Реакции через компаунд –ядро

Необходимым условием образования составного ядра является выполнение правил отбора по спину и четности для систем нейтрон +ядро. Кроме того, вероятность образования компаунд- ядра выражается через «факторы проницаемости» вследствие чего и появляется обычно характерная резонансная зависимость от энергии. Основные реакции.

2.1. Упругое резонансное рассеяние (elasticscattering). Исходные нейтрон-ядро и конечные нейтрон ядро имеют равные суммы энергии (т.е. сохраняется кинетическая энергия системы и она не переводится в другие формы –гамма-кванты и пр).

Рис. ЯФ.2б Схематическое представление реакции рассеяния

2.2. Неупругое рассеяние (inelasticscattering). Кинетическая энергия не сохраняется, часть энергии переходит в энергию гамма-квантов. Имеет четко выраженные пороги (например уран-238 имеет пороги 44 кэВ, 144 кэВ, 300 кэВ и т.д.). Именно на величину энергии гамма-кванта снижается суммарная кинетическая энергия системы ядро+нейтрон.

2.3. Радиационный захват. (Radiationcapture). Ядро захватывает нейтрон, энергия возбуждения высвечивается через каскад 1-5 гамма-квантов, иногда с задержкой и сохранением метастабильного ядра.

Рис. ЯФ.2в Схематическое представление реакции радиационного захвата

2.4. Делениевызванное нейтронами обычно идет в тяжелых ядрах (А более 200). Нам интересно деление инициированное нейтронами, но возможно и спонтанное деление.

Рис. ЯФ.2г Схематическое представление реакции радиационногоднлнния

Для четно- четных ядер (вплоть до ²⁴²Pu²⁴²Am)характерно пороговое деление, обычно порог начинается при энергии 1.0Мэв, эффективный порог (половина высоты) околоЕ=1.4.Мэв.Ряд четно-четных ядер -³⁰Th, ³²Th, ³²U, ³²U, ³⁶U, ³⁸U, ⁴⁰Pu, ⁴²Pu, ⁴²Am, ⁴²Cm, и далее до 252. Все ядра этого ряда –близкие родственники по свойством сечений, схемам неупругих уровней и т.п., с реакторной точки зрения мы относим их к т.н. «сырьевым» изотопам.

Для нечетных (и нечетно-нечетных) ядер характерно беспороговое деление, т.е. ядроделится нейтронами любых энергий, начиная с тепловых. Ряд четно-нечетных ядер - ³³U, ³⁵U, ³⁷Np, ³⁹Pu, ⁴¹Pu,⁴³Am, ⁴³Cm. Свойства ядер в ряду относительно близки, но имеются существенные различия.

При делении образуется множество продуктов. Их характеристики даны ниже.

Таблица ЯВ 1а –Продукты деления и их энергия

Кривая выхода осколков деления по массе имеет два пика при А= 90 и 140. Отметим, что наиболее широко распространенные в радиоактивных следах аварии ЧАЭС ядра приходятся как раз на эти максимумы (⁹⁰Sr, ¹²⁹I -¹³⁵I, ¹³⁷Cs).

Возможность самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) деления определяется тем, что число вторичных нейтронов на одно деление n существенно больше 1 (притом возрастает с ростом энергии нейтронов примерно на 0.2 нейтрона на 1 МэВ энергии первичного нейтрона).

Таблица ЯФ 1б -Среднее число вторичных нейтронов, образующихся при делении ядер тепловыми и быстрыми нейтронами

Кроме мгновенных нейтронов деления имеются запаздывающие нейтроны, которые высвечиваются осколками. Только присутствие запаздывающих нейтронов деления (их доля называется b и равна 0.2% в ³⁹Pu и 0.64% в ⁵U) позволяет управлять цепной реакцией.

2.5. Другие реакции: (n,2n); (n,3n); (n,α), (n,р), (n,d) и т.п. Реакция (n,2n) может играть существенную роль при размножении нейтронов в реакторе или т.н. «бустере» нейтронной бомбы Li(n,2n).

2.6. Понятие реакции «поглощение нейтронов» (исчезновение) absorption включает в себя деление и радиационный захват σ_a = σ_c+ σ_f.

2.7. Полное сечение “total” составляет сумму всех вышеперечисленных реакций взаимодействия нейтрона с данным ядром σ_t=Σ_iσ_i.

Поиск по сайту: