Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:ЯФ / Учебные пособия / Бекман И.Н. Ядерная физика.pdf
X
- •1. ПРЕДЫСТОРИЯ
- •2. НАЧАЛО ИСТОРИИ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •3. ЭПОХА ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИДЕЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •4. СОВРЕМЕННАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
- •5. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •6. РАЗВИТИЕ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •7. РАЗВИТИЕ РЕАКТОРОСТРОЕНИЯ
- •1. ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
- •2. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •3. РАСПАД СМЕСИ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4. ПРОЦЕССЫ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПАДА ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4.1 Цепочка из двух изотопов
- •4.2 Цепочки из трёх и более изотопов
- •4.3 Радиоактивные равновесия
- •4.3.1 Случай отсутствия равновесия
- •4.3.2 Подвижное равновесие
- •4.3.3 Вековое равновесие
- •4.4 Разветвленный распад
- •4.5 Степень равновесности
- •4.6 Примеры радиоактивных распадов
- •1. ПРИМЕРЫ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •1.1 Семейства урана, тория и актиния
- •1.2 Семейство нептуния
- •2. ПРИРОДНЫЕ РАДИАКТИВНЫЕ СЕМЕЙСТВА
- •3. ТЕХНОГЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ – РОДОНАЧАЛЬНИКИ ЕСТЕСТВЕННЫХ РЯДОВ
- •4. ОТКРЫТОСТЬ СИСТЕМЫ И СДВИГИ РАДИОАКТИВНЫХ РАВНОВЕСИЙ
- •5. КОНЦЕПЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РАДИОТОКСИЧНОСТИ ПРИРОДНЫХ И РЕАКТОРНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •6. РАДИОАКТИВНЫЕ ЦЕПОЧКИ ТЕХНОГЕННЫХ НУКЛИДОВ
- •1. ЯВЛЕНИЕ ИЗОТОПИИ
- •1.1 Историческая справка
- •1.2 Изотопы и изобары
- •1.3 Применение изотопов
- •2. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ИЗОТОПОВ
- •3. КОММЕРЧЕСКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
- •4. ИЗОТОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ
- •5. АНАЛИЗ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
- •6. РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ
- •6.1 Общие замечания
- •6.2 Газовая диффузия
- •6.3 Диффузия в потоке пара (противопоточная масс-диффузия)
- •6.4 Термодиффузия
- •6.5 Газовое центрифугирование
- •6.6 Электромагнитное разделение.
- •6.7 Химическое обогащение
- •6.8 Аэродинамическая сепарация
- •6.9 AVLIS (испарение с использованием лазера).
- •6.10 Дистилляция
- •6.11 Электролиз
- •6.12 Изотопный обмен
- •7. ПРОИЗВОДСТВО ИЗОТОПОВ
- •7.1 Производство стабильных изотопов
- •7.2 Получение изотопов в ядерных реакторах
- •7.3 Получение изотопов на ускорителях
- •1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПОЛЕ
- •2. ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •2.1. Корпускулярное излучение
- •2.1.1 Альфа-излучение
- •2.1.2 Протонное излучение
- •2.1.3 Нейтронное излучение
- •2.1.4 Электронное излучение
- •2.1.5 Бета-излучение
- •2.2 Космическое излучение.
- •2.3 Электромагнитное излучение
- •2.3.1 Рентгеновское излучение
- •2.3.2 Гамма излучение
- •2.3.3 Тормозное излучение
- •2.3.4 Излучение Черенкова-Вавилова
- •2.3.5 Синхотронное излучение
- •2.3.6 Переходное излучение
- •3. СВОЙСТВА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4.1 Терминология: радиоактивные источники излучений и их характеристики
- •4.2 Классификация источников излучения.
- •4.2.1 Источники рентгеновского излучения.
- •4.2.2 Ускорители
- •4.2.3 Нейтронные источники
- •1. ПРОХОЖДЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СКВОЗЬ ВЕЩЕСТВО
- •1.1 Терминология: взаимодействие ионизирующих излучений со средой
- •1.2 Типы взаимодействия излучения с веществом
- •1.3 Ионизация и возбуждение
- •2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ С ВЕЩЕСТВОМ
- •2.1 Взаимодействие заряженной частицы с электроном
- •2.2 Ионизация и возбуждение атома
- •2.3 Тормозная способность
- •2.4 Пробег
- •3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •3.1 Потери энергии движущимися электронами
- •3.2 Эффективный пробег электронов
- •3.4 Каскадный ливень
- •4.1 Процессы поглощения гамма-излучения
- •4.2 Поглощение гамма-излучения.
