Разновидности ядерных реакций

После образования промежуточного ядра его превращение может идти по одному из следующих путей:

1. Процесс упругого рассеяния. Ядро мишень после столкновения выбрасывает частицу такую же, как и в него попавшая. При этом происходит перераспределение энергии подобно законам соударения идеально – упругих тел. Столкновение может быть лобовое, боковое. (В среднем нейтрон при одном столкновении с протоном теряет 0,632 своей энергии). Чем тяжелее ядро (например ядро углерода в 12 раз больше), тем больше энергии теряет нейтрон. Упругое рассеяние наблюдается при замедлении нейтронов.

2. Процесс неупругого рассеяния. После столкновения ядро выбрасывает частицу, тождественную попавшей в него, но с меньшей энергией, чем при упругом рассеянии. Остаток энергии излучается в виде γ – излучения. Наблюдается также при замедлении нейтронов.

3. Процесс захвата. Частица, столкнувшаяся с ядром, им захватывается. Возбужденное ядро, переходя в нормальное сосояние излучает γ – кванты либо γ – кваний и β – частицу. (Для производства радиоактивных изотопов).

4. Процесс слияния ядер. При столкновении частицы или ядра с другим ядром может произойти их захват. При этом ядро – мишень излучает взамен захваченной другую частицу и превращается в ядро – продукт. Относительно реакции слияния 2^х, легких ядер в одно, более тяжелое и более устойчивое. Это термоядерная реакция.

5. Процесс деления ядер. Наблюдается при возбуждении у ограниченного числа самых тяжелых ядер. После деления тяжелого ядра получают 2 легких ядра. Реакция идет с высвобождением энергии. Деление ядер может быть вызвано бомбардировкой их любыми частицами. Однако практическое значение для получения энергии имеет лишь делении ядер нейтронами.

Одной из наиболее примечательных ядерных реакций с участием нейтронов является деления ядер, открытие которой и привело к возникновению новой отрасли техники – ядерной энергетики.

Эксперименты показали, что тяжелые ядра и многие ядра со средними массовыми числами, поглощая нейтроны с энергией большей некоторой Е _min распадаются на 2 осколка. При этом одновременно испускаются нейтроны.

В символической записи это выглядит: _zX^m + _on¹ → _zX^m+1 , и если энергия поглощения _on¹ велика, то составное ядро мгновенно распадается

_zX^m+1 → _aY^b + _z-aZ^{(m-1) – (b+e)} + L_on¹

Для большинства ядер min энергия E _min велика, больше 1Мэв. Но имеется небольшое число тяжелых ядер, которые делятся при поглощении нейтрона любой энергии.

Делящиеся ядро Е_{min 90}Th ²³² ₉₂U ²³⁵ ₉₂U ²³³ ₉₂U ²³⁸ ₉₄Pu ²³⁹ ₉₄P ²⁴¹

нейтронов, вызывающих

деление: Мэв 1,3 0 0 1,2 0 0

Для практического использования годятся ядра с E _min = a. Именно они позволяют осуществить самоподдерживающуюся реакцию деления. Ядра, делятся при E _min > 1Мэв не позволяют создать систему с самоподдерживающейся реакцией деления,но некоторые из них

(₉₀Th ²³², ₉₂U²³⁸ ) могут быть сырьем для получения ядерного горючего. Так ₉₂U ²³³ получают из ₉₀Th ²³² под действием нейтронного облучения, а ₉₄Pu ²³⁹ из ₉₂U ²³⁸.

Реакция деления характеризуется образующимися:

1) продуктами деления

2) числом испускаемых нейтронов

3) величиной высвобождающийся энергии

₉₂U²³⁵ распад на ₃₆К₂⁹¹ + ₅₆В₂¹⁴² + 3_0n¹

1) Различают осколки деления при делении исходного ядра и вторичные продуты деления – появляющиеся в результате цепочки радиоактивных превращений осколков деления. Осколки деления имеют сначала ровные соотношения нейтронов и протонов, что и в делящемся ядре. Но т.к. с уменьшением массового числа нейтронов на каждый протон должно уменьшится, то осколки испытывают радиоактивные превращения.

2) Замечательной особенностью реакций деления тяжелых ядер является испускание при делении нейтронов: ₉₂U²³⁵ выделяется 2,47 нейтронов в среднем.

Средняя энергия нейтронов деления E_ср= 2Мэв.

Принято делить нейтроны по энергии на 3 группы: быстрые с E ≥ 1Мэв, промежуточные с 0,2 Мэв ≤ 1 Мэв и тепловые, находящиеся в тепловом равновесии с окружающей средой с E < 0,2 Мэв. В спектре деления быстрые нейтроны с E ≥ 1Мэв составляют 66%

3) Деление ядре сопровождается выделением большого количества энергии.

Хим. реакция Радиоактивный распад ядра Деление ядра

С+О₂=СО₂

<0,3 ∙ 10^-6 Мэв ≤ 20Мэв 198 Мэв

Энергия деления выделяется в основном в виде кинетической энергии осколков.

Дата добавления: 2015-06-04