a + 1, z) * \u003d\u003e (a + 1, z) + γ. Die Anregungsenergie des zusammengesetzten Kerns (2), dh die Gesamtenergie von γ-Quanta übersteigt die Neutronenbindungsenergie im Kern, d. H. 7 - 8 MEV.

Wie kann Strahlung manifestiert?
• γ-Quanta emittieren;
• in der Radioaktivität (Abfahrt von β-Partikeln) der gebildete Kernel (A + 1, Z) (sehr oft Kernel (A + 1, Z) instabil);
• bei der Schwächung des Neutronenflusses N \u003d n 0 exp (-σ β nd) (σ β - Querschnitt der Strahlungsaufnahme, d. - Zieldicke).

Abb.10 Der Querschnitt der Strahlungsaufnahme mit Indienkernen.

Bei niedrigen Neutronenergien sind Resonanzeffekte und Strahlungsgriffquerschnitt sehr stark.

Für langsame Neutronen Γ \u003d γ n + γ γ und Γ γ ≈ const ~ 0,1 eV. Daher wiederholt die Abhängigkeit des Querschnitts der Strahlungsaufnahme auf Energie die Abhängigkeit des Querschnitts der Bildung des zusammengesetzten Kerns. Wir beachten den sehr großen Wert des Querschnitts der Gefangennahme von Indien (Abb. 10) bei Neutronenergie von 1,46 eV. Es ist 4 Größenordnungen größer als der geometrische Querschnitt des Kernels. Einzelne Cadmiumverbindungen zur Verwendung als absorbierende Materialien in Reaktoren.

Wie erwähnt, der Kernel (A + 1, Z)Die resultierende Neutronen-Capture ist sehr oft radioaktiv mit einer kurzen Halbwertszeit. Die radioaktive Strahlung und der radioaktive Zerfall sind für jedes Element bekannt. Seit 1936 wird ein induzierter Radioaktivitäts-Neutron verwendet, um Elemente zu identifizieren. Die Methode wurde aufgerufen "Aktivierte Analyse". Es gibt genug Probe um 50 mg. Die Aktivierungsanalyse kann bis zu 74 Elemente erkennen und dient zur Bestimmung von Verunreinigungen in ultruierenden Materialien (in Reaktorkonstruktion und Elektronik), dem Gehalt an Spurenelementen in biologischen Objekten in ökologischen und medizinischen Studien sowie in der Archäologie und Forensic. Die Aktivierungsanalyse wird auch erfolgreich bei der Suche nach Mineralien eingesetzt, um technologische Prozesse und Qualitätsprodukte zu steuern.

Die Aufteilung des Kerns ist ein Phänomen, in dem der schwere Kern in zwei ungleiche Fragmente unterteilt ist (sehr selten für drei). Es war 1939 von den deutschen Radiochemisten mit Gan und Stresman geöffnet, der bewies, dass während der Bestrahlung von Uran-Neutronen ein Element aus der Mitte des periodischen Bariumsystems gebildet wird 56 BA..

Ein paar Tage nach der Nachricht davon steckten der italienische Physiker E.Phermi (der in die Vereinigten Staaten umgezogen ist) Erfahrung in der Beobachtung der Divisionsfragmente. Salzuran wurde auf die Innenseite der Platten der gepulsten Ionisationskammer (Fig. 13) aufgetragen. Wenn das geladene Teilchen am Auslass auf das Volumen der Kammer getroffen wird, haben wir einen elektrischen Impuls, dessen Amplitude proportional zur Partikelenergie ist. Uran radioaktiv, α-Partikel geben zahlreiche Impulse mit geringer Amplitude. Wenn die Kamera mit Neutronen bestrahlt wird, wurden eine große Amplitudenimpulse, die durch Fragmente der Division verursacht wurden, erfasst. Schenken haben eine große Anklage und Energie von ~ 100 MeV. Ein paar Tage früher beobachtete Otto Frish Fragmente in der Kammer von Wilson.

Unterscheiden
• zwangsbereich - Division unter der Wirkung eines Flatternteilchens (meistens Neutron)

  Normalerweise ist die kinetische Energie des Flatternteilchens T A klein und die Reaktion ist durch den Verbundkern: a + A \u003d\u003e C * \u003d\u003e B 1 + B 2

• spontane Division (spontan). Eröffnet von sowjetischen Physiker FLEROV und Petrzhak im Jahr 1940. Uran 235 U ist mit einer Halbwertszeit von etwa 2 * 10 17 Jahren aufgeteilt. Auf 1 Abteilung entfallen 10 8 α-Zerklas, und es ist äußerst schwierig, dieses Phänomen zu erkennen.

Elementary Division Theory.

Mit Hilfe eines Tropfmodells erfahren wir die Hauptbedingungen der Möglichkeit der Division.

Energiebereich.

Betrachten Sie die Division des Kerns C. auf zwei Fragmenten C \u003d\u003e B 1 + B 2. Energie wird sich hervorheben, wenn die bindenden Energien des Kerns und der Fragmente mit der Beziehung verbunden sind

G OSC \u003d G C - G 1 - G 2 Basierend auf dem Tropfmodell erfahren wir, welche Massenzahlen Ein c. und Ordinalzahlen Z C. Bedingung (7) wird durchgeführt.

