Национальный исследовательский
ядерный университет (МИФИ)
Институт Ядерной Физики и Технологий
Кафедра №5 Теоретической и Экспериментальной Физики Ядерных Реакторов
Курс: Теория Переноса Нейтронов
Введение
Доцент Юрий Николаевич Волков
YNVolkov@gmail.com Комната Э-412
Содержание лекции:
1.Основные процессы взаимодействия нейтронов с ядрами среды
2.Нейтронные эффективные сечения
3.Основные процессы взаимодействия нейтрона с
ядрами среды
Существует 2 основных типа взаимодействия нейтронов с ядрами среды:
1.Рассеяние - это те взаимодействия нейтрона с ядром, в результате которых происходит только перераспределение кинетической энергии и момента импульса между нейтроном и ядром.
2.Поглощение - включает в себя все взаимодействия нейтрона с ядром, в результате которых появляется новое ядро и новые частицы (включая нейтроны).
Далее под общей концепцией столкновения нейтрона с ядром будет пониматься рассеяние и поглощение нейтронов.
3
Представление ядра в виде потенциальной ямы
v
T
Энергия
.
Возбужденные состояния ядра
Основное (стабильное) состояние
Потенциальная яма
Ядро
4
Потенциальное рассеяние
v
T
Энергия
Потенциальная яма
5
Механизм образования составного ядра
Энергия
v
T
BE
Eex
•Составное ядро в возбужденном состоянии (Eex = T + BE)
•Время жизни 10-17 секунд
6
Снятие избыточной энергии (энергии возбуждения) –
резонансные ядерные реакции
Энерги
T
BE
я
v
Eex
Составное ядро
v
V`
a) Кинетическая энергия нейтрона после взаимодействия не меняется– Резонансное
упругое рассеяние
b) Энергия нейтрона после взаимодействия меньше(но не меньше чем энергия связи нейтрона в ядре), а оставшаяся часть энергии снимается гамма-квантом – Резонансное
неупругое рассеяние
c) Составное ядро переходит в стабильное состояние образуя новый элемент, вся энергия возбуждения снимается гамма-квантом.–
Радииационный захват, (n,γ) реакция.
Составное ядро распадается с образованием новых ядер или частиц
d)деление ядра на 2 осколка с испусканием нескольких нейтронов– деление, (n,f) реакция;
e)образование новых частиц– (n,p) реакция, (n,2n) , (n,3n) etc.
7
Взаимодействие нейтронов с ядрами среды
Тип взаимодействия
Через механизм составного ядра
Рассеяние |
|
Поглощение |
|
||||
Потенци |
Резонан |
Радиационный |
(n,2n), |
(n,p), |
|||
(n,3n), |
|||||||
альное |
|
сное |
захват (n,γ) |
|
(n,α) |
||
|
|
… |
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Упругое |
Неупругое |
|
Деление |
|
|
||
8
Ядерные реакции взаимодействия нейтронов и ядер
Таким образом среди основных типов взаимодействия нейтронов и ядер можно выделить реакции рассеяния и поглощения.
Реакции поглощения включают в себя радиационный захват, деление, (n,2n), (n,α) и
др.
Реакции рассеяния включают в себя потенциальное, резонансное упругое и
резонансное неупругое
За исключением реакции потенциального рассеяния будем считать, что все реакции идут в 2 стадии с образованием составного ядра:
9
Микроскопическое сечение взаимодействия
Rcoll ~ I * (N*A*L) [interactions/sec]
Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называется эффективным микроскопическим сечением взаимодействия нейтронов с
ядрами среды и обозначается σ
10