Випускання елементарних частинок і теплової енергії. Ядерні рії можуть супроводжуватися як виділенням енергії так і її поглинанням. Колві енергії називається енергією рії це різниця мас вихідних і кінцевих ядер. Класифікації по слід ознаками: L по енергії елемент частинок беруть участь в ядерних рціях: при малих енергіях 1еВ рціі на повільних нейтронах: рціі на ел частинках середньої енергії з заряджу частинок електронів протонів іонів Дейтон \u003d 1МеВ; на частинках високої енергії 103МеВ космічні промені частки отримують в прискорювачах ...

Поділіться роботою в соціальних мережах

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки є список схожих робіт. Так само Ви можете скористатися кнопкою пошук

45. Ядерні реакції і їх класифікація

Ядерні реакції - це процес інтенсивної взаємодії атомного ядра з елементарною частинкою або з одним ядром, що призводять до перетворення ядер. Випускання елементарних частинок і теплової енергії. Взаємодія реагуючих частинок виникає при зближенні їх до відстані близько 10 ~13 см завдяки дії ядерних сил. Найбільш поширення ядерна реакцією є, взаємодіють легкої частинки, а з ядромX , В результуючого якого образ ел часткаb і ядро \u200b\u200bХ. Ядерні р-ии можуть супроводжуватися як виділенням енергії так і її поглинанням. Кількість енергії називається енергією р-ии - це різниця мас вихідних і кінцевих ядер. Класифікації по слід ознаками:L по енергії елемент частинок, беруть участь в ядерних р-ціях: при малих енергіях 1еВ - р-ції на повільних нейтронах: р-ції на ел частинках середньої енергії з заряджу частинок-електронів, протонів, іонів, Дейтон\u003e \u003d 1МеВ; на частинках високої енергії (~ 103 МеВ - космічні промені, частинки отримують в прискорювачах) за своєю природою беруть участь елемент частка нейтронах; на заряджених частинках; викликані у - квантами, за своєю природою (масі) ядер беруть участь в р-ції: на легких (А<50);средних (50<А<100);тяжелых(А>100). Пo характером перетворень: р-радіоактивність; розподіл важких ядер, ланцюгова р-ція розподілу; синтез легких ядер у важкі, термоядерні р-ції.

Інші схожі роботи, які можуть вас заінтересовать.вшм\u003e
3041.		ядерні сили	4.18 KB
	Отримано з даних про розсіянні нуклонів на нуклонах а також з досліджень свв атомних ядер пов'язаних станів нуклонів. є істотне тяжіння яке і забезпечує енергію зв'язку нуклонів в ядрах порядку неск. Крім того зі збільшенням числа нуклонів в ядрі енергія зв'язку на нуклон залишається приблизно постійною а обсяг ядра зростає пропорційно. Нейтронні зірки щільність енергії крій не залежить від повного числа нуклонів і становить приблизно 16 МеВ на нуклон [якщо знехтувати ел.
8005.		реакційгіперчутливості	120.3 KB
	Реакції гіперчутливості I типу бувають системними і місцевими. Місцеві реакції залежать від місця в яке потрапить антиген і носять характер локалізованого набряку шкіри шкірна алергія кропив'янка виділень з носа і кон'юнктиви алергічний риніт і кон'юнктивіт сінної лихоманки бронхіальної астми або алергійного гастроентериту харчова алергія. Реакції гіперчутливості I типу анафілактичніреакції Відомо що реакції гіперчутливості I ...
2916.		термоядерних реакцій	14.33 KB
	Ці реакції зазвичай йдуть з виділенням енергії оскільки в нинішньому в результаті злиття більш важкому ядрі нуклони пов'язані сильніше т. Надлишкова сумарна енергія зв'язку нуклонів при цьому звільняється у вигляді кінетичної енергії продуктів реакції. Назва â термоядерні реакцііâ відображає той факт що ці реакції йдуть при високих температурах 107 108 К оскільки для злиття легкі ядра повинні зблизитися до відстаней рівних радіусу дії ядерних сил тяжіння т.
3668.		Оборотні та необоротні реакції	24.08 KB
	Хімічна рівновага Деякі хімічні реакції можуть протікати в двох взаємно протилежних напрямках. Такі реакції називаються оборотними. Оборотність хімічних реакцій записується в такий спосіб: А В  В При протіканні хімічної реакції концентрації вихідних речовин зменшуються відповідно до закону дії мас.
14693.		Окислювально - відновні реакції (ОВР)	87.39 KB
	Ступінь окислювання умовний заряд атома в з'єднанні обчислений з припущення що воно складається лише з іонів. ─ ступінь окислення мають атоми які взяли електрони від інших атомів або в їх сторону зміщені сполучні електронні хмари. ступінь окислення мають атоми які віддали свої електрони інших атомів.
524.		Захисні реакції організму	5.56 KB
	Захисні реакції організму Людина постійно пристосовується до мінливих умов навколишнього середовища завдяки гомеостазу універсального властивості зберігати і підтримувати стабільність роботи різних систем організму у відповідь на дії порушують цю стабільність. Будь-які фізіологічні фізичні хімічні або емоційні впливу будь то температура повітря зміна атмосферного тиску або хвилювання можуть служити приводом до виходу організму зі стану динамічної рівноваги. Захисні пристосувальні реакції ...
12985.		Іменні реакції і реактиви в неорганічної хімії	185.79 KB
	Всього відомо понад 1000 іменних органічних, неорганічних і аналітичних реакцій. Їх число продовжує збільшуватися, так як немає до сих пір загальноприйнятою номенклатури хімічних реакцій. Назва реакції на ім'я її першовідкривача дає можливість коротко передати смисл перетворення.
14304.		Синтез п-нітробензоілазіда і вивчення його реакції з гепта (метоксикарбоніл) ціклогептатріеніл аніоном	314.46 KB
	Проблема низької регіоселективності була вирішена в групі Шарплесс шляхом використання комплексів CuI генеруються in situ з більш доступних солей CuII відновленням під дією аскорбінової кислоти схема 2 при цьому спостерігається утворення тільки регіоізомера.
8333.		Історія розвитку обчислювальної техніки. Класифікація комп'ютерів. Склад обчислювальної системи. Апаратне та програмне забезпечення. Класифікація службових і прикладних програмних засобів	25.49 KB
	Склад обчислювальної системи. Склад обчислювальної системи Розглядають апаратну і програмну конфігурацію т. Інтерфейси будь-якої обчислювальної системи можна умовно розділити на послідовні і паралельні. Системний рівень перехідний забезпечує взаємодію інших програм комп'ютерної системи як з програмами базового рівня так і безпосередньо з апаратним забезпеченням зокрема з центральним процесором.
12050.		Набір реагентів для молекулярно-генетичної діагностики моноклональних і поліклональних По-клітинних популяцій лімфоцитів методом полімеразної ланцюгової реакції (ЛІМФОКЛОН)	17.25 KB
	Створено набір реагентів для молекулярногенетіческіх діагностики моноклональних і поліклональних Вклеточних популяцій лімфоцитів методом полімеразної ланцюгової реакції ЛІМФОКЛОН. Набір реагентів ЛІМФОКЛОН призначений для диференціальної діагностики моноклональних і поліклональних Вклеточних популяцій лімфоцитів в біопсійного матеріалі парафінових зрізах тканин методом полімеразної ланцюгової реакції з детекцією продуктів ампліфікації методом вертикального електрофорезу в акріламідном гелі. Набір призначений тільки для in vitro діагностики.

У загальному вигляді ядерна взаємодія можна записати у формі:

Найбільш поширеним типом ядерної реакції є взаємодія легкої частинки a з ядром X, В результаті чого утворюється частинка b і ядро Y. Це записують символічно так:

роль частинок a і b найчастіше виконують нейтрон n, протон p, дейтрон d, Α-частинка і γ-квант.

Процес (4.2) зазвичай відбувається неоднозначно, так як реакція може йти декількома конкуруючими способами, тобто частинки, що народжуються в результаті ядерної реакції (4.2), можуть бути різними:

.

Різні можливості протікання ядерної реакції на другому етапі іноді називають каналами реакції. Початковий етап реакції називається вхідним каналом.

Два останніх каналу реакції відносяться до випадків непружного ( A 1 + a) І пружного ( A + a) Ядерного розсіювання. Ці окремі випадки ядерного взаємодії відрізняються від інших тим, що продукти реакції збігаються з частинками, що вступають в реакцію, причому при пружному розсіянні зберігається не тільки тип ядра, але і його внутрішній стан, а при неупругом розсіянні внутрішній стан ядра змінюється (ядро переходить в збуджений стан).

Малюнок 4.1. якісна залежність ймовірності розпаду ядра від енергії.

При вивченні ядерної реакції становить інтерес ідентифікація каналів реакції, порівняльна ймовірність протікання її через канали з різних енергіях падаючих частинок. Ядра можуть перебувати в різних енергетичних станах. Стан стабільного або радіоактивного ядра, яке відповідає мінімальній енергії (масі) E 0 називається основним. З квантової механіки відомо, що між енергією стану і його часом життя має місце співвідношення Гейзенберга: ΔE \u003d ћ / Δt,

Збуджені ядра, відчувають різні види енергетичних переходів. Енергія збудження може скидатися по різними каналами (переводячи ядра в основний стан): випускання γ-квантів, розподіл ядра і т.д. З цієї причини вводиться поняття парціальної ширини рівня Γ i . Парциальная ширина резонансного рівня є ймовірність розпаду по i-му каналу. Тоді ймовірність розпаду в одиницю часу ω може бути представлена \u200b\u200bу вигляді:

.

Також великий інтерес представляє енергія і кутовий розподіл частинок, що утворюються, і їх внутрішній стан (енергія збудження, спін, парність, ізотопний спин).

Багато відомостей про ядерні реакціях можуть бути отримані в результаті застосування законів збереження.

Більш детальну інформацію з цього розділу можна подивитися.

Наші завдання: познайомити з основними видами радіоактивного розпаду, в віртуальних експериментах показати ланцюжка радіоактивних перетворень і спосіб вимірювання постійної розпаду.

ядерна реакція - вимушене перетворення атомного ядра під дією інших частинок (про спонтанному зміні атомних ядер шляхом випускання елементарних частинок - радіоактивності читайте в інший лекції).

Якщо Ви сумніваєтеся, чи бачили коли небуть ядерну реакцію, погляньте в ясний день на небо. Про реакціях на Сонце поговоримо пізніше.

Найчастіше на ядро А налітає порівняно легка частинка а (Наприклад, нейтрон, протон, α -частинка і т.д.), і при зближенні на відстань близько 10 -15 м в результаті дії ядерних сил утворюється ядро В і легша частка b.

Сукупність частинок і ядер, що вступають в реакцію (на малюнку А + а), Називають вхідним каналом ядерної реакції, а отримувані в результаті реакції - вихідними каналами. Якщо кінетична енергія налітаючої частки а невелика, то утворюється дві частки: власне частка і ядро.

Пружне і непружні розсіювання - окремі випадки ядерного взаємодії, коли продукти реакції збігаються з вихідними.

Класифікація ядерних реакцій

За типом частинок, що викликають реакцію
1. реакції під дією заряджених частинок
2. реакції під дією нейтронів
3. реакції під дією γ квантів - Фотоядерні реакції

Закони збереження в ядерних реакціях

Можна придумати безліч вихідних каналів для будь-якої реакції. Однак більшість з них виявиться неможливим. Вибрати здійсненні на ділі реакції допомагають закони збереження:

Останні два вірні для сильної взаємодії. У ядерних реакціях проявляється ще цілий ряд законів, вони істотні для реакцій з елементарними частинками, їх назвемо в іншому місці.

Сукупність законів збереження дозволяє відібрати можливі вихідні канали реакції і отримати важливі відомості про властивості взаємодіючих частинок і продуктів реакції.

Прямі ядерні реакції

У прямій реакції частка встигає зіткнутися з одним (рідше з двома - -тремя) нуклонами. Ці реакції протікають дуже швидко - за час прольоту частинки через ядро \u200b\u200b(10 -22 - 10 -21 с). Розглянемо для прикладу (n, p) -реакція. Імпульс нейтрона передається в основному одному нуклони, який відразу вилітає з ядра, не встигнувши обмінятися енергією з іншими нуклонами. Тому нуклони повинні вилітати з ядра переважно в передньому напрямку. Енергія вилетів нуклона повинна бути близька до енергії налітаючого.

Кінетична енергія налітаючої частки повинна бути досить великою (уявіть стінку, складену з кубиків. Якщо різко вдарити по одному з них, то його можна вибити, майже не торкнувшись інших. При повільному впливі стінка розвалиться.)

При малих енергіях може йти реакція зриву (D, p). Дейтрон поляризується при наближенні до ядра, нейтрон захоплюється ядром, а протон продовжує рух. Для такого процесу взаємодія має відбуватися у краю ядра. У дейтроні протон і нейтрон пов'язані слабо.

Таким чином, відмітними особливостями прямих реакцій є:
1. час протікання ~ 10 -21 с;
2. кутовий розподіл продуктів витягнуто в напрямку руху налітаючої частки;
3. особливо великий внесок в перетин ядерних процесів при високих енергіях.