(8)

Ersetzen Sie diese Ausdrücke in (7), und wir werden ein kleineres Fragment nehmen Z 1 \u003d (2/5) z c, Ein 1 \u003d (2/5) a c Und für schwerer. Z 2 \u003d (3/5) z c, A 2 \u003d (3/5) a c.

Die erste und vierte Begriffe in (8) werden reduziert, da Sie sind linear herum EIN. und Z..

Die ersten beiden Begriffe in (9) - die Änderung der Energie der Oberflächenspannung ΔW POV.und die letzten beiden - eine Änderung in Coulomb Energy ΔW Kul.. Ungleichung (7) sieht jetzt aus wie

G OSK \u003d - ΔW POV - ΔW Kul \u003d 0,25 · ΔW POV - 0,36 · ΔW kul

Wenn ein Z 2 / A\u003e 17Die Energie wird zugewiesen. Einstellung Z 2 / A Anruf der Parameter des Division..

Bedingung Z 2 / A\u003e 17 Durchgeführt für alle Kerne, beginnend mit Silber 47 108 AG.. Darunter wird klar, warum in Reaktoren als Treibstoff-Liebes-Uran und nicht billigere Materialien verwendet wird.

Abschnittsmechanismus

Bedingung Z 2 / A\u003e 17 Wird für alle Elemente der zweiten Hälfte der Mendeleev-Tabelle durchgeführt. Die Erfahrung sagt jedoch, dass nur sehr schwere Kernel geteilt sind. Was ist los? Merken α -Schad Sehr oft ist es energisch nützlich und passiert nicht, weil Verhindert die Coulomb-Barriere. Mal sehen, wie es im Fall von Division ist. Die Möglichkeit der Unterteilung hängt von der Menge der Summe der Oberfläche und der Coulomb-Energie des Quellkerns und der Fragmente ab. Mal sehen, wie sich diese Energien während der Kernverformung ändern - zunehmen parameterbereich ρ .

Oberflächenspannungsenergie. W pov. Es steigt an, wenn die Fragmente eine Kugelform annehmen, bleibt konstant. Coulomb Energy. Wab. sinkt nur, zuerst langsam und dann 1 / ρ.. Die Summe von ihnen Z 2 / A\u003e 17 und Z 2 / A verhält sich wie in Abbildung 13 gezeigt. Es gibt eine potentielle Barrierehöhe B F.Division verhindern. Die spontane Division kann aufgrund eines quantend-mechanischen Phänomens des Stecks \u200b\u200b(Tunneleffekt) auftreten, der Wahrscheinlichkeit ist jedoch extrem klein, so dass die halbe Lebensdauer, wie oben erwähnt, sehr groß ist.

Wenn ein Z 2 / A\u003e 49dann die Höhe der Barriere B f \u003d 0und die Aufteilung eines solchen Kerns erfolgt sofort (für den Atomzeitreihenfolge 10 -23 von).

Um den Kernel zu teilen, müssen Sie ihm die Energie darüber informieren B F.. Dies ist möglich, wenn der Neutron erfasst wird. In diesem Fall sieht die Formel (2) aus

(11)

Hier ε N. - Neutronenbindungsenergie im Kernel, beim Erfassen ermittelt; T N. - die kinetische Energie des Flatternutrons.

Fassen wir die Berücksichtigung der Wechselwirkung von Neutronen zusammen.

Kernreaktionen unter der Wirkung von geladenen Partikeln

Im Gegensatz zu Neutronen, wenn Sie die Kollisionen von geladenen Partikeln mit dem Kern berücksichtigen, ist es notwendig, das Vorhandensein von Coulomb zu berücksichtigen

Barriere. Die Neutron-Wechselwirkung mit dem Kernel ist durch einen potenziellen Ersatz durch tief (30 - 40 MEV) gekennzeichnet R J. (Abb. 12a). Neutron, in der Nähe des Kernels, erscheint eine starke Attraktion. Bei Wechselwirkung von geladenen Partikeln mit dem Kernel hat die potenzielle Kurve die Form von RICE14B. Bei der Annäherung an den Kernel haben wir zunächst eine Coulomb-Abstoßung (langfristige Kräfte) und in einer Entfernung der Ordnung R J. Die mächtige nukleare Anziehungskraft tritt in Kraft. Höhe der Coulomb-Barriere B cul. Etwa gleich

Für Protonen, wenn eine Kollision mit einem Sauerstoffkern, wird die Höhe der Barriere 3,5 MEV und mit Uran - 15 MeV sein. Zum α - Die Höhe der Barrieren ist zweimal höher. Wenn die kinetischen Partikel T, es besteht die Möglichkeit, dass das Partikel aufgrund des Tunneleffekts in den Kern fällt. Die Transparenz der Barriere ist jedoch extrem klein, höchstwahrscheinlich wird es elastische Streuung geben. Aus demselben Grund ist ein aufgeladener Teilchen schwierig, den Kernel zu verlassen. Merken α -Schad

Die Abhängigkeit des Querschnitts einer Kernreaktion auf geladene Partikel hat einen Schwellenwert. Aber resonante Peaks sind schwach ausgeprägt oder es gibt keine Nein, weil Mit Energien ~ Mev ist die Dichte des Kernelspiegels groß und sie überlappen sich.

