(07:12) Из этого уравнения можно выразить кинетическую энергию нейтрона после взаимодействия:

(07:51) Если Eвнутр′ = Eвнутр, то есть внутренняя энергия ядра не изменяется, такой процесс взаимодействия называется упругим рассеянием (elastic scattering).

(08:59) Представим ядро в виде потенциальной ямы. Ядро выглядит как потенциальная яма или потенциальный колодец. На дне потенциальной ямы находятся стабильные уровни, где находятся нейтроны и протоны, и ядро находится в невозбуждённом состоянии.

(09:37) Существуют так называемые уровни возбуждения. Когда нейтрон налетает на ядро, он имеет кинетическую энергию TN . Ядерные реакции, включая рассеяние и поглощение, идут через так называемый механизм составного ядра.

2Механизм образования составного ядра

2.1Потенциальное упругое рассеяние

(10:21) Когда нейтрон проникает внутрь ядра, он приносит туда энергию возбуждения, которая затем снимается определённым образом. Исключение — реакция потенциально упругого рассеяния.

(10:51) Упругое рассеяние бывает двух типов. Первый тип — когда нейтрон рассеивается на потенциале ядра. Если ядро — это протон, а нейтрон — нейтрон, то это столкновение двух бильярдных шаров. Нейтрон налетает и рассеивается, не проникая внутрь ядра. Это называется потенциальным упругим рассеянием.

(12:34) Потенциальное упругое рассеяние на тяжёлом ядре типа урана можно интерпретировать как бильярдный шар, бьющийся в стенку бильярдного стола.

(12:58) Процесс потенциального упругого рассеяния является основным процессом, который отвечает за замедление нейтронов. В реакторах, особенно в тепловых, нейтроны рождаются с энергией около 2 МэВ, а наша задача — переместить эти нейтроны к энергии ниже 1 эВ.

(13:20) Отсюда понятно, что какие ядра наиболее эффективны для замедления — это лёгкие ядра. Самое лучшее — это водород или лёгкая вода, тяжёлая вода, графит, бериллий, оксид берилия.

2.2Механизм составного ядра

(13:48) Все остальные реакции (упругое, неупругое рассеяние, поглощение) идут через так называемый механизм образования составного ядра.

(14:19) Если нейтрон налетает на ядро и его кинетическая энергия примерно соответствует уровню возбуждения, то у него есть шанс проникнуть внутрь ядра. При этом нейтрон приносит в это ядро энергию возбуждения.

(15:13) Энергия возбуждения складывается из кинетической энергии нейтрона и энергии связи нейтрона в ядре. В реакторной физике мы берём ноль от нуля кинетической энергии, а в ядерной физике часто отсчитывают от энергии связи.

(15:45) Это называется составное ядро. Оно живёт примерно 10−17 секунды. Затем энергия возбуждения должна как-то сняться.

2.3Снятие энергии возбуждения составного ядра

(16:20) Есть несколько вариантов снятия энергии возбуждения:

3