Рис.2 Схема екзотермічної реакції

Енергетична схема ядерної реакції

Зобразимо ядерну реакцію у вигляді енергетичної діаграми (рис.2). Ліва частина малюнка відноситься до першої стадії - утворення складеного ядра, права - розпад цього ядра. T "a - частина кінетичної енергії налітаючої частки, яка пішла на порушення ядра, ε a - енергія зв'язку частинки a в складеному ядрі, ε b - енергія зв'язку частинки b в тому ж ядрі.

У наявності позірна суперечність: ядро C - квантовомеханічна система з дискретними енергетичними рівнями, а енергія збудження, як видно з (1), безперервна величина (енергія T a може бути будь-який). Розібратися з цим дозволить наступний розділ.

Перетин ядерної реакції, що йде через складене ядро

Рис.3 Розумієте енергії рівня збудженого стану

Оскільки є дві незалежні стадії в ході реакції, перетин можна представити у вигляді добутку перетину утворення складеного ядра σ сост і ймовірності розпаду його по i-му каналу f i

Атомне ядро \u200b\u200bє квантовою системою. Оскільки кожен з порушених рівнів спектра має кінцеве середній час життя τ , Ширина рівня Γ також кінцева (рис.3) і пов'язана із середнім часом життя співвідношенням, що є наслідком співвідношення невизначеності для енергії і часу Δt · ΔE ≥ ћ:

Розглянемо випадок, коли рівні енергії складеного ядра розділені (ширини рівнів Γ менше відстаней між ними ΔE). При збігу енергії збудження з енергією одного з рівнів E 0 перетин реакції (A, b) матиме резонансний максимум. У квантовій механіці доводиться, що перетин утворення складеного ядра описується формулою Брейта-Вігнера

(6)

де λ a - довжина хвилі де Бройля падаючої частинки, Γ - повна ширина рівня, Γ a - ширина рівня щодо пружного розсіювання (часткова, парціальна ширина).

Розберемося з ширинами рівня. Імовірність розпаду складеного ядра f i обернено пропорційна часу життя τ i щодо цього розпаду. А час життя τ i в свою чергу згідно (5) обернено пропорційно ширині Γ i, Званої парціальної (часткової). В результаті ймовірності f i пропорційні ширинам Γ i, І їх можна уявити

Рис.4 Перетин освіти складеного ядра

сума Σf i \u003d 1, а ΣΓ i \u003d Γ. З парціальними ширинами зручніше мати справу, ніж з можливостями.

Повна ширина рівня Γ слабо залежить від швидкості налітаючої частки v a, а Γ a пропорційна цій швидкості. Довжина хвилі де Бройля обернено пропорційна швидкості v a. Тому далеко від резонансу при малих швидкостях перетин зростає як 1 / v a (Можна собі пояснити це тим, що повільна частка більше часу проводить у ядра, і ймовірність захоплення її збільшується). при E ~ E 0 перетин захоплення різко зростає (рис.4). У формулі (6) E - кінетична енергія налітаючої частки, а E 0 - енергія рівня складеного ядра, відрахувати від енергії зв'язку: Енергія рівня \u003d ε a + E 0.

Ядерні реакції під дією нейтронів

Основні реакції під дією нерелятівістскіх нейтронів показані на схемі (рис.5). Там і надалі будемо позначати буквою A ядро з масовим числом A.

Розглянемо їх по порядку.

пружне розсіяння

Нейтрони в ядерних реакціях з зарядженими частинками і при розподілі ядер народжуються швидкими ( T n порядку декількох МеВ), а поглинаються, як правило, повільними. Уповільнення відбувається за рахунок багаторазових пружних зіткнень з ядрами атомів.

Є дві можливості: відхилення нейтрона полем ядра без захоплення - потенційне розсіювання, І виліт нейтрона з складеного ядра - резонансне розсіювання. Так що перетин є сума σ упр \u003d σ піт + σ рез.

Рис.6 Перетин пружного розсіяння нейтронів на ядрах урану

Тоді згідно (1) розсіювання буде відбуватися з нульовим моментом імпульсу ( L \u003d 0, s - розсіювання). Кутовий розподіл розсіяних нейтронів в системі центру інерції изотропно. Насправді ці "малі" енергії не так вже й малі: у водні ~ 10 МеВ, в свинці ~ 0.4 МеВ. Перетин потенційного розсіювання в цьому випадку не залежить від енергії нейтрона і одно

У перетині резонансного розсіювання

ширина Γ n прямо пропорційна швидкості, а довжина хвилі де Бройля λ обернено пропорційна їй. Тому в залежності від енергії маємо тільки резонансний пік при E \u003d E 0. В результаті для залежності перетину пружно розсіювання нейтронів від енергії маємо п'єдестал з резонансними піками (рис.6).

непружне розсіювання

Ядро-розсіювач виявляється в збудженому стані: n + A \u003d\u003e (A + 1) * \u003d\u003e A * + n. Очевидно, реакція має пороговий характер: енергія налітаючого нейтрона повинна бути достатня для перекладу ядра-мішені в збуджений стан. Вивчаючи спектри нейтронів і супроводжуючого γ - випромінювання, отримують відомості про структуру енергетичних рівнів ядра.

Кілька слів про те, як можна виміряти перетин пружного розсіювання. При кінетичної енергії нейтронів, більшою приблизно 1 МеВ,

основними процесами будуть пружне і непружні розсіювання σ \u003d σ упр + σ неупр. Нехай на відстані L від джерела S поміщений детектор D (Рис.7). Оточимо джерело сферою радіуса R і товщиною стінок d. якщо розсіювання чисто пружне, То, можна показати, ослаблення уздовж лінії, що з'єднує джерело і детектор, компенсується розсіюванням сферою в сторону детектора з інших напрямків. Якщо спостерігається зменшення показань детектора, то воно обумовлено непружним розсіюванням

тут N - концентрація ядер в мішені. Кілька вимірювань з різними товщинами дозволяють знайти перетин σ неупр.

радіаційний захват

Радіаційний захват - захоплення нейтрона, освіта складеного ядра в збудженому стані і подальший перехід в основне з випусканням γ-випромінювання n + (A, Z) \u003d\u003e (A + 1, Z) * \u200b\u200b\u003d\u003e (A + 1, Z) + γ. Енергія збудження складеного ядра (2), а значить і сумарна енергія γ-квантів, перевищує енергію зв'язку нейтрона в ядрі, тобто 7 - 8 МеВ.

Як проявляється радіаційний захоплення?
• випускання γ-квантів;
• в радіоактивності (вильоту β-частинок) утворився ядра (A + 1, Z) (Дуже часто ядро (A + 1, Z) нестабільно);
• в ослабленні потоку нейтронів N \u003d N 0 exp (-σ β nd) (σ β - перетин радіаційного захоплення, d - товщина мішені).

Рис.10 Перетин радіаційного захоплення ядрами індію.

При малих енергіях нейтронів дуже сильні резонансні ефекти і перетин радіаційного захоплення

Для повільних нейтронів Γ \u003d Γ n + Γ γ і Γ γ ≈ const ~ 0.1 еВ. Тому залежність перетину радіаційного захоплення від енергії повторює залежність перетину утворення складеного ядра. Відзначимо дуже велике значення перетину захоплення индием (рис.10) при енергії нейтронів 1.46 еВ. Воно на 4 порядки перевищує геометричне перетину ядра. Індій включають в з'єднання з кадмієм для використання в якості поглинаючих матеріалів в реакторах.

Як зазначалося, ядро (A + 1, Z), Що утворилося в результаті захоплення нейтрона дуже часто радіоактивно з коротким періодом напіврозпаду. Радіоактивне випромінювання та радіоактивний розпад добре відомі для кожного елемента. З 1936 року наведена опроміненням нейтронами радіоактивність використовується для ідентифікації елементів. Метод отримав назву "Активаційний аналіз". Досить проби близько 50 мг. Активаційний аналіз може виявити до 74 елементів і використовується для визначення домішок в надчистих матеріалах (в реакторобудуванні і електронної промисловості), вмісту мікроелементів в біологічних об'єктах при екологічних і медичних дослідженнях, а також в археології та криміналістиці. Активаційний аналіз успішно використовується також при пошуку корисних копалин, для контролю технологічних процесів і якості продукції, що випускається.

Поділ ядра - явище, при якому важке ядро \u200b\u200bділиться на два нерівних уламка (дуже рідко на три). Відкрито воно в 1939 році німецькими радіохіміками Ганом і Штрасманом, які довели, що при опроміненні урану нейтронами утворюється елемент з середини періодичної системи барій 56 Ba.

Через кілька днів після звістки про це італійський фізик Е. Фермі (переїхав в США) поставив досвід зі спостереження осколківподілу. Сіль урану була нанесена на внутрішню сторону пластин імпульсної іонізаційної камери (рис.11). При попаданні зарядженої частинки в обсяг камери на виході маємо електричний імпульс, амплітуда якого пропорційна енергії частинки. Уран радіоактивний, α-частинки дають численні імпульси малої амплітуди. При опроміненні камери нейтронами виявлені імпульси великої амплітуди, викликані осколками поділу. Осколки мають більші зарядом і енергією ~ 100 МеВ. Декількома днями раніше Отто Фріш спостерігав оскільки в камері Вільсона.

розрізняють
• вимушене розподіл - розподіл під дією налітаючої частки (найчастіше нейтрона)

  Зазвичай кінетична енергія налітаючої частки T a невелика і реакція йде через складене ядро: a + A \u003d\u003e C * \u003d\u003e B 1 + B 2

• спонтанне ділення (мимовільне). Відкрито радянськими фізиками Флерова і Петржаком в 1940 році. Уран 235 U ділиться з періодом напіврозпаду приблизно 2 * 10 17 років. На 1 розподіл припадає 10 8 α-розпадів, і виявити це явище надзвичайно важко.

Елементарна теорія розподілу

За допомогою крапельної моделі з'ясуємо основні умови можливості поділу.

енергія поділу

Розглянемо розподіл ядра C на два осколка C \u003d\u003e B 1 + B 2. Енергія буде виділятися, якщо енергії зв'язку ядра і осколків пов'язані співвідношенням

G оск \u003d G C - G 1 - G 2 На основі крапельної моделі з'ясуємо, за яких масових числах A C і порядкових номерах Z C умова (7) виконується.

(8)

Підставами ці вирази в (7), при цьому приймемо для меншого осколка Z 1 \u003d (2/5) Z C, A 1 \u003d (2/5) A C і для більш важкого Z 2 \u003d (3/5) Z C, A 2 \u003d (3/5) A C.

Перші і четверті складові в (8) скоротяться, тому що вони лінійні щодо A і Z.

Перші два доданків в (9) - зміна енергії поверхневого натягу ΔW пов, А останні два - зміна кулоновской енергії ΔW кул. Нерівність (7) тепер виглядає так

G оск \u003d - ΔW пов - ΔW кул \u003d 0.25 · ΔW пов - 0.36 · ΔW кул

якщо Z 2 / A\u003e 17, То енергія виділяється. ставлення Z 2 / A називають параметром поділу.

Умова Z 2 / A\u003e 17 виконується для всіх ядер, починаючи з срібла 47 108 Ag. Нижче стане ясно, чому в реакторах використовується як пальне дорогою уран, а не дешевші матеріали.

механізм розподілу

Умова Z 2 / A\u003e 17 виконується для всіх елементів другої половини таблиці Менделєєва. Однак досвід говорить, що діляться тільки дуже важкі ядра. В чому справа? Згадаймо α розпад. Дуже часто він енергетично вигідний, а не відбувається, тому що перешкоджає кулонівський бар'єр. Подивимося, як йде справа в разі поділу. Можливість поділу залежить від величини суми поверхневої і кулоновской енергій вихідного ядра і осколків. Подивимося, як змінюються ці енергії при деформації ядра - збільшенні параметра розподілу ρ .

Енергія поверхневого натягу W пов збільшується, потім, коли осколки візьмуть сферичну форму, залишається постійною. кулонівська енергія W кул тільки зменшується, спочатку повільно, а потім як 1 / ρ. Сума їх при Z 2 / A\u003e 17 і Z 2 / A поводиться, як показано на малюнку 13. У наявності наявність потенційного бар'єру висотою B f, Що перешкоджає поділу. Спонтанне ділення може відбуватися за рахунок квантово-механічного явища просочування (тунельного ефекту), але ймовірність цього надзвичайно мала, тому період напіврозпаду, як згадувалося вище, дуже великий.

якщо Z 2 / A\u003e 49, То висота бар'єру B f \u003d 0, І розподіл такого ядра відбувається миттєво (за ядерне час порядку 10 -23 с).

Для поділу ядра треба повідомити йому енергію, більшу B f. Це можливо при захопленні нейтрона. У цьому випадку формула (2) буде виглядати як

(11)

тут ε n - енергія зв'язку нейтрона в ядрі, отриманого при його захопленні; T n - кінетична енергія налітаючого нейтрона.

Підіб'ємо підсумок розгляду взаємодії нейтронів.

Ядерні реакції під дією заряджених частинок

На відміну від нейтронів при розгляді зіткнень заряджених частинок з ядром необхідно враховувати наявність кулонівського

бар'єру. Взаємодія нейтрона з ядром характеризується глибокою (30 - 40 МеВ) потенційної ямою радіусом R я (Рис.14). Нейтрон, близько підійшов до ядра, відчуває сильне тяжіння. У разі взаємодії заряджених частинок з ядром потенційна крива має вигляд ріс14б. При наближенні до ядра маємо спочатку кулоновское відштовхування (дальнодействующіх сили), а на відстані близько R я вступає в дію потужну ядерну тяжіння. Висота кулонівського бар'єру B кул приблизно дорівнює

Наприклад, для протонів при зіткненні з ядром кисню висота бар'єру складе 3.5 МеВ, а з ураном - 15 МеВ. для α частинок висоти бар'єрів в 2 рази вище. Якщо кінетична енергія частинки T, є ймовірність, що частка потрапить в ядро \u200b\u200bза рахунок тунельного ефекту. Але прозорість бар'єру надзвичайно мала, скоріше за все відбудеться пружне розсіяння. З цієї ж причини зарядженої частинки важко покинути ядро. Згадаймо α розпад.

Залежність перетину ядерної реакції для заряджених частинок має пороговий характер. Але резонансні піки слабо виражені або зовсім відсутні, тому що при енергіях ~ МеВ щільність рівнів ядра велика і вони перекриваються.

У майбутньому великі надії пов'язані з термоядерними реакціями синтезу типу 2 H + 2 H \u003d\u003e 3 He + p або 2 H + 3 H \u003d\u003e 4 He + n, Які відрізняються дуже великим виділенням енергії. Перешкодою для здійснення таких реакцій є кулонівський бар'єр. Треба розігрівати речовина до таких температур, щоб енергія частинок kT дозволила їм вступити в реакцію. температура 1.16 × 10 7 відповідає 1 кеВ. Для отримання самоподдерживающейся "плазмової" реакції повинні виконуватися три умови:

плазма повинна бути нагріта до необхідних температур,

щільність плазми повинна бути досить високою,

температура і щільність повинні підтримуватися протягом тривалого інтервалу часу.

І тут суцільні проблеми: утримання плазми в магнітних пастках, створення матеріалів для реактора, які витримали б потужне нейтронне опромінення і т.п. Поки неясним є навіть те, наскільки може бути рентабельним виробництво електроенергії з використанням термоядерного синтезу. Спостерігається постійний прогрес в дослідженнях.

Максимальна втрата енергії (мінімальна E "n) Буде при θ = π : E "хв \u003d αE (Для водню E "хв \u003d 0).

При малих енергіях (див. (1)) розсіювання изотропно, все значення кутів θ різновірогідні. Оскільки між кутом розсіювання θ і енергією розсіяного нейтрона E "n зв'язок однозначна (12), розподіл нейтронів по енергії після однократного розсіювання буде рівномірним (рис.15). Його можна представити у вигляді формули

(13)

Середня логарифмічна втрата енергії. Уповільнює здатність. коефіцієнт уповільнення

Подивимося, як позначиться на енергії нейтрона велике число зіткнень. При цьому зручно користуватися не шкалою енергій, а шкалою логарифмів ε \u003d lnE: Ми бачили (див. (12)), що E "/ E не залежить від E, Тобто в середньому однаковий відсоток втрати енергії. На шкалі енергій зміна енергії виглядає так

Тобто саме lnE, а не E змінюється на більш-менш фіксовану величину.

Середня енергія нейтрона після зіткнення

Середня втрата енергії

Середня логарифмічна втрата енергії

ξ не залежить від E. Рух уздовж осі lnE рівномірний. Можна просто підрахувати середнє число зіткнень n для уповільнення від E поч до кінцевої E кін:

(14)

У таблиці нижче наведені значення ξ і n для ряду ядер при уповільненні нейтрона від енергії 1 МеВ до теплової 0.025 еВ.

				ξΣ s, 1 / см	ξΣ s / Σ a

Роздивляючись 4-ї колонку, може здатися, що краще за інших уповільнює водень. Але треба врахувати ще частоту зіткнень. Для газоподібного і рідкого водню ξ \u003d 1, Але ясно, що шлях, прохідний при уповільненні буде різний. У 5-ій колонці наведені логарифмічні втрати ξ , Помножені на частоту зіткнень - замедляющая здатність. І тут найкращий сповільнювач - звичайна вода. Але хороший сповільнювач повинен слабо поглинати нейтрони. В останній, 6-ий колонці, середня логарифмічна втрата помножена на відношення макроскопічних перерізів розсіювання та поглинання. Порівнюючи числа, зрозуміло, чому в атомних реакторах як сповільнювач використовують важку воду або графіт.

Середній час уповільнення

Оцінимо час, необхідне нейтрону для уповільнення в результаті зіткнень від початкової енергії E 0 до кінцевої E до. Розіб'ємо вісь енергій на малі відрізки ΔE. Число зіткнень на відрізку ΔE поблизу E

Довжина вільного пробігу λ s визначається перетином пружного розсіювання σ s і концентрацією ядер сповільнювача N

, (15)

де Σ s - величина, яка називається макроскопічними перетином. Час, необхідний для уповільнення на ΔE, Визначимо як добуток відрізка часу на проходження довжини вільного пробігу на число зіткнень на ΔE

Переходячи до нескінченно малим величинам і інтегруючи, отримаємо для часу уповільнення t

Наприклад, для берилію при E 0 \u003d 2 МеВ, E до \u003d 0.025 еВ, λ s \u003d 1.15 см, ξ \u003d 0.21 отримуємо ~ 3.4 · 10 -5 с. Відзначимо, що, по-перше, ця величина значно менше періоду напіврозпаду вільного нейтрона (~ 600 с), і, по-друге, вона визначається рухом поблизу кінцевої енергії.

Просторовий розподіл нейтронів

Нехай в середовищі є точковий ізотропний джерело швидких нейтронів з початковою енергією E 0. відстань L зам, На яке в середньому видаляються нейтрони при уповільненні до E до, називається довжиною уповільнення. Реальний шлях, прохідний нейтроном, істотно більше, тому що траєкторія руху - це ламана лінія з відрізків довжиною λ s. величина L зам визначається параметрами середовища уповільнення, початкової і кінцевої енергією нейтрона:

Для важкої води при уповільненні від 2 МеВ до теплової 0.025 еВ L зам ~ 11 см, для графіту ~ 20 см.

