Национальный исследовательский ядерный университет

«МИФИ»

Институт ядерной физики и технологий

Конспект лекции №4

Основные процессы взаимодействия нейтронов с ядрами среды и эффективные сечения

Преподаватель: Волков Ю.Н. Группа: ТПН Дата: 17.09.2025

Москва, 2025

Содержание

1.1Введение в тему лекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2Типы взаимодействия нейтронов с ядрами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3Представление ядра в виде потенциальной ямы . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1Потенциальное упругое рассеяние . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2Механизм составного ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3Снятие энергии возбуждения составного ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.2Микроскопическое и макроскопическое сечения . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.3Экспериментальное определение микроскопического сечения . . . . . . . . . 4

3.4Физический смысл эффективного сечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.5Зависимость сечения от энергии нейтрона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.1Сечение упругого рассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.2Сечение неупругого рассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.3Сечение радиационного захвата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.4Сечение деления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5.1Источники данных о нейтронных сечениях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1

1Основные процессы взаимодействия нейтронов с ядрами среды

1.1Введение в тему лекции

(00:07) На предыдущей лекции мы рассмотрели основные свойства нейтронов, источники нейтронов и запаздывающие нейтроны. Теперь мы переходим к изучению взаимодействия нейтронов с ядрами среды.

(00:57) Мы уже знаем, откуда берутся нейтроны. Основной источник нейтронов — это ядерная реакция деления, в результате которой образуется два-три новых нейтрона. Теперь выясним, что происходит с нейтронами в среде. Очевидно, они взаимодействуют с ядрами среды.

1.2Типы взаимодействия нейтронов с ядрами

(01:22) Тема сегодняшней лекции — параграф третий "Основные процессы взаимодействия нейтронов с ядрами среды". Все эти процессы разделяются на два типа:

1.Рассеяние

2.Поглощение

(02:34) Рассмотрим, что такое рассеяние нейтронов. Нейтрон врезается в ядро, меняется взаимная энергия и направление полёта, изменяются энергия и моменты импульса.

(03:06) Поглощение — это процесс, при котором в результате взаимодействия появляется новая частица. Когда нейтрон поглощается, получается ядро с массой на единицу больше. Если ядро разваливается на две части, появляются два новых нуклида — это тоже поглощение. Если нейтрон выбивает два новых нейтрона, это также поглощение, так как появляются новые частицы.

1.3Представление ядра в виде потенциальной ямы

(04:26) Рассеяние на английском языке называется "scattering а поглощение — "absorption". Процесс рассеяния можно представить следующим образом: у нас есть ядро, обладающее внутренней энергией, энергией связи нуклонов.

(05:12) Когда нейтрон с кинетической энергией TN налетает на ядро, после взаимодействия у нас получается нейтрон, улетающий в одном направлении, и ядро, улетающее в другом. Внутренняя энергия ядра может измениться.

(06:08) Запишем баланс энергии:

где:

•TN — кинетическая энергия нейтрона до взаимодействия,

•Eвнутр — внутренняя энергия ядра до взаимодействия,

•TN′ — кинетическая энергия нейтрона после взаимодействия,

•Eвнутр′ — внутренняя энергия ядра после взаимодействия,

•Tядра′ — кинетическая энергия ядра после взаимодействия.

2