Політико-правові ідеї Стародавнього Сходу

Классификация нейтронов по энергиям

Свойства нейтронного излучения

Лекция 4

Нейтронное излучение нехарактерно для естественных радиоактивных элементов. Источниками нейтронов являются:

1) ядерные реакции при взаимодействии легких ядер с a-частицами, g-лучами:

⁹Be₄ + ⁴He₂ ® (¹³C₆)^* ® ¹²C₆ + _on^{1 9}Be₄ (a, n) ¹²C₆; (1.38)

⁹Be₄ (g,n) ⁸Be₄. (1.39)

Нейтронный поток при этих реакциях может достигать f = 10⁸-10⁹ 1/см²×с.

2) ядерные реакции мишеней с ускоренными протонами и дейтронами в ускорителях;

3) ядерный реактор, в котором нейтроны возникают в результате цепной реакции деления тяжелых ядер. В реакторе нейтронный поток достигает 10¹³-10¹⁴ 1/см²×с.

Еще больше интенсивность нейтронного потока при ядерном взрыве – 10²⁴-10²⁶ 1/см²×с.

В зависимости от энергии нейтроны можно условно разделить на следующие группы:

1) Ультрахолодные нейтроны – нейтроны с энергией менее 10^‒7 эВ;

2) Холодные нейтроны – нейтроны с энергией меньше 5×10^‒3 эВ.

Ультрахолодные и холодные нейтроны отличаются аномально большой проникающей способностью при прохождении через поликристаллические вещества.

3) Тепловые нейтроны, находящиеся в термодинамическом равновесии с рассеивающими атомами окружающей среды, диффундируют через относительно слабо поглощающие среды так, что их скорости стремятся к максвелловскому распределению. Поэтому их называют тепловыми. Их скорости характеризуются энергией E_o=kT, соответствующей максимуму максвелловского распределения (Т – абсолютная температура среды, сквозь которую диффундируют нейтроны; k– постоянная Больцмана).

4) Надтепловые нейтроны обладают энергией от 0,1 эВ до 0,5 кэВ.

Для отделения тепловых нейтронов от надтепловых их пропускают через кадмий, который поглощает нейтроны с энергией менее 0,5 эВ. Нейтроны, прошедшие через кадмий, иногда называют надкадмиевыми. Надтепловые, или надкадмиевые, нейтроны не находятся в тепловом равновесии со средой, через которую они диффундируют, и, следовательно, не подчиняются максвелловскому распределению. При прохождении надтепловых нейтронов через поглощающие и рассеивающие среды сечение взаимодействия подчиняется в основномзакону 1/ v. При определенных значениях энергии нейтронов возникают реакции радиационного захвата – реакции (n, γ).

5) Нейтроны промежуточных энергий от 0,5 кэВ до 0,2 МэВ. Для нейтронов этих энергий наиболее типичным процессом взаимодействия с веществом является упругое рассеяние.

6) Быстрые нейтроны с энергией от 0,2 до 20 МэВ. Характеризуются как упругим, так и неупругим рассеянием и возникновением пороговых ядерных реакций.

7) Сверхбыстрые нейтроны обладают энергией выше 20 МэВ. Они отличаются ядерными реакциями с вылетом большого числа частиц. При энергии нейтронов выше 300 МэВ наблюдается слабое взаимодействие нейтронов с ядром (прозрачность ядер для сверхбыстрых нейтронов) и появление «реакции скалывания», в результате которой бомбардируемое ядро испускает несколько осколков.

1.4.2 Взаимодействие нейтронов с веществом

При прохождении нейтронов через вещество они взаимодействуют только с ядрами атомов. Возможны следующие 6 случаев взаимодействия нейтронов с ядрами:

1. Упругое рассеяние. Столкновение является упругим, когда сумма кинетических энергий 2-х частиц до столкновения равна сумме их кинетических энергий после столкновения.

При упругом рассеянии быстрый нейтрон передает встречному ядру часть своей кинетической энергии. Величина энергии, переданная ядру отдачи – Е_яд пропорциональна начальной энергии нейтрона:

Е_яд = hЕ_о, (1.40)

где h ‒ коэффициент пропорциональности, зависящий от соотношения масс и от угла встречи. Значение h можно определить из системы уравнений, выражающих законы сохранения энергии и количества движения.