В результаті уповільнення в обсязі з радіусом порядку довжини уповільнення народжуються теплові нейтрони з максвелловським розподілом по енергії. Теплові нейтрони починають дифундувати (хаотично рухатися), поширюючись по речовині на всі боки від джерела. Цей процес описується рівнянням дифузії з обов'язковим урахуванням поглинання нейтронів

(16)

У цьому рівнянні Φ - потік нейтронів (число нейтронів, що перетинають одиничну площадку в одиницю часу), Σ s і Σ a - макроскопічні перерізи розсіяння (див. (15)) і поглинання, відповідно, D - коефіцієнт дифузії, S - джерело нейтронів. У цьому рівнянні перший доданок описує рух нейтронів в речовині, друге - поглинання, і третє народження.

Основною характеристикою середовища, яка описує процес дифузії, є довжина дифузії L дифф

Довжина дифузії характеризує середнє видалення нейтрона від джерела до поглинання. Для важкої води L дифф ~ 160 см, для графіту ~ 50 см. Звичайна вода сильно поглинає нейтрони і L дифф всього 2.7 см. Наскільки звивистий і довгий шлях нейтрона при дифузії можна судити, якщо порівняти довжину дифузії (в графіті 50 см) із середньою довжиною шляху нейтрона до поглинання λ a \u003d 1 / Σ a (В тому ж графіті 3300 см).

На практиці часто мають справу з переходом нейтронів з одного середовища в іншу. Наприклад, активна зона реактора оточена відбивачем. коефіцієнт відображення β - частка нейтронів, які повертаються в середовище, що має джерела, з навколишнього середовища без джерел. наближено, β ≈ 1 - 4 · D / L дифф, Де параметри відносяться до середовища без джерел. Наприклад, з графітового відбивача β \u003d 0.935, тобто 93% нейтронів повернеться. Графіт - відмінний відбивач. Краще тільки важка вода, де β = 0.98!

Ланцюгова реакція в середовищі, що містить речовина, що ділиться

Маємо однорідну середу, що містить речовина, що ділиться. Сторонніх джерел нейтронів немає, вони можуть з'являтися тільки в результаті поділу ядер. Будемо вважати, що всі процеси йдуть при одній енергії (так зване одношвидкісними наближення). Питання: чи можна з цієї речовини зробити кулю, в якому підтримувалася б стаціонарна ланцюгова реакція?

Нам будуть потрібні:

• макроскопическое перетин поглинання нейтронів Σ погл, Яке складається з перетину захоплення без поділу Σ захва (Радіаційний захоплення) і перетину ділення Σ справ: Σ погл = Σ захва + Σ справ;
• середнє число нейтронів υ , Що звільняються в одному акті поділу.

Тоді рівняння для потоку нейтронів Φ в стаціонарному випадку буде виглядати як

з граничною умовою

,

яке позначає, що на деякій відстані d від кулі з речовиною, що ділиться радіусу R потік повинен звернутися в нуль.

Якщо порівняти рівняння для потоку Φ з (16), то видно, що в якості джерела виступає величина υΣ справ Φ - число нейтронів, народжуваних в одиниці об'єму в одиницю часу.

Розглянемо три випадки

υΣ справ - нейтронів народжується менше, ніж поглинається. Очевидно, стаціонарна реакція неможлива.

• υΣ справ \u003d Σ погл - джерело компенсує поглинання нейтронів. Рішення рівняння (17) дає Φ \u003d const тільки для нескінченної середовища, Інакше за рахунок витоку нейтронів через кордон середовища реакція загасне.

  υΣ справ\u003e Σ погл - можна підібрати такі розміри кулі з речовини, що ділиться, щоб надлишок нейтронів йшов через кордони кулі (не допустити ядерного вибуху).

введемо позначення ω 2 \u003d (Σ погл - υΣ справ) / D\u003e 0. Рівняння (17) набуде вигляду

(18)

Його спільне рішення виглядає як

(19)

коефіцієнт B в (19) треба покласти рівним нулю, щоб рішення не розходилося при r \u003d 0. Знаходження остаточного рішення ускладнений коректним урахуванням граничної умови, і для природної суміші ізотопів урану (235 U - 0.7%, 235 U - 99.3%, Σ погл \u003d 0.357 1 / см, Σ справ \u003d 0.193 1 / см, υ \u003d 2.46) отримуємо в якості мінімального значення за все R ≈ 5см. Чим ця задача відрізняється від реальної? Насправді нейтрони народжуються швидкими, і їх треба уповільнити до теплових енергій. Перший реактор, побудований Е. Фермі (1942 рік), мав розміри близько 350 см.

Ланцюгова реакція. Атомний реактор

Пристрої, в яких енергія виходить за рахунок стаціонарної ланцюгової реакції поділу, називають атомними реакторами (наприклад, говорять, атомна електростанція, АЕС), хоча по суті це ядерні реактори. Конструкція атомних реакторів дуже складна, але необхідним елементом будь-якого реактора є активна зона, в якій відбувається реакція поділу.

Активна зона містить речовина, що ділиться, сповільнювач, керуючі (регулюють) стрижні, елементи конструкції і оточена відбивачем нейтронів для зменшення втрат останніх. Все це знаходиться всередині захисту від потоку нейтронів, γ -випромінювання.

Доля нейтрона в активній зоні

захоплення ядром урану з подальшим розподілом цього ядра;

захоплення ядром урану з подальшим переходом ядра в основний стан з випусканням γ квантів (радіаційний захоплення);

захоплення ядрами сповільнювача або елементів конструкції;

виліт з активної зони;

поглинання регулюючими стрижнями.

Нейтрони випускаються при розподілі ядер, потім поглинаються або залишають активну зону. позначимо через k коефіцієнт розмноження - відношення числа нейтронів наступного покоління n i + 1 до числа в попередньому n i

Якщо ввести час життя покоління τ , То рівняння для числа нейтронів n і його рішення будуть виглядати так

(21)

якщо коефіцієнт k відмінний від 1, то число нейтронів зменшується ( k) або зростає ( k\u003e 1) За експоненціальним законом, т.е.очень швидко.

(Простежте за впливом коефіцієнта розмноження k і часу життя покоління τ на динаміку числа нейтронів на простому досвіді)

коефіцієнт розмноження k можна представити у вигляді добутку коефіцієнта k ∞ для нескінченної середовища та ймовірності нЕ покинути активну зону χ

величина χ залежить від складу активної зони, її розмірів, форми, матеріалу відбивача.

