Взаимные превращения нуклонов в устойчивых ядрах

Протоны и нейтроны внутри ядра могут превращаться друг в друга. В устойчивых ядрах количество протонов и нейтронов постоянно. В неустойчивых ядрах, а также для свободных частиц возможно преобладание одного из процессов. Преобладать будет тот процесс, для которого выполняется термодинамическое условие самопроизвольного протекания. Процессы n→p, p→n находятся в термодинамическом обратимом равновесии.

Это равновесие может быть смещено в любую сторону, но только при непосредственном воздействии на ядро. Непосредственное воздейст­вие на ядро могут оказать g–кванты и элементарные частицы.

Большинство ядерных реакций проводятся под действием потока нейтронов, которые вступают в обменное взаимодействие с нуклонами яд­ра при любой энергии.

В результате протекают ядерные реакции типов

(n, p)(n, g)(n, α)(n, 2n) и т.д.

.

Рассмотрим реакцию типа ( n, р )

1. Написать уравнение реакции .

2. Оценить устойчивость ядра отдачи.

Чтобы оценить устойчивость ядра отдачи, необходимо сравнить со­отношения между протонами и нейтронами в исходном, устойчивом ядре и в ядре отдачи, что представлено на схеме

	X1	Х2
p	Z	Z–1
n	A–Z	(A–Z)+1.

В ядре отдачи количество протонов уменьшилось, а количество ней­тронов увеличилось по сравнению с исходным устойчивым ядром, следовательно, в яд­ре отдачи образуется избыток нейтронов и нарушилось равновесие n↔р, стало быть,чтобы восстановить исходное равновесие, избыточный нейтрон будет стремиться превратиться в протон, поэтому, ядро отдачи будет неустойчивым ра­диоактивным и распадается по β–механизму.

3. Написать уравнение распада:

.

Таким образом, в результате двух последовательных ядерных реак­ций система вернулась в исходное устойчивое состояние Х₃ = X₁.

Первый процесс протекает практически мгновенно, поэтому лими­тирующей стадией является – распад ядра Х₂ и скорость обоих превраще­ний обусловливается периодом полураспада этого ядра.

Рассмотрим реакцию типа ( n, 2n )

1. .

2. В ядре отдачи уменьшилось относительное число нейтронов, следовательно, здесь избыток протонов, и значит уменьшилось число нейтронов, поэтому протон стремится превратиться в нейтрон, то есть ядро отдачи неустойчиво, β⁺ активно, что показано на схеме

	X1	Х2
р	Z	Z
n	А – Z	(A–Z)–l.

3. .

Чтобы оценить устойчивость реального ядра отдачи, необходимо сравнить его массовое число с относительной атомной массой, указанной в таблице Менделеева (округленное до целого значения).

Возможны три случая:

1. А = М – ядро устойчиво;

2. А > М – избыток нейтронов;

3. А < М – избыток протонов.

Дата добавления: 2014-11-29