In der Zukunft hängen hohe Hoffnungen mit thermonukleären Synthesereaktionen des Typs zusammen 2 h + 2 h \u003d\u003e 3 he + p oder 2 h + 3 h \u003d\u003e 4 he + nwas sich in sehr großer Energieeinlösung unterscheiden. Ein Hindernis für die Umsetzung solcher Reaktionen ist die Coulomb-Barriere. Es ist notwendig, die Substanz auf solche Temperaturen der Partikelsenergie aufzuwärmen kt. erlaubte ihnen, der Reaktion teilzunehmen. Temperatur 1.16 · 10 7 entspricht einem KEV. Um eine sich selbst erhaltende "Plasma-Reaktion zu erhalten, müssen drei Bedingungen durchgeführt werden:

plasma sollte auf die erforderlichen Temperaturen erhitzt werden,

die Plasmadichte sollte hoch genug sein

temperatur und Dichte müssen für ein langes Zeitintervall aufrechterhalten werden.

Und es gibt feste Probleme: Behinderung des Plasmas in magnetischen Fallen, Materialien für einen Reaktor erzeugt, der eine kraftvolle Neutron-Bestrahlung usw. standhält usw. Es ist immer noch unklar, wie viel Stromproduktion mit der Thermalidsynthese kosteneffektiv sein kann. Es gibt ständige Fortschritte in der Forschung.

Maximaler Energieverlust (Minimum) E "n.) wird bei ... sein θ = π : E "min \u003d αe (für Wasserstoff E "min \u003d 0).

Bei niedrigen Energien (siehe (1)) streuen isotrope, alle Winkelwerte θ Leicht es. Weil zwischen dem Streuwinkel θ und verstreutes Neutron E "n. Die Verbindung ist eindeutig (12), die Verteilung von Neutronen durch Energie nach der einmaligen Streuung ist gleichförmig (Fig. 15). Es kann als Formel dargestellt werden

(13)

Der durchschnittliche logarithmische Energieverlust. Verlangsamungsfähigkeit. Langsamer Koeffizient

Mal sehen, wie eine große Anzahl von Kollisionen die Neutronenergien beeinträchtigen wird. Es ist zweckmäßig, keine Energieskala zu verwenden, aber die Skala von Logarithmen ε \u003d lne.: Wir haben gesehen (siehe (12)) das E "/ e hängt nicht davon ab E.. Im Durchschnitt ist der Prozentsatz des Energieverlusts. Auf der Energieskala sieht der Energiewechsel aus

Jene. genau lne, und nicht E. Änderungen an einem mehr oder weniger festen Wert.

Die durchschnittliche Neutronenergie nach einer Kollision

Durchschnittlicher Energieverlust.

Mittlerer logarithmischer Energieverlust

ξ hängt nicht davon ab E.. Bewegung entlang der Achse lne Uniform. Sie können einfach die durchschnittliche Anzahl von Kollisionen berechnen n. OT zu verlangsamen. E NCH. Verstehen E kon.:

(14)

Die nachstehende Tabelle zeigt die Werte ξ und n. Für eine Reihe von Kernen, wenn das Neutronen von Energie 1 MEV verlangsamt wurde, um 0,025 eV zu wärmen.

				ξςs, 1 / cm	ξς s / σ a

Es scheint, dass der Wasserstoff besser verlangsamt, wenn der Wasserstoff besser verlangsamt. Es ist jedoch notwendig, die Häufigkeit von Kollisionen zu berücksichtigen. Für gasförmige und flüssige Wasserstoff ξ \u003d 1.Es ist jedoch klar, dass der Pfad während der Verzögerung anders ist. In der 5. Spalte gibt es logarithmische Verluste ξ multipliziert mit der Kollisionsfrequenz - verlangsamungsfähigkeit. Und hier ist das beste Retarder - gewöhnliches Wasser. Aber ein guter Retarder muss Neutronen aufnehmen. In der letzten, 6. Spalte wird der durchschnittliche logarithmische Verlust mit dem Verhältnis von makroskopischen Streuungs- und Absorptionsabschnitten multipliziert. Vergleichen von Zahlen ist klar, warum schwerer Wasser oder Graphit in Atomreaktoren als Retarder verwendet werden.

Durchschnittliche Verzögerung.

Wir schätzen die Zeit, die von dem Neutron erforderlich ist, um aufgrund von Kollisionen von der ersten Energie zu verlangsamen E 0. Verstehen E k.. Wir brechen die Achse der Energien auf kleinen Segmenten ΔE.. Anzahl der Kollisionen. ΔE. in der Nähe von E.

Kostenlose männliche Länge. λ S. bestimmt durch den Querschnitt der elastischen Streuung Σ S. und Konzentration von Moderator-Kerneln N.

, (15)

wo Σ S. - Der Wert namens makroskopischer Querschnitt. Die Zeit, die zum Verlangsamen erforderlich ist ΔE., definieren wir als Produkt eines Zeitbereichs, um die Länge des freien Laufs durch die Anzahl der Kollisionen zu bestehen ΔE.

Umstreifen auf unendlich niedrige Werte und integrierende, werden wir verlangsamen t.

Zum Beispiel für Beryllium wann E 0. \u003d 2 mev, E k. \u003d 0,025 eV, λ S. \u003d 1,15 cm, ξ \u003d 0,21 Wir bekommen ~ 3,4 · 10 -5 s. Beachten Sie, dass dieser Wert zunächst viel weniger als die Halbwertszeit des freien Neutrons (~ 600 s) ist, und zweitens wird es durch die Bewegung in der Nähe der Endrumenergie bestimmt.

