Виды ядерных реакций. Сечения реакций. Микроскопические и макроскопические сечения. Физический смысл. Зависимость сечений от энергии

Ядерные реакции, важные для работы ядерных реакторов: деление, радиационный захват, рассеяние.

Под «рассеянием» понимают ядерную реакцию, при которой после столкновения нейтрона с ядром, в конечном состоянии остается нейтрон и ядро.

Существует два типа рассеяния: упругое и неупругое. При упругом рассеянии нейтронам не передается энергия на возбуждение ядра. В системе «нейтрон-ядро» сохраняется кинетическая энергия и импульс. Т.е. ядро–мишень приобретает энергию, которую теряет в соударении нейтрон.

Упругое рассеяние может реализоваться двумя способами. В одном из них нейтрон захватывает ядро, при этом образовывается составное (компаунд) ядро. Затем ядро испускает нейтрон таким образом, что полная кинетическая энергия системы нейрон-ядро сохраняется, а ядро возвращается в основное состояние. Это так называемое резонансное упругое рассеяние. Энергетическая зависимость сечения резонансного рассеяния имеет характер ~1/

Другой способ, называемый потенциальным упругим рассеянием, представляет собой классическое рассеяния двух абсолютно упругих шаров.

Сечения потенциального рассеяния практически не зависит от энергии и в первом приближении определяется выражением

, (2.2.1)

где - радиус ядра.

Упругое рассеяние нейтронов имеет огромное значение в физике ядерных реакторах, поскольку является основным процессом, приводящим к замедлению нейтронов.

Поглощение нейтронов в реакторе при их взаимодействии с веществом происходят в результате их поглощения ядром. Рассмотрим два канала ядерных реакций поглощения:

1. радиационный захват;

2. образование заряженных частиц.

В случае радиационного захвата ядро поглощает налетающий нейтрон и испускает γ-квант. Как правило, остаточное ядро неустойчиво и испытывает β^- -распад:

Сечение радиационного захвата обозначается - .

Механизм реакции с образованием заряженных частиц тот же, что и в неупругом рассеянии. В результате захвата нейтрона ядром образуется сильно возбужденное компаунд-ядро. Снятие возбуждения происходит путем испускания протона (p) или -частицы:

После испускания заряженной частицы, ядро может оставаться либо в основном, либо в возбужденном состоянии. В последнем случае остаточное возбуждение снимается испусканием γ-кванта.

Дата добавления: 2015-06-04