64. Основные реакции под действием нейтронов.

Реакция радиационного захвата нейтрона (n,g):

рекордных сечений в тепловой области, равное 3,5×10⁶ барн ксеноновому отравлению Образующиеся в реакции (n,g) ядра, как правило, оказываются b^--активными часто служат причиной активации

Реакции с образованием протонов, (n,р) - реакции:

Захват нейтрона и последующий выброс протона приводят к тому, что образующееся дочернее ядро становится нейтронноизбыточным и смещается с дорожки стабильности (см. рис. 1.1.2) в область β^-­радиоактивных ядер.

Реакция Применяется для получения очень важного в методе меченых атомов β^-активного нуклида ¹⁴С (Т_1/2 = 5730 лет), а также для регистрации нейтронов с помощью фотоэмульсий, содержащих ¹⁴N. используется в археологии для определения возраста древних органических Реакции с образованием a-частиц, (n,a) - реакции:

Реакция +2,79 МэВ в различных борных счетчиках и ионизационных камерах

Реакции (n,2n). Являются эндоэнергетическими и имеют порог, примерно равный 10 МэВ, за исключением реакции

Реакция деления тяжелых ядер (U, Th , Рu и др.) нейтронами, (n, f) – реакция:

.

(4.9.28)

Тяжелый осколок обозначен индексом «т», индексом «л» - легкий, а буквой n - количество нейтронов, возникающих в процессе деления. Упругое рассеяние (n,n) нейтронов не изменяет состояния ядра. В процессе упругого рассеяния сохраняется кинетическая энергия нейтрона в СЦИ, а в ЛСК сохраняется суммарная кинетическая энергия нейтрона и ядра. Неупругое рассеяние (n,n´) нейтронов происходит в том случае, когда кинетическая энергия (в СЦИ) вылетающего из составного ядра нейтрона меньше первичного, а конечное ядро образуется в возбужденном состоянии. Процесс неупругого рассеяния нейтрона может быть схематически представлен в следующем виде:

65. Понятие о рез. реакциях. Характеристики резонансов. Формула Брейта-Вигнера

П онятие о резонансных реакциях. Характеристики резонансов. Формула Брейта-Вигнера Физической причиной появления резонансов при взаимодействии нейтронов с ядрами служит наличие дискретной системы уровней у связанной системы нейтрон – ядро-мишень, которой является составное ядро. Сечение образования составного ядра должно определяться длиной волны де Бройля (4.9.13) для нейтрона, которая представляет некоторый эффективный радиус взаимодействия движущейся частицы с точечными объектами при возникновении связанного состояния. Длина волны (4.9.13) нейтрона обратно пропорциональна его скорости и при малых значениях кинетической энергии нейтрона может быть очень большой. Вместе с тем образование составного ядра возможно только при определенном значении кинетической энергии нейтрона (см. §4.2) в пределах естественной ширины уровня. За пределами этого узкого интервала энергии составное ядро не образуется и длина волны нейтрона уже не играет роли, а сечение потенциального рассеяния при этом определяется только геометрическими размерами ядра и равно 4πR² (1 - 10 барн), где R – радиус ядра. В итоге зависимость сечения от энергии нейтрона приобретает резонансный характер (рис. 4.9.3). Рассмотрим характеристики отдельного резонанса (рис. 4.9.3 Полная ширина резонанса Г определяется на половине высоты резонанса и связана с шириной возбужденного уровня и средним временем жизни уровня соотношением неопределенностей . Составное ядро может распадаться по различным каналам: с испусканием нейтрона (n); g-кванта (γ); может испытать деление (f); распасться с испусканием протона или a‑частицы и т.д. по любому из возможных каналов (4.1.2), каждый из которых имеет свою парциальную ширину. Вероятности этих процессов различны, но полная вероятность λ распада составного ядра в единицу времени (постоянная распада) равна

а постоянная распада связана со средним временем жизни соотношением

Следовательно

то есть полная ширина уровня складывается из парциальных ширин, которые пропорциональны относительным вероятностям распада по соответствующим каналам. Вер. распада по данному каналу j будет

Величины Г, Г_n, Г_g, Г_f и т.д., s₀, Т₀ являются параметрами конкретного резонанса и определяются обычно экспериментально.

Резонансы называются уединенными (неперекрывающимися), если расстояние между соседними уровнями D >> Г (см. рис.1.7.1). Уединенные резонансы описываются формулой Брейта-Вигнера, которая определяет сечение образование составного возбужденного ядра на первой стадии процесса (4.2.1)

.

(4.9.34)

Здесь g - статистический (спиновый) фактор:

где J - спин возбужденного уровня промежуточного ядра, I - спин ядра-мишени, s = 1/2 - спин нейтрона; Г_n – ширина уровня по отношению к упругому рассеянию нейтрона в данном резонансе. В (4.9.35) орбитальный момент нейтрона принят равным нулю. Нейтроны с энергией меньше 10 кэВ, а именно в этом энергетическом диапазоне расположены резонансы, взаимодействуют с ядрами только с орбитальным моментом l = 0. Выражение (Т_n – Т₀)² в (4.9.34) определяет поведение резонанса и называется резонансным членом С ростом энергии нейтронов уровни энергии составного ядра начинают перекрываться (у тяжелых ядер начиная с ~ 10 кэВ и выше). В результате составное ядро образуется с одинаковой вероятностью при любой энергии нейтронов, резонансная картина пропадает, и сечение монотонно убывает с ростом энергии нейтронов. В этой энергетической области обычно становится возможным процесс неупругого рассеяния нейтронов На параметры резонансов в тепловой области влияет температура окружающей среды Ядра-мишени всегда участвуют в тепловом хаотическом движении Ядра-мишени всегда участвуют в тепловом хаотическом движении и поэтому при одной и той же энергии нейтрона в ЛСК энергия относительного движения несколько больше при встречном движении и несколько меньше при одном направлении движения нейтрона и ядра. В результате не все, а только часть нейтронов с энергией Т₀ взаимодействуют с ядрами, уменьшая сечение σ₀. Другая же часть нейтронов имеет большую или меньшую относительную энергию и, взаимодействуя с ядрами, увеличивает сечение на крыльях резонанса. В итоге резонансный пик, сохраняя свою площадь, становится ниже и шире, что приходиться учитывать при расчете ядерных реакторов. По аналогии с оптикой изменение формы резонансного пика вследствие теплового движения ядер называется эффектом Доплера. Особенно заметно влияние эффекта Доплера на форму резонансных пиков для значений Т₀, имеющих близкие величины с тепловой энергией ядер среды.

Далее по лечкамммммммммммммммммммммм (все воросы за исключением 2-х последних-лабник)