Räumliche Verteilung von Neutronen

Angenommen, im Medium gibt es eine spitze isotrope Quelle für schnelle Neutronen mit anfänglicher Energie E 0.. Entfernung L Zam.was durchschnittlich Neutronen ist, werden beim Verlangsamen E k., namens lange Verlangsamung. Der echte Weg, der von Neutron passiert, ist wesentlich mehr, weil Die Flugbahn der Bewegung ist eine unterbrochene Linie der Segmente-Länge λ S.. Wert L Zam. Bestimmt durch die Parameter des Verzögerungsmediums, anfänglicher und endgültiger Neutronenergie:

Für schweres Wasser beim Verlangsamen von 2 MEV bis thermisch 0,025 eV L Zam. ~ 11 cm, für Graphit ~ 20 cm.

Infolge einer Verlangsamung in der Menge mit einem Radius der Länge der Verlangsamung werden thermische Neutronen mit Maxwell Energy Distribution geboren. Thermische Neutronen beginnen sich diffus (chaotisch bewegen), die sich durch die Substanz in alle Richtungen von der Quelle ausbreiten. Dieser Prozess wird durch die Diffusionsgleichung mit einer obligatorischen Rechnungslegung der Neutronenabsorption beschrieben.

(16)

In dieser Gleichung. Φ - der Fluss von Neutronen (Anzahl der Neutronen, die die Einheitsplattform pro Zeiteinheit überschreiten), Σ S. und Σ A. - makroskopische Streuquerschnitte (siehe (15)) bzw. Absorption, D. - Diffusionskoeffizient, S. - Quelle von Neutronen. In dieser Gleichung beschreibt der erste Begriff die Bewegung von Neutronen in der Substanz, der zweiten Absorption und der dritten Geburt.

Die Hauptmerkmale des Mediums, das den Diffusionsprozess beschreibt, ist diffusionslänge L diff.

Die Diffusionslänge kennzeichnet die durchschnittliche Entfernung von Neutronen aus der Quelle vor der Absorption. Für schweres Wasser L diff. ~ 160 cm, für Graphit ~ 50 cm. Gewöhnliches Wasser absorbiert Neutronen und L diff. Insgesamt 2,7 cm. Soweit das Neutron lang ist und der Weg des Neutrons während der Diffusion beurteilt werden kann, wenn Sie die Länge der Diffusion (in Graphit 50 cm) mit der durchschnittlichen Länge des Neutronenpfads vor der Absorption vergleichen λ a \u003d 1 / σ a (in demselben Graphit 3300 cm).

In der Praxis handelt es sich oft mit dem Übergang von Neutronen von einer Umgebung zum anderen. Zum Beispiel ist die aktive Zone des Reaktors vom Reflektor umgeben. Reflexionsfaktor β - Der Anteil der Neutronen, die zum Mittwoch mit Quellen aus der Umwelt ohne Quellen zurückkehren. Etwa, β ≈ 1 - 4 · d / l diffwo sich Parameter auf die Umwelt ohne Quellen beziehen. Beispielsweise von einem Graphitreflektor β \u003d 0,935, d. H. 93% Neutronen kehren zurück. Graphit ist ein hervorragender Reflektor. Es ist nur schweres Wasser, wo β = 0.98!

Kettenreaktion in einem Medium, das eine Fideling-Substanz enthält

Wir haben ein homogenes Medium mit der Trennsubstanz. Es gibt keine Fremd-Neutronenquellen, sie können nur als Ergebnis der Kernabteilung erscheinen. Wir gehen davon aus, dass alle Prozesse mit einer Energie gehen (die sogenannten single-Speed-Näherung). Frage: Ist es möglich, einen Ball herzustellen, in dem in dieser Substanz eine stationäre Kettenreaktion unterstützt werden würde?

Wir brauchen:

• makroskopischer Neutronenabsorptionsabschnitt Σ See.welche aus der Sequenz der Erfassung ohne Division faltet Σ Zazhv. (Strahlungsaufnahme) und Abteilungsabschnitte Σ Geschäft.: Σ See. = Σ Zazhv. + Σ Geschäft.;
• die durchschnittliche Anzahl der Neutronen υ in einem Teil der Division veröffentlicht.

Dann die Neutronenstromgleichung Φ Im stationären Fall wird aussehen

mit Randbedingung

,

das bedeutet das in einiger Entfernung d. Von einer Schüssel mit einer Substanz des Radius R. Der Fluss sollte es in Null kontaktieren.

Wenn Sie die Gleichung des Streams vergleichen Φ C (16), es ist ersichtlich, dass der Wert der Quelle ΣΣ Taten φ. - die Anzahl der Neutronen, die in einem Volumeneinheit pro Zeiteinheit geboren wurden.

Betrachten Sie drei Fälle

ςς Fälle - Neutronen werden weniger als absorbiert geboren. Natürlich ist die stationäre Reaktion unmöglich.

• ς ordnung \u003d Σ - Die Quelle kompensiert die Neutronenabsorption. Die Lösung der Gleichung (17) gibt Φ \u003d const nur für endlose UmgebungAndernfalls wird aufgrund des Neutronenlecks durch die Grenze des Mediums die Reaktion fällt.

