ПОГЛОЩЕНИЕ С ВЫЛЕТОМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Реакция поглощения: |
A(n, γ)B, A(n,p)B, A(n,α)B, … |
= распад CN - по различным каналам |
|||
• Для вылета нейтрона: E > ε + BЦ. |
|
|
< R |
||
• Для вылета заряженной частицы: E > ε + B |
+ B . |
||||
|
= |
2 |
1Ц |
|
K |
Кулоновский барьер: |
− 3 , |
z – заряд частицы, |
|||
|
|
( + ) |
|
|
Z – заряд ядра, |
R ядра = 1,2 10-13 A1/3 см,
r – радиус частицы (p, α: ~ 1,2 10-13 см)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
туннельный эффект |
Q*↑ |
проницаемость барьера ↑ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eпорог ↑: |
при z ↑ и Z ↑: |
~0,5 … 10 МэВ |
|
Легкие ядра: Экзотермическая реакция : 1/v |
Тяжелые ядра: Эндотермическая реакция : Eпорог |
|||||||||||||||
94Mo
10B
11
МНОЖЕСТВЕННОЕ ИСПУСКАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ
Большая энергия возбуждения Q* > 8…10 МэВ + Тяжелые ядра: возможен вылет множественных частиц: (n, np), (n, 2p), (n, 2n) и др.
209Bi
Но основной вклад – (se + si)-рассеяние
12
ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
• 235U: 235 нуклонов•0,8 МэВ/нуклон 200 МэВ
Формула Вайцзекера для полной энергии связи ядра:
1. Число нуклонов
2. Поверхностный эффект
3. Кулоновское отталкивание
4. Нейтрон-протонная асимметрия
5. Влияние четности ядер:
Энергетически выгодно: параметр делимости = > 17,8 |
Z >= 41Nb |
13 |
ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
Энергетически выгодно: параметр делимости = > 17,8 |
Z >= 41Nb |
Но: реальное деление: 90Th, 91Pa, 92U, 94Pu
Барьер деления
> ξ = (49…50) |
|
B < 0 – мгновенное деление за ядерное время 10-22 с |
118Og (47,4) |
|||||
|
|
F |
|
|
|
|
|
оганесон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T1/2~ 1 мс |
< ξ |
|
BF > 0 – спонтанное деление - через туннельный эффект |
|
|||||
|
Q* |
• |
238U |
= 35,6 |
T1/2 = 8·1015 лет |
|
||
|
• |
245Cm |
= 39 |
T1/2 = 2·103 лет |
14 |
|||
|
|
= Вынужденное деление |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
кюрий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕЙТРОНОВ
BF < ε: |
деление на тепловых |
B > ε: |
деление на быстрых |
||||
нейтронах (233U, 235U, 239Pu) |
F |
|
|
|
|||
нейтронах (238U: > 1.0 МэВ, 232Th: > 1.2 МэВ) |
|||||||
|
|
|
НЧ + n = ЧЧ-ядро |
|
|
|
ЧЧ + n = НЧ-ядро |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
235U |
239 |
|
Pu |
1/v |
235U |
238U
232Th
•«Тепловое» сечение в быстрой области Const ~
•«Быстрое» сечение ↑ в быстрой области c E ↑, но <
15
ОСКОЛКИ И НЕЙТРОНЫ ДЕЛЕНИЯ
Делящиеся: ≈ 1,6
Осколки ≈ 1,2…1,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отношение числа нейтронов N |
||||
Осколки радиоактивны: |
|
|
|
|
|
к числу протонов Z |
||||||||||
• |
-распад: N → Z |
|
|
|
|
|
|
|
Среднее число нейтронов |
|||||||
• Испускание мгновенных нейтронов деления (~10-15 с) |
||||||||||||||||
на (тепловое) деление : |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Среднее число вторичных нейтронов |
|
• |
235U |
≈ 2,41 |
|||||||||||
5.00 |
|
U-235 |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
238U |
≈ 2,28 |
|||
4.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
U-238 |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
239Pu ≈ 2,88 |
|||||
4.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Pu-239 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
↑ при E ↑ |
|
|
|
||
2.50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.00 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
||
|
0 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, МэВ |
|
|
|
|
|||
МГНОВЕННЫЕ НЕЙТРОНЫ ДЕЛЕНИЯ
Спектр испарения n ~по Максвеллу, но отличается (осколки сами движутся с большой скоростью 107 м/с):
константы Крэнберга для 235U, E в МэВ
235U
233U
239Pu
Энергетический спектр нейтронов при делении тепловыми нейтронами
+ запаздывающие нейтроны: |
|
|
через 0,6 до 80 с |
17 |
|
после распада из перегруженных n ядер |
||
|
||
< 1% всей энергии частиц |
|
|
|
|
БАЛАНС ЭНЕРГИИ ДЕЛЕНИЯ
Всего (235U) |
203 МэВ |
Осколки |
166 |
Все нейтроны |
5 |
Мгновенные γ-кванты |
8 |
γ-кванты р/а распада |
7 |
β-частицы |
7 |
Антинейтрино |
10 |
18
ПОЛНОЕ СЕЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
+…
19
Ресурсы
Nuclear Data Center, Japan Atomic Energy Agency |
http://wwwndc.jaea.go.jp/ENDF_Graph/ |
National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory |
http://www.nndc.bnl.gov/exfor/endf00.jsp |
Nuclear Data Service, International Atomic Energy Agency |
https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm |
Благодарю за внимание
20