Розглядаючи реактор, що працює на теплових нейтронів, коефіцієнт k ∞ можна представити у вигляді чотирьох співмножників

де

ε - коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах (для реальних систем з урану і графіту ε ~ 1.03);

p - ймовірність уникнути резонансного захоплення при уповільненні. Згадаймо, що народжуються нейтрони швидкими, і при уповільненні до теплових енергій їм треба подолати область резонансів в перерізі поглинання (див. Рис.10);

f - частка нейтронів, що поглинається ядрами урану (а не сповільнювач або елементів конструкції). ε · p · f ≈ 0.8;

η - середнє число нейтронів, що випускаються на один акт захоплення ядром урану (при захопленні може статися поділ ядра, а може випускання γ квантів). η ≈ 1.35 (Порівняйте з ~ 2.5 для числа нейтронів на один акт поділу).

З наведених даних випливає k ∞ \u003d 1.08 і χ \u003d 0.93, Що відповідає розмірам реактора близько 5 - 10 м.

критична маса - мінімальна маса речовини, при якій в ньому може відбуватися самопідтримується ядерна реакція поділу. Якщо маса речовини нижче критичної, то занадто багато нейтронів, необхідних для реакції поділу, втрачається, і ланцюгова реакція не йде. При масі більше критичної ланцюгова реакція може лавиноподібно прискорюватися, що призведе до ядерного вибуху.

Критична маса залежить від розмірів і форми ділиться зразка, так як вони визначають витік нейтронів з зразка через його поверхню. Мінімальну критичну масу має зразок сферичної форми, так як площа його поверхні найменша. Відбивачі і сповільнювачі нейтронів, що оточують діляться речовина, можуть істотно знизити критичну масу. Критична маса залежить і від хімічного складу зразка.

"Дідусем" вітчизняних ядерних реакторів є перший фізичний реактор Ф-1, який отримав статус пам'ятника науки і техніки. Він запущений в 1946 році під керівництвом І.В. Курчатова. В як сповільнювач використаний очищений графіт у вигляді брусків з отворами для уранових стрижнів. Управління здійснювалося стрижнями, що містять кадмій, сильно поглинає теплові нейтрони. В активній зоні котла знаходилося 400 т графіту і 50 т урану. Потужність реактора становила близько 100 Вт, спеціальної системи відводу тепла не було. При роботі тепло акумулювалось в великій масі графіту. Потім графітову кладку охолоджували струменем повітря від вентилятора. Цей реактор справно працює і досі.

Частка ядерної енергетики в глобальному виробництві електрики становила в різні роки 10-20%. Найбільший відсоток (~ 74) електроенергії виробляється на АЕС у Франції. У Росії ~ 15%.

Як виглядає процес фізичного пуску атомного реактора показує комп'ютерна модель.

Якщо Ви хочете перевірити, як засвоєно матеріал лекції,

професор

І.Н.Бекман

ЯДЕРНА ФІЗИКА

Лекція 16. ядерні Взаємодія

Розвиток ядерної фізики в великій мірі визначається дослідженнями в області ядерних реакцій. У даній лекції ми розглянемо сучасну класифікацію ядерних взаємодій, їх

термодинаміку і кінетику, а також наведемо окремі приклади ядерних реакцій.

1. КЛАСИФІКАЦІЯ ЯДЕРНОГО РЕАКЦИЙ

Завдяки дії ядерних сил дві частки (два ядра або ядро \u200b\u200bі нуклон) при зближенні до відстаней порядку10 -13 см вступають між собою в інтенсивне ядерна взаємодія, що приводить до перетворення ядра. Цей процес називається ядерною реакцією. Під час ядерної реакції відбувається перерозподіл енергії і імпульсу обох частинок, яке призводить до утворення кількох інших частинок, що вилітають з місця взаємодії.При зіткненні налітаючої частки з атомним ядром між ними відбувається обмін енергією і імпульсом, в результаті чого можуть утворюватися кілька частинок, що вилітають в різних напрямках з області взаємодії.

Ядерні реакції - перетворення атомних ядер при взаємодії з елементарними частинками, γ-квантів або один з одним.

Ядерна реакція - процес утворення нових ядер або частинок при зіткненнях ядер або частинок. Вперше ядерну реакцію спостерігав Е. Резерфорд в 1919, бомбардуючи α-частинками ядра атомів азоту, вона була зафіксована по появі вторинних іонізуючих частинок, що мають пробіг в газі більше пробігу α-частинок і ідентифікованих як протони. Згодом за допомогою камери Вільсона були отримані фотографії цього процесу.

Мал. 1. Процеси, що відбуваються в ході ядерних реакцій

(Представлені вхідний і вихідний канали реакції).

Перша ядерна реакція здійснена Е. Резерфордом в 1919: 4 He + 14 N → 17 O + p або 14 N (α, p) 17 O. Джерелом α-частинок був α- радіоактивний препарат. Радіоактивні α -препарати в той час були єдиними джерелами заряджених частинок. Перший прискорювач, спеціально створений для вивчення ядерних реакцій був побудований Кокрофт і Уолтоном в 1932. На цьому прискорювачі вперше був

отриманий пучок прискорених протонів і здійснена реакція p + 7 Li → α + α.

Ядерні реакції - основний метод вивчення структури і властивостей атомних ядер. У ядерних реакціях вивчаються механізми взаємодії частинок з атомними ядрами, механізми взаємодії між атомними ядрами. В результаті ядерних реакцій виходять нові не зустрічаються в природних умовах ізотопи і хімічні елементи. Якщо після зіткнення зберігаються вихідні ядра і частинки і не народжуються нові, то реакція є пружним розсіюванням в поле ядерних сил, супроводжується тільки перерозподілом кінетичної енергії і імпульсу частинки і ядра-мішені і називається потенційним

розсіюванням.

Наслідком взаємодії бомбардують частинок (ядер) з ядрами мішені може бути:

1) Пружне розсіяння, при якому ні склад, ні внутрішня енергія не змінюються, а відбувається лише перерозподіл кінетичної енергії відповідно до закону внутрішнього удару.

2) Непружне розсіювання, при якому склад взаємодіючих ядер не змінюється, але частина кінетичної енергії бомбардир ядра витрачається на збудження ядра мішені.

3) Власне ядерна реакція, в результаті якої змінюються внутрішні властивості і склад взаємодіючих ядер.

	Мал. 2. Ядерна реакція літію-6 з дейтерієм 6 Li (d, α) α
	У ядерних реакціях виявляються сильні, електромагнітні і слабкі
	взаємодії.
	Відомо багато різних типів реакцій. Їх можна класифікувати на
	реакції під дією нейтронів, під дією заряджених частинок і під дією
	У загальному вигляді ядерна взаємодія можна записати у формі
	a1 + a2 → b1 + b2 + ...,
	де а 1 і а 2 - частинки, що вступають в реакцію, а b 1, b 2, ... - частинки,
утворюються в результаті реакції (продукти реакції).
	Найбільш поширеним видом реакції є взаємодія легкої частинки а з ядром А, в
внаслідок якого утворюється легка частинка b і ядро \u200b\u200bВ
	а + A → b + B
	або коротше
	A (a, b) B.