- •5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ НЕЙТРОНОВ
- •1.1 Радиационный захват нейтрона
- •1.2 Реакции с образованием протонов
- •1.4 Реакции деления под действием нейтронов
- •1.6 Неупругое рассеяние нейтронов
- •1.7 Упругое рассеяние нейтронов
- •2. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •2.2 Реакции под действием протонов
- •2.3 Ядерные реакции под действием заряженных частиц, ускоренных при высоких энергиях
- •2.4 Ядерные реакции с тяжёлыми ионами
- •2.5 Ядерные реакции с участием электронов, мюонов, мезонов, гиперонов и античастиц
- •3. ФОТОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •4. ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •2. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ
- •2.1 Барионный заряд
- •2.2 Энергия и импульс
- •2.3 Закон сохранения импульса
- •2.4 Момент количества движения
- •2.5 Чётность
- •2.6 Изотопический спин
- •3. КИНЕТИКА И ВЫХОД ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
- •3.1 Сечение ядерной реакции
- •3.2 Скорость ядерной реакции
- •4. МЕХАНИЗМЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •4.1 Модель составного ядра
- •4.2 Оптическая модель
- •4.3 Модель прямых механизмов
- •1. ВЫНУЖДЕННОЕ ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
- •1.1 Особенности процесса деления
- •1.2 Жидкокапельная модель ядра в описании деления
- •1.3 Оболочечная модель ядра в интерпретации процесса деления
- •2. ПРОЦЕСС ВЫНУЖДЕННОГО ДЕЛЕНИЯ
- •2.1 Вероятность деления
- •2.2 Стадии процесса деления
- •2.3 Энергетика процесса деления
- •2.4 Продукты деления
- •1. ЦЕПНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •1.1 Цепные реакции в химии
- •1.2 Ядерные цепные реакции
- •1. 3 Цепная реакция деления
- •1.4 Ядерный взрыв
- •1.5 Ядерная безопасность
- •2 КРИТИЧЕСКАЯ МАССА
- •3. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ В АТОМНОЙ БОМБЕ
- •3.1 Урановый заряд
- •3.1.1 Делящиеся изотопы урана
- •3.1.2 Устройство и принцип работы урановой атомной бомбы
- •3.2 Плутониевый заряд
- •4 НЕЙТРОННОЕ ОРУЖИЕ
- •1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1.1 Свойства нейтронов
- •1.2 Свойства нейтронов различных энергий
- •1.3 Замедление нейтронов
- •1.4 Замедлители нейтронов
- •1.5 Диффузия нейтронов
- •1.6 Альбедо нейтронов
- •2. НЕЙТРОНЫ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ
- •2.1 Генерация нейтронов
- •2.2 Радиационный захват
- •2.3 Рассеяние нейтронов в реакторе
- •2.4 Основные характеристики нейтронных полей
- •2.5 Размножение нейтронов
- •2.6 Критичность реактора
- •2.7 Распространение нейтронов в среде
- •3. УПРАВЛЕНИЕ ЯДЕРНЫМ РЕАКТОРОМ
- •3.1 Реактивность реактора
- •3.2 Нейтронный цикл
- •3.3 Управление реактором на тепловых нейтронах
- •1. ИСТОРИЯ АТОМИЗМА
- •2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
- •2.1 Размеры атома
- •2.2 Масса атома
- •2.3 Заряд ядра атома
- •2.4 Внутренняя энергия атома
- •3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ АТОМА
- •3.1 Атом Бора
- •3.2 Теория атома водорода
- •3.3 Квантовомеханическая теория сложных атомов
- •3.4 Электронные оболочки атома и периодическая система элементов
- •4. АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •4.1 Ионизация
- •4.2 Эмиссия рентгеновского излучения
- •1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ИЗОТОПОВ
- •2. НАЧАЛЬНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •3. ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЁЗД
- •4. СКОРОСТЬ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •5. ЗВЁЗДНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •5.1 Ядерные реакции в звёздном нуклеосинтезе
- •5.3 Горение гелия
- •5.4 Синтез ядер с А<60
- •5.5 Синтез ядер с А>60
- •5.5.1 s-Процесс
- •5.5.3 р-Процесс
- •6. ПРОБЛЕМА СОЛНЕЧНОГО НЕЙТРИНО
- •6.1 Ожидаемые источники солнечного нейтрино, энергии и потоки
- •6.2 Детектирование нейтрино
- •6.3 Проблема солнечного нейтрино
- •7. СИНТЕЗ Li, Be и B
- •1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА
- •1.1 Термодинамика ядерного синтеза
- •1.2 Реакции ядерного синтеза
- •1.3 Термоядерные топлива
- •2. ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ В ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ
- •2.1 Водородная бомба
- •2.2 Термоядерный синтез в тепловом урановом реакторе
- •3. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
- •3.1 Временные и температурные условия
- •3.2 Магнитное удержание плазмы
- •3.2.1 Плазма
- •3.2.2 Плазма и УТС
- •3.2.3 Системы с замкнутой магнитной конфигурацией
- •3.2.4 Открытые магнитные конфигурации
- •4. УСТАНОВКИ С МАГНИТНЫМ УДЕРЖАНИЕМ
- •4.1 Токамак
- •4.2 Пинч с обращенным полем (ПОП)
- •4.3 Стелларатор
- •4.4 Открытая ловушка
- •4.5 Плазменный фокус
- •4.6 Галатея
- •5. УСТАНОВКИ ИНЕРЦИОННОГО СИНТЕЗА
- •6. ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- •1. АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •1.1 Основы метода
- •1.2 Практика нейтронно-активационного анализа
- •1.2.2 Анализ наведённой активности
- •1.3 Применения активационного анализа.
- •1.4 Преимущества и недостатки активационного анализа
- •2. РЕНТГЕНОