8. Типы ядерных реакций

Реакции под действием α-частиц. При изучении реакции (α,β) были получены первые сведения о строении ядра. С помо­щью естественных α-излучателей (например, ) были уста­новлены некоторые закономерности протекания ядерных реакций. Кроме первой реакции были открыты и другие, важ­ные для ядерной физики реакции. Так, в 1952 г. Д.Чедвику с по­мощью реакции удалось открыть нейтрон. Реакция ти­па (α, n) до настоящего времени используется в качестве ла­бораторных источников нейтронов, например, полоний-бериллиевые источники (Ро-Bе). В 1934 г. Ирен и Фредерик Долио-Кюри с помощью реакции (α, n) открыли явление искусственной радиоак­тивности. При облучении α-частицами образуется радиоактивный фосфор с периодом полураспада 2,5 мин. Реакция эта идет по схеме

Реакции под действием протонов. Протоны могут вызвать реакции типа (Р, γ), (Р, n), (P, α). Для осуществления этих реак­ций используют ускорители заряженных частиц. В реакциях (Р, γ) ядро мишень захватывает протон, образуется составное ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в нормальное с испусканием γ-кванта. Этот тип реакций называют радиаци­онным захватом протона. Примеры таких реакций ; и др.

В реакциях (Р, n) - протон захватывается ядром и выбра­сывается нейтрон, т.e. протон и нейтрон меняются местами. Примеры реакций: ; и др.

Реакция с ядрами является исторически первой реак­цией, осуществленной в 1932 г. Д.Кокрофтом и Э.Уолтоном с искусственно ускоренными протонами. Ядро под действием протонов расщеплялось на две α-частицы. Это экзотермичес­кая реакция с энергией Q=17,3 МэВ. На этой реакции было проверено соотношение Эйнштейна: Е=mc².

Реакция под действием дейтонов. Дейтон состоит из протона и нейтрона. Слабая связь между ними (Е_св=2,225 МэВ) обуславли­вает особенности протекания реакций (α, β). Ядерная реакция может идти как через составное ядро, так и без образования составного ядра. При небольших энергиях нейтрон отрывается от протона и проникает в ядро - мишень. В результате идет прямая реакция (d, р), при которой происходит захват нейтрона и освобождение протона:

Пример таких реакций

Реакции под действием нейтронов. Нейтрон является нейтральной частицей и может свободно проходить внутрь любого ядра от лег­кого до тяжелого. Каждый .нейтрон при этом приносит в ядро энергию 7÷8 МэВ. Возникающее при этом составное ядро оказыва­ется возбужденным.и испытывает распад различными способами, в зависимости от степени возбуждения. Реакции, вызываемые нейтронами, подразделяются на следующие: упругое рассеяние (n, n); неупругое рассеяние (n, n); радиационный захват (n, γ) расщепление с вылетом заряженных частиц (n, p); (n, d), например, последняя реакция используется для регистрации нейтронов - реакции типа (n, 2n) - реакции деления.

Ядерный фотоэффект. Поглощение ядром γ-кванта может вызвать реакции ((γ, n) и (γ, p). Эти реакции называют ядер­ным фотоэффектом. Примеры таких реакций: ; ; и др.

9. Трансурановые элементы

Природные элементы заполняют периодическую таблицу Мен­делеева до урана (Z=92). Химические элементы, расположенные за ураном, называют трансурановыми. Все они радиоактивны и получены искусственным путем с помощью ядерных реакций. Первый изотоп с порядковым номером z=93 был получен в 1940г. в результате реакции и дальнейшего распада

Полученный изотоп был назван нептунием. В настоящее время известно 107 трансурановых элементов, полученных с по­мощью ядерных реакций.