6.6.2. Ядерный фотоэффект

Под ядерным фотоэффектом понимают ядерные реакции типа (γ, n), (γ, p), (γ, α). Минимальная энергия γ-кванта, при которой возможен ядерный фотоэффект, определяет энергетический порог данной реакции для данного вещества.

При ядерном фотоэффекте γ-квант, взаимодействуя с ядром атома, образует, как правило, промежуточное ядро, которое распадается с испусканием нейтронов, протонов, α-частиц. Вследствие наличия кулоновского барьера выход реакций (в данном случае – выход образовавшихся частиц за пределы облучаемого вещества) (γ, p) и (γ, α) значительно меньше выхода реакции (γ, n). Поэтому для измерений используют именно эту реакцию.

Энергия нейтронов, образующихся при ядерном фотоэффекте, зависит от энергии γ-квантов и с возрастанием последней увеличивается.

Необходимым условием для осуществления фотоядерной реакции является превышение энергии γ-кванта над энергией отделения нейтрона. Полное число образующихся фотонейтронов зависит от активности источника i, сечения фотоядерной реакции ζ_ф.я, расстояния от источника r, полного коэффициента ослабления γ-излучения μ и содержания химического элемента C, вступающего в реакцию. В случае точечного источника монохроматических γ-квантов число нейтронов b, образующихся в секунду в единице объѐма на расстоянии r, можно вычислить:

где n₀ – число ядер в единице объѐма химически чистого расщепляемого вещества, ; N_А – число Авогадро; A – атомная масса вещества; ρ –

плотность вещества.

Каждый химический элемент характеризуется определѐнным порогом (γ, n) реакции и еѐ эффективным сечением ζ_ф.я. Пороги фотоядерной реакции для некоторых изотопов приведены в табл. 6.6, а максимальные сечения фотоядерных реакций – в табл. 6.7.

					Таблица 6.6
	Пороги фотоядерных реакций (γ, n) некоторых изотопов
Изотоп		Порог реакции, МэВ		Изотоп	Порог реакции, МэВ
6Li		5,35		97Mo	7,10
9Be		1,67		113Cd	6,50
25Mg		7,25		118Sn	9,10
57Fe		7,75		184W	6,25–7,15
65Cu		10,00		208Pb	7,40
67Zn		7,00		209Bi	7,40
			76

Таблица 6.7

Максимальные сечения фотоядерной реакции для некоторых химических элементов

Элемент	Максимальное сечение, барн	Элемент	Максимальное сечение, барн
Be	0,002	Co	0,125
C	0,013	Cu	0,100
Mg	0,012	Zn	0,102
Mn	0,081	Mo	0,240
Fe	0,074	Pb	0,850
		Bi	0,940

Метод измерения плотности потока нейтронов, образующихся при ядерном фотоэффекте (или фотоядерной реакции), называется

фотонейтронным.

Фотонейтронный метод может быть практически применѐн для бериллиевых руд, поскольку для прочих элементов очень велик порог фотоядерной реакции, что требует применения уже не импульсных изотопных источников излучения (что возможно в случае с бериллием), а ускорителей электронов.