, (1.41)

M_нv_o = M_нv_н + М_яv_я. (1.42)

Разделим уравнения (1.41) и (1.42) на М_н/2 и М_н, соответственно, и получим:

v_o² = v_н² +a×v_я², (1.43)

v_o = v_н +av_я, (1.44)

где α=М_н/М_я. Перепишем выражение (1.44) в проекциях на оси х и у:

(1.45)

возведем в квадрат левые и правые части обоих уравнений (1.45), и затем сложим:

v_н²cos²θ_н = v₀²– 2α·v₀·v_нcosθ_н· v_яcosθ_я + α²v_я²cos²θ_я, (1.46)

v_н²sin²θ_н = α²v_я²sin²θ_я. (1.47)

Из выражений (1.46), (1.47) и (1.44) находим – v _я:

. (1.48)

Выражение (1.49) позволяет определить изменение энергии нейтрона:

(1.49)

, (1.50)

(1.51)

При q_я = 0 (лобовое соударение) ядро получает максимальную энергию. Тогда:

(1.52)

Выражение (1.52) записывают как отношение энергии нейтрона после рассеяния к энергии нейтрона до рассеяния:

(1.53)

Максимальное значение h наблюдается при q_я= 0 сosq_я =1, т.е. имеется лобовое столкновение. Если при этом М_я = М_п, т.е. нейтрон сталкивается с протоном, то h=1. Таким образом, при лобовом столкновении вся энергия нейтрона передается протону. С увеличение массы ядра, с которым сталкивается нейтрон, h уменьшается. Следовательно, для лучшего замедления нейтронов необходимо применять легкие ядра (D₂, C, водород редко, т.к. он захватывает нейтроны). Для проникновения нейтрона в ядро нет высокого энергетического барьера, т.к. он не обладает зарядом. Поэтому нейтрон может подойти к ядру настолько близко, что на него начнут действовать ядерные силы, под действием которых нейтрон захватывается ядром. При этом ядро приходит в возбужденное состояние. Энергия возбуждения Е^* = Е_н + e_св,где Е_н‒ кинетическая энергия нейтрона; e_св ‒ энергия связи нейтрона в составном ядре.

Переход в стабильное состояние может произойти различными путями.

2. Неупругое рассеяние характерно для нейтронов высоких энергий и играет важную роль в замедлении быстрых нейтронов до нейтронов промежуточных энергий. В этом случае возбужденное ядро переходит в стабильное состояние, выбросив нейтрон, но с меньшей энергией, чем до захвата. Разность энергий нейтронов выделяется в виде g -кванта.

Неупругое рассеяние (n,n^/) может произойти только в том случае, если кинетическая энергия нейтрона превышает энергию возбуждения одного из уровней ядра. Положение первого возбужденного состояния зависит от атомного номера ядра. У тяжелых ядер неупругое рассеяние наблюдается при энергии нейтронов более 0,6 МэВ, у легких – выше 1 Мэв. Поперечное сечение неупругого рассеяния возрастает при увеличении атомного номера и энергии нейтронов. Неупругое рассеяние (n, n^/) может протекать только в том случае, если кинетическая энергия нейтрона превышает энергию возбуждения одного из уровней ядра. При переходе в основное состояние каждый изотоп испускает характерный и обычно сложный спектр γ-излучения, по которому можно идентифицировать этот изотоп и определить его количественно.

3. Эмиссия нейтронов (n, 2n). Данная реакция всегда является эндоэнергетической, так как для освобождения из ядра дополнительного нейтрона нужно затратить энергию связи нейтрона в ядре. Для большинства ядер порог реакции (n, 2n) лежит в области 6-12 Мэв. Для нейтронов с энергией 14 Мэв сечение реакции (n, 2n) возрастает от 0,01 барн для легких ядер до 1-2 барн при Z>50.

4. Радиационный захват происходит в случае, когда энергии, принесенной нейтроном, недостаточно для выброса частицы, энергия возбуждения выделяется в виде γ-квантов. Это характерно для средних и тяжелых элементов (и при малой энергии) Пример: ⁶⁰Cо (n,γ)⁶¹Cо.

Радиационный захват – основной процесс взаимодействия тепловых и медленных нейтронов с ядрами.

5. Ядерные реакции. Ядро может перейти в стабильное состояние, выбросив не нейтрон, а другую частицу (p, α). ⁶Li₃ (n,a) ³H₁; ¹⁰B₅ (n,a) ⁷Li₃.

Реакции (n, p) и (n, α) имеют заметные сечения только при облучении быстрыми нейтронами. Имеется несколько легких элементов, у которых, вследствие, небольшой величины потенциального барьера, протекание реакций (n, p) и (n, α) возможно под действием тепловых и медленных нейтронов (эти реакции эндотермические).

¹⁰B (n,a) ⁷Li + 2,78 МэВ, поперечное сечение 3840 Барн.

Смесь природных изотопов имеет s = 753 Барн (20% ¹⁰В + 80% ¹¹В);

⁶Li (n,a) ³H + 4,78 МэВ, поперечное сечение 950 Барн;

³Не (n,p) ³Н +0,77 МэВ, s =5,4 Барн;

¹⁴N (n,p) ¹⁴C + 0,626 МэВ радиоактивен (Т_1/2=5770 лет) – s = 1,75 Барн.

6. Деление ядер. Для некоторых тяжелых ядер переход в стабильное состояние происходит путем деления на два осколка. При этом выделяется несколько нейтронов и большое количество энергии. Деление на тепловых и медленных нейтронах наблюдается только на ²³⁵U, ²³³U, ²³⁹Pu, а на быстрых – еще и для ²³⁸U, ²³²Th. Вероятность того или иного вида взаимодействия характеризуется поперечным сечением соответствующего процесса. Поперечное сечение определяется из соотношения:

Размерность = см². Для многих ядерных реакций величина σ имеет величину порядка 10^‒24 см², поэтому 10^‒24 см² применяется как единица поперечного сечения и называется «Барн» Бн.

Полное поперечное сечение взаимодействия нейтронов с ядрами:

s = s_{упр. рас.} + s_{неупр.рас.} + s_{рад.захват} + s_{яд.реакций} + s_дел. (1.54)

Поперечное сечение зависит от энергии нейтронов и от природы вещества, в котором происходит взаимодействие (от свойств атомных ядер вещества).

Интенсивность нейтронного излучения, прошедшего слой вещества толщиной х см, подсчитывается по экспоненциальному закону:

(1.55)

Здесь m = N×s,

где N – число атомных ядер в 1 см³.

, (1.56)

N_A = 6,02×10²³ – число Авогадро;

ρ – плотность;

А – атомная масса;

Особливості політичних структур “східного” типу:

l деспотизм;

l пірамідальний характер влади і управління;

l адміністративно-бюрократичний контроль основних ресурсів суспільства;

l теократія.

Риси суспільної свідомості цивілізацій Стародавнього Сходу:

l фаталізм;

l сакралізація (обожнення) правителів і законів.

Політико-правові ідеї носили переважно релігійно-міфологічний характер, що підкреслював божественне походження існуючої влади і устрою.

Політичні ідеї в Давньому Китаї

Конфуціанство.

Конфуцій (≈551-479 рр. до Р.Х.), “Лунь юй”

l патерналізм – відносини у державі повинні повторювати відносини у сім’ї;

l соціальна стратифікація людей повинна бути наслідком і вираженням їх відповідної моральної градації на “достойних” і “ницих”;

l всезагальне дотримання правил ритуалу (лі) робить непотрібним формальний закон.

Даосизм

Лао-цзи (VI-V ст. до Р.Х.), “Дао де цзін”

Найкраща організація суспільного життя повинна базуватися:

l на “мудрості простоти” (поверненню до природи і відмові від штучних форм людського співіснування);

l на “ управлінні недіянням і невтручанням”.

Легізм

Шан Ян (390-338 рр. до Р.Х.), “Шан цзюнь шу”

Для стабілізації суспільства і успіху в політиці необхідне:

l утвердження єдиних для усіх законів;

l знання ситуації в державі і точний розрахунок;

l використання примусу, сили.

2. Політико-правова думка періоду античності.

Риси політичної думки античності:

l політика розглядається як єдина форма цивілізованого існування людини;

l держава і суспільство не відділяються одне від одного і не протиставляються одне одному;

l прагнення знайти ідеальну модель держави, бо лише при ній людина здатна повністю розкрити свої здібності;

l не має чіткої різниці між філософією, етикою і політикою і це зумовило моралізаторський характер політичних теорій.

Основні ідеї, які донесла нам політико-правова думка античності

l ідея громадянства

l ідея демократії

l ідея гуманізму

l ідея космополітизму (уявлення про те, що всі люди – громадяни єдиної світової держави)

l ідея імперії

Політичні ідеї Платона (427-397рр. до Р.Х., “Держава”, “Закони”)

В концепції “ідеальної держави” громадяни залежно від своїх природних властивостей повинні ділитися на три стани із чітким розподілом функцій:

l філософів-правителів (основна чеснота – мудрість)

l воїнів (мужність)

l землеробів, ремісників (поміркованість)

Забезпеченню спільних інтересів повинні бути підпорядковані їх особисті інтереси.

Реальні форми правління розглядає в міру їх деградації: аристократія, монархія, тимократія, олігархія, демократія і тиранія.

Політичні ідеї Арістотеля (384-322рр. до Р.Х., “Політика”, “Етика”)

• “людина – політична тварина”

• політика – це сфера державних відносин, а людина за своєю природою – громадянин

• стверджує необхідність підпорядкування приватних інтересів інтересам держави

• існуючі форми державного правління ділить на правильні і неправильні за принципом – чи дана форма правління сприяє досягненню загальної користі чи особистої користі правителя:

монархія тиранія

аристократія олігархія

політія (влада середнього класу) демократія

Політичні ідеї Марка Тулія Ціцерона (106-43рр. до Р.Х., “Про закони”)

l причиною виникнення держави є прагнення людей захистити свою власність;

l держава заснована на розумі і справедливості;

l в основі права лежить вимога не шкодити іншим і не зазіхати на чужу власність;

l найкращою формою правління є поєднання царської влади, аристократії та демократії.

3. Політико-правова думка періоду Середньовіччя.

Дата добавления: 2014-01-14