Як a і b можуть бути взяті нейтрон (n), протон (p), α - частка, дейтон (d) і γ-квант.

Приклад 1. ядерна реакція

4 He + 14 N → 17 O + 1 H

в скороченому вигляді записується як14 N (α, p) 17 O

Приклад 2. Розглянемо реакцію 59 Co (p, n). Що є продуктом цієї реакції? Рішення. 1 1 H + 27 59 Co → 0 1 n + X Y Z С

лівого боку маємо 27 + 1 протон. З правого боку 0 + Х протонів, де Х - атомний номер продукту. Очевидно, Х \u003d 28 (Ni). З лівого боку 59 + 1 нуклонів, а з правої 1 + Y нуклонів, де Y \u003d 59. Таким чином, продукт реакції 59 Ni.

Реакція може йти декількома конкуруючими шляхами:

Різні можливі шляхи протікання ядерної реакції на другому етапі називають каналами реакції. Початковий етап реакції називається вхідним каналом.

Мал. 3. Канали взаємодії протонів з 7 Li.

Два останніх каналу реакції в схемі (6) відносяться до випадків непружного (А * + а) і пружного (А + а) ядерного розсіювання. Це окремі випадки ядерного взаємодії, що відрізняються від інших тим, що продукти реакції збігаються з частинками,

що вступають в реакцію, причому при пружному розсіянні зберігається не тільки тип ядра, але і його внутрішній стан, а при неупругом розсіянні внутрішній стан ядра змінюється (ядро переходить в збуджений стан). Можливість різних каналів реакції визначається налетающей часткою, її енергією і ядром.

При вивченні ядерної реакції представляють інтерес ідентифікація каналів реакції, порівняльна ймовірність протікання її через канали з різних енергіях падаючих частинок, енергія і кутовий розподіл частинок, що утворюються, а також їх внутрішній стан (енергія збудження, спін, парність, ізотопний спин).

Ядерна реакція являє собою складний процес перебудови атомного ядра. Як і при описі структури ядра, тут практично неможливо отримати точне рішення задачі. І подібно до того, як будова ядра описується різними ядерними моделями, протягом ядерних реакцій описується різними механізмами реакцій.

Існує багато різних механізмів реакцій. Ми розглянемо лише основні з них. Спочатку буде дана класифікація механізмів реакцій, а потім будуть більш детально розглянуті найбільш важливі з них.

Будемо класифікувати реакції за часом протікання. В якості тимчасового масштабу зручно використовувати ядерне час - час прольоту частинки через ядро: T я \u003d 2R / v≈10 -22 с. (9.11)

Будемо використовувати таку класифікацію ядерних реакцій за часом протікання:

1.Якщо час реакції t p ≈t я, то це пряма реакція (час реакціімінімально).

2.Якщо t p \u003e\u003e t я, то реакція йде через складене ядро.

У першому випадку (пряма реакція)частка а передає енергію одному-двом нуклонами ядра, не зачіпаючи інших, і вони відразу покидають ядро, не встигнувши обмінятися енергією з іншими нуклонами. Наприклад, реакція (р, n) може відбутися в результаті зіткнення протона з одним нейтроном ядра. До прямих процесів слід віднести реакції зриву (d, p), (d, n) і зворотні їм реакції підхоплення (р, d), (n, d), реакції фрагментації, при яких нуклон високої енергії, стикаючись з ядром, вибиває з нього фрагмент, що складається з декількох нуклонів.

У другому випадку (складене ядро) частка а й нуклон, якому вона передала енергію, «заплутуються» в ядрі. Енергія розподіляється серед багатьох нуклонів, і у кожного нуклона вона недостатня для вильоту з ядра. Лише через порівняно великий час в результаті випадкових перерозподілів вона в достатній кількості концентрується на одному з нуклонів (або об'єкті з декількох пов'язаних нуклонів) і він покидає ядро. Механізм складеного ядра введений Нільсом Бором в 1936 р

Проміжне становище між механізмом реакції через складене ядро \u200b\u200bі механізмом прямої реакції займає механізм предравновесних ядерних реакцій.

Час протікання ядерних реакцій можна визначити, аналізуючи ширини порушуваних ядерних станів.

Для опису пружного розсіювання, усередненого по ядерних резонансів, використовується оптична модель, В якій ядро \u200b\u200bтрактується як суцільне середовище, здатна заломлювати і поглинати дебройлевскіе хвилі падаючих на неї частинок.

Характер протікання ядерної реакції залежить від ряду факторів: Типу частинки-снаряда, типу ядра-мішені, енергії їх зіткнення і деяких інших, що робить будь-яку класифікацію ядерних реакцій досить умовною. Найбільш простий є класифікація за типом частки-снаряда. В рамках такої класифікації можна виділити наступні основні типи ядерних реакцій:

Реакції під дією протонів, дейтронів, α-частинок та інших легких ядер. Саме ці реакції дали перші відомості про будову атомних ядер і спектрах їх збуджених станів.

Реакції з важкими іонами на важких ядрах, що призводять до злиття ядер, що стикаються. Ці реакції є основним методом отримання надважких атомних ядер.

Реакції злиття легких ядер при порівняно низьких енергіях зіткнення ( так звані термоядерні реакції). Ці реакції відбуваються за рахунок квантово-механіческоготуннелірованія крізь кулонівський бар'єр. Термоядерні реакції протікають всередині зірок при температурах 10 7 -10 10 К і є основним джерелом енергії зірок.

Кулонівське збудження ядер під дією протонів, α-частинок і особливо багаторазово іонізованих важких іонів таких елементів, як вуглець, азот, аргон та ін. Ці реакції використовується для вивчення низьколежачих обертальних рівнів важких ядер.

Реакції під дією нейтронів, перш за все (n, n), (n, γ) і реакції поділу ядер (n, f).

Багатьма специфічними властивостями володіють Фотоядерні і електроядерних реакції, що відбуваються при зіткненні з ядрами γ-квантів і електронів з енергією Е\u003e 10 МеВ.

Реакції на пучках радіоактивних ядер. Сучасні технічні засоби дозволяють генерувати досить інтенсивні пучки таких ядер, що відкриває можливості отримання і дослідження ядер з незвичайним співвідношенням числа протонів і нейтронів, далеких від лінії стабільності.