  Σς Fälle\u003e Σ - Sie können solche Größen einer Schüssel der Trennsubstanz auswählen, so dass der Überschuss der Neutronen durch die Grenzen des Balls durchlaufen (eine nukleare Explosion verhindert).

Wir stellen die Bezeichnung vor Ω 2 \u003d (σ-geschmolzene - ΣςΣ-Taten) / d\u003e 0. Gleichung (17) dauert eine Ansicht

(18)

Seine allgemeine Lösung sieht aus wie

(19)

Koeffizient B. in (19) muss gleich Null gesetzt werden, so dass die Entscheidung nicht dispergiert, wenn r \u003d 0.. Die Suche nach der endgültigen Lösung wird durch korrekte Rechnungslegung der Grenzbedingung und für das natürliche Gemisch von Uranisotopen (235 U-0,7%, 235 U-99,3%, kompliziert, Σ See. \u003d 0,357 1 / cm, Σ Geschäft. \u003d 0,193 1 / cm, υ \u003d 2.46) Wir bekommen als Mindestwert von allen R ≈ 5.sehen Sie, was diese Aufgabe von echt anders unterscheidet? In der Realität sind Neutronen schnell geboren, und sie müssen bis zu Wärmeergien verlangsamt werden. Der erste Reaktor, der von E. Fermi (1942) gebaut wurde, hatte eine Größe von etwa 350 cm.

Kettenreaktion. Kernreaktor

Geräte, in denen Energie durch die stationäre Kettenspaltreaktion erhalten wird, genannt atomisch Reaktoren (zum Beispiel sagen sie Atomkraftwerk, Atomkraftwerk), obwohl es im Wesentlichen nuklearer Reaktoren. Die Gestaltung von Atomreaktoren ist sehr komplex, aber das notwendige Element eines Reaktors ist die aktive Zone, in der die Teilungsreaktion auftritt.

Die aktive Zone enthält eine Trennsubstanz, einen Moderator, eine Steuerung (Regulierung) Stangen, Strukturelemente und ist von einem Neutronenreflektor umgeben, um die Verluste der letzteren zu reduzieren. All dies ist innen Schutz gegen Neutronenfluss, γ - Emission.

Neutronensfate in der aktiven Zone

erfassen Sie den Urankern mit der nachfolgenden Aufteilung dieses Kerns;

erfassen Sie den Urankern mit dem anschließenden Übergang des Kerns in den Bodenzustand mit Emission γ -Banks (Strahlungsaufnahme);

erfassungskerne eines Moderators oder strukturellen Elementen;

abfahrt aus der aktiven Zone;

absorption durch Regulierungsstangen.

Neutronen werden bei der Trennung von Kernen emittiert und dann die aktive Zone absorbiert oder verlassen. Bezeichnen mit k. Der Wiedergabekoeffizienten ist das Verhältnis der Anzahl der Neutronen der anschließenden Erzeugung n i + 1 an die Nummer in der vorherigen n I.

Wenn Sie die Lebensdauer der Generation eingeben τ , dann die Gleichung für die Anzahl der Neutronen n. und seine Entscheidung wird aussehen

(21)

Wenn der Koeffizient. k. Inhaftiert von 1, die Anzahl der Neutronen nimmt ab ( k) oder steigt ( k\u003e 1.) Nach dem exponentiellen Gesetz, d. H. Sehr schnell.

(Befolgen Sie den Effekt des Reproduktionskoeffizienten k. und Erzeugnisleben τ auf der Dynamik der Anzahl der Neutronen auf einfache Erfahrung)

Reproduktionskoeffizient. k. kann als Produkt des Koeffizienten dargestellt werden k ∞. Für eine unendliche Umgebung und Wahrscheinlichkeit nicht Hinterlassen Sie eine aktive Zone χ

Wert χ Hängt von der Zusammensetzung der aktiven Zone, seiner Größe, der Form, des Reflektormaterials ab.

In Anbetracht des Reaktors, der auf thermischen Neutronen betrieben wird, Koeffizient k ∞. kann in Form von vier Faktoren dargestellt werden

wo

ε - Reproduktionskoeffizient auf schnelle Neutronen (für echte Systeme aus Uran und Graphit ε ~ 1.03);

p. - die Wahrscheinlichkeit, die Resonanzentnahme während einer Verlangsamung zu vermeiden. Erinnern Sie sich, dass Neutronen schnell geboren werden, und beim Verlangsamen der Wärmeergien müssen sie den Bereich der Resonanzen im Absorptionsabschnitt überwinden (siehe Abb. 10);

f. - Der Anteil an Neutronen, die von den Urankern (und nicht einem Moderator oder Designelementen) absorbiert werden. · · p · f ≈ 0,8;

η - Die durchschnittliche Anzahl von Neutronen, die an einem Anfasern des Urankerns emittiert werden (der Kern kann beim Erfassen und vielleicht Emissionen auftreten γ -Kvanta). η ≈ 1.35. (Vergleichen Sie mit ~ 2,5 für die Anzahl der Neutronen pro Akte der Abteilung).

Aus den angegebenen Daten folgt k ∞ \u003d 1,08 und χ \u003d 0,93.Das entspricht der Größe des Reaktors von etwa 5 bis 10 m.

Kritische Masse - die minimale Masse der Trennsubstanz, in der sich die selbsthaltige Kernreaktion erfolgen kann. Wenn die Masse der Substanz unter dem kritischen liegt, gehen zu viele Neutronen, die für die Spaltreaktion notwendig sind, verloren, und die Kettenreaktion geht nicht. Wenn Masse kritischer ist, kann die Kettenreaktion afinanchen beschleunigt sein, was zu einer nuklearen Explosion führt.

Die kritische Masse hängt von der Größe und der Form des Probenteils ab, da sie das Lecken von Neutronen von der Probe durch seine Oberfläche bestimmen. Die minimale kritische Masse hat eine Probe einer Kugelform, da der Bereich seiner Oberfläche der kleinste ist. Die Neutronenreflektoren und Retarder, die die geteilte Substanz umgeben, können die kritische Masse erheblich reduzieren. Die kritische Masse hängt von der chemischen Zusammensetzung der Probe ab.

Der "Großvater" von inländischen Kernreaktoren ist der erste physische Reaktor F-1, der den Status eines Denkmals von Wissenschaft und Technologie erhielt. Es wurde 1946 unter der Führung von I.v gestartet. Kurchatov. Als Retarder verwendete gereinigte Graphit in Form von Stangen mit Löchern für Uranstangen. Das Management wurde von Stangen durchgeführt, die Cadmium enthielten, stark absorbierende thermische Neutronen. In der aktiven Zone des Kessels befanden sich 400 Tonnen Graphit und 50 Tonnen Uran. Die Reaktorleistung betrug etwa 100 W, es gab kein spezielles Kühlkörpersystem. Bei der Arbeit wurde die Wärme in einer großen Masse von Graphit angesammelt. Dann wurde das Graphitmauerwerk vom Lüfter von einem Luftstrahl gekühlt. Dieser Reaktor arbeitet regelmäßig und bisher.

Der Anteil der Kernkraft in der globalen Stromerzeugung betrug in verschiedenen Jahren 10-20%. Der größte Prozentsatz (~ 74) der Elektrizität erfolgt bei NPP in Frankreich. In Russland, ~ 15%.

Was sieht der physische Startvorgang des Atomreaktors aus wie ein Computermodell?

Wenn Sie überprüfen möchten, wie das Vorlesungsmaterial gelernt ist,

Professor

I.n.bekman.

KERNPHYSIK

Vortrag 16. Kernwechselwirkungen

Die Entwicklung der Kernphysik wird weitgehend durch Forschung auf dem Gebiet der Kernreaktionen bestimmt. In diesem Vortrag werden wir die moderne Klassifizierung von Kernwechselwirkungen in Betracht ziehen

thermodynamik und Kinetik sowie separate Beispiele für nukleare Reaktionen.

1. Klassifizierung von Kernreaktionen

Aufgrund der Wirkung von Kernkräften, zwei Partikeln (zwei Kernel oder Kern und Nukleon), wenn sie sich bis zur Distanzentfernung nähern10 -13 cM treten in eine intensive nukleare Wechselwirkung ein, was zur Umwandlung des Kernels führt. Dieser Prozess wird als Kernreaktion bezeichnet. Während der Kernreaktion tritt die Umverteilung der Energie und des Puls beider Partikel auf, was zur Bildung mehrerer anderen Partikel führt, die von der Interaktionsstelle abfahren.Bei der Kollision der Flutter-Partikel mit dem Atomkern zwischen ihnen tritt der Austausch von Energie und Impuls auf, als er ergibt, wodurch mehrere Partikel aus dem Wechselwirkungsbereich, die in verschiedenen Richtungen aus dem Wechselwirkungsbereich fliegen, ausgebildet werden können.

Kernreaktionen - Transformationen von Atomkern, wenn sie mit Elementarpartikeln, γ -qvants oder miteinander interagieren.

Die Kernreaktion ist der Prozess der Bildung neuer Kerne oder Partikel in den Kollisionen von Kernen oder Partikeln. Zum ersten Mal wurde die Kernreaktion von E. Rutherford im Jahr 1919 beobachtet, wobei α-Partikel von Nukleusatomen von Stickstoff bombardiert wurde, dass sie durch das Auftreten sekundärer ionisierender Partikel mit einer Gaskilometerleistung größer als die α-Partikel aufgezeichnet und als identifiziert als Protonen. Anschließend wurden mit Hilfe der Wilson-Kameras Fotos dieses Prozesses erhalten.

Feige. 1. Prozesse, die bei nuklearen Reaktionen auftreten

(Die Reaktionsein- und Ausgangskanäle sind dargestellt).

Die erste Kernreaktion wurde 1919 von E. Rutherford durchgeführt: 4 He + 14 n → 17 o + p oder 14 n (α, p) 17 o. Die Quelle von α-Partikeln war ein α-radioaktives Medikament. Radioaktive α-Vorbereitungen damals waren die einzigen Quellen der geladenen Partikel. Der erste Beschleuniger, der speziell zur Untersuchung von Atomreaktionen erstellt wurde, wurde 1932 von Cockrift und Walton errichtet. An diesem Beschleuniger war zuerst

es wurde ein Strahl mit beschleunigten Protonen erhalten und die P + 7-Li → α + α-Reaktion wurde durchgeführt.

Kernreaktionen sind die Hauptmethode, um die Struktur und Eigenschaften von Atomkernen zu untersuchen. In Kernreaktionen werden Mechanismen der Wechselwirkung von Partikeln mit Atomkern untersucht, wobei Mechanismen der Wechselwirkung zwischen atomaren Kernen. Infolge von Kernreaktionen werden neue Isotope und chemische Elemente bei natürlichen Bedingungen erhalten. Wenn nach der Kollision die anfänglichen Kernel und Partikel aufbewahrt werden und neue nicht geboren werden, ist die Reaktion im Feld der Kernkräfte eine elastische Streuung, die nur durch Umverteilung kinetischer Energie und dem Puls des Partikels und des Ziels begleitet wird Kern und wird als Potenzial genannt

streuung.

Die Folge der Wechselwirkung von Bombardierung von Partikeln (Kernen) mit den Zielkernen kann sein:

1) Elastische Streuung, in der keine Zusammensetzung noch innere Energie ändert, und nur die Umverteilung kinetischer Energie erfolgt in Übereinstimmung mit dem Gesetz der inneren Wirkung.

2) Unvollständige Streuung, in der sich die Zusammensetzung der interagierenden Kerne nicht ändert, sondern ein Teil der kinetischen Energie des Bombenkernkerns wird für die Anregung des Zielkerns aufgewendet.

3) Eigentlich Kernreaktion, wodurch sich die inneren Eigenschaften und die Zusammensetzung der interagierenden Kerne ändern.

	Feige. 2. Lithium-6-Kernreaktion mit Deuterium 6 Li (D, α) α
	In Kernreaktionen, stark, elektromagnetisch und schwach
	interaktion.
	Viele verschiedene Arten von Reaktionen sind bekannt. Sie können klassifiziert werden
	reaktionen unter der Wirkung von Neutronen unter der Wirkung von geladenen Partikeln und unter der Aktion
	Im Allgemeinen kann die nukleare Interaktion in das Formular geschrieben werden
	a1 + A2 → B1 + B2 + ...
	wo und 1 und a 2 sind Teilchen, die reagieren, und B 1, B 2, ... - Partikel,
ergibt sich als Ergebnis der Reaktion (Reaktionsprodukte).
	Die häufigste Art der Reaktion ist die Wechselwirkung eines Lichtteilchens A mit einem Kernel A, in
das Ergebnis der Lungenpartikel B und der Kernel in
	a + A → B + B
	Oder kürzer
	A (A, B) b.

Neutron (n), Proton (P), α - Partikel, Deton (D) und γ-Kart können als A und B genommen werden.

Beispiel 1. Kernreaktion

4 er + 14 n → 17 o + 1 h

im abkürzte Form wird als geschrieben14 n (α, p) 17 o

Beispiel 2. Betrachten Sie die Reaktion 59 CO (p, n). Was ist das Produkt dieser Reaktion? Entscheidung. 1 1 h + 27 59 co → 0 1 n + x y z mit

die linke Seite haben wir 27 + 1 Proton. Auf der rechten Seite von 0 + x Protonen, wobei x die Kernzahl des Produkts ist. Offensichtlich X \u003d 28 (Ni). Auf der linken Seite von 59 + 1 Nukleonen und mit dem rechten 1 + Y-Nukleonen, wo y \u003d 59. Somit das 59-Ni-Reaktionsprodukt.

Die Reaktion kann mehrere konkurrierende Pfade gehen:

Unterschiedliche mögliche Wege der Kernreaktion in der zweiten Stufe werden Reaktionskanäle bezeichnet. Die Anfangsstufe der Reaktion wird als Eingangskanal bezeichnet.

Feige. 3. Kanäle für die Wechselwirkung von Protonen mit 7 Li.

Die beiden jüngsten Reaktionskanäle in Schema (6) beziehen sich auf Fälle von unelastischem (A * + A) und elastischen (A + A) nuklearen Streuung. Dies sind besondere Fälle von nuklearer Wechselwirkung, die sich von anderen Tatsachen unterscheiden, dass die Reaktionsprodukte mit Partikeln zusammenfallen,

mit der Reaktion und mit elastischer Streuung wird nicht nur die Art des Kernels aufrechterhalten, sondern auch sein innerer Zustand und mit unelastischem Streuung des inneren Zustands des Kerns ändert sich (der Kernel geht in einen angeregten Zustand). Die Möglichkeit verschiedener Reaktionskanäle wird durch das inklusive Teilchen, seine Energie und den Kern bestimmt.

Bei der Untersuchung der Kernreaktion ist die Identifizierung der Reaktionskanäle von Interesse an der vergleichenden Wahrscheinlichkeit von ihm in verschiedenen Kanälen bei verschiedenen Energien von einfallenden Partikeln, der Energie- und Winkelverteilung der resultierenden Partikel sowie dessen innere Zustand (Anregungsenergie , Spin, Bereitschaft, isotopische Spin).

Kernreaktion ist ein komplexer Prozess der Umstrukturierung von Atomkern. Wie bei der Beschreibung der Struktur des Kernels ist es fast unmöglich, eine genaue Lösung des Problems zu erhalten. Und wie die Struktur des Kerns von verschiedenen Kernmodellen beschrieben wird, wird der Verlauf der Kernreaktionen durch verschiedene Reaktionenmechanismen beschrieben.

Es gibt viele verschiedene Reaktionsmechanismen. Wir werden nur das Haupt von ihnen betrachten. Zunächst wird die Klassifizierung von Reaktionsmechanismen gegeben, und dann wird das wichtigste von ihnen detaillierter in Betracht gezogen.

Wir klassifizieren die Reaktionen durch die Flusszeit. Als vorübergehender Maßstab ist es bequem zu verwenden atomzeit - die Zeit der Spanne der Partikel durch den Kernel: T i \u003d 2r / v≈10 -22 s. (9.11)

Wir werden die folgende Klassifizierung von Kernreaktionen in Bezug auf das Fließen verwenden:

1. Wenn die T-P ≈T-Reaktionszeit ist, ist dies eine direkte Reaktion (reaktive Zeit).

2. Wenn T p \u003e\u003e t i, dann geht die Reaktion durch den Verbundkern.

Im ersten Fall (direkte Reaktion)das Partikel A überträgt die Energie auf eine oder zwei Nukleonen des Kerns, ohne den Rest zu beeinträchtigen, und sie verlassen sofort den Kernel, ohne Zeit, Energie mit den übrigen Nucleonen zu tauschen. Beispielsweise kann die Reaktion (p, n) als Ergebnis einer Kollision des Protons mit einem Kern-Neutron auftreten. Die Prozesse sollten eine Bruchreaktion (D, p), (D, N) und die Umsetzung von Aufnahmereaktionen (P, D), (N, d), der Fragmentierungsreaktion, in der der hohe Energiekuppe, der dem Kernel gegenüberliegt, ist , klopft daraus ein Fragment, das aus mehreren Nukleonen besteht.

Im zweiten Fall (Verbundkern) Ein Partikel A und der Nukleon, den sie die Energie übergab, "verwirrt" im Kernel. Energie ist unter vielen Nukleonen verteilt, und jeder Nukleon hat nicht ausreichend für den Abflug vom Kernel. Erst nach einem relativ großen Zeitpunkt infolge zufälliger Umverteilungen wird es in ausreichender Menge auf einer der Nukleonen (oder dem Objekt aus mehreren verbundenen Nucleons) konzentriert und verlässt den Kernel. Der Mechanismus des Verbundkerns wurde 1936 von Niels Bohr eingeführt

Die Zwischenstellung zwischen dem Reaktionsmechanismus durch den Verbundkern und dem Mechanismus der Direktreaktion einnimmt mechanismus der vorausschauenden nuklearen Reaktionen.

Die Zeit der Kernreaktionen kann durch Analyse der Breiten der aufgeregten Kernzustände bestimmt werden.

Um elastische Streuung zu beschreiben, gemittelt an der nuklearen Resonanz, verwendet optisches ModellIn dem der Kern als festes Medium interpretiert wird, das in der Lage ist, SEBROL-Wellen von Partikeln, die darauf fielen, fällig und absorbiert wird.

Nukleare reaktion natur. hängt von einer Reihe von Faktoren ab: Art eines Mextile-Partikels, Art des Zielkerns, die Energie ihrer Kollision und einige andere, was die Klassifizierung von Kernreaktionen ziemlich bedingt. Das einfachste ist klassifizierung der Art von Partikeljäger. Im Rahmen einer solchen Klassifizierung können die folgenden Haupttypen von Kernreaktionen unterschieden werden:

Reaktionen unter der Wirkung von Protonen, Deuteronen, α-Partikeln und anderen Lichtkernen. Es waren diese Reaktionen, die die ersten Informationen über die Struktur der Atomkerne und der Spektren ihrer aufgeregten Zustände erhalten hatten.

Reaktionen mit schweren Ionen auf schweren Kernen, was zum Zusammenführen von aufgetretenen Kernen führt. Diese Reaktionen sind das Hauptverfahren, um superhesiger Atomkerne zu erhalten.

Reaktionen der Verschmelzung von leichten Kernen bei relativ niedrigen Kollisionsenergien ( sogenannte thermonukleare Reaktionen). Diese Reaktionen treten auf Kosten der quantenmechanischen Tunnation durch die Coulomb-Barriere auf. Thermonukleare Reaktionen gehen in den Sternen bei Temperaturen von 10,7 -10 10 K fort und sind die Hauptquelle von Sternen.

Coulomb-Anregung von Kernen unter der Wirkung von Protonen, α-Partikeln und insbesondere wiederholt ionisierten schweren Ionen von Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Argon usw. Diese Reaktionen werden verwendet, um einen geringen Rotationspegel schwerer Kerne zu untersuchen.

Die Reaktionen unter der Wirkung von Neutronen, zunächst von allen (n, n), (n, γ) und der Reaktion der Kernteilung (n, f).

Viele spezifische Eigenschaften haben photonukleare und elektrische Reaktionen, die auftreten, wenn eine Kollision mit Kern von γ-Quanta und -elektronen mit Energie E\u003e 10 mev ist.

Reaktionen auf den Balken von radioaktiven Kernen. Moderne technische Mittel können Sie ziemlich intensive Bündel solcher Kerne erzeugen, die die Möglichkeiten der Erlangung und Untersuchung von Kernen mit einem ungewöhnlichen Verhältnis der Anzahl der Protonen und Neutronen, die von der Stabilitätslinie entfernt sind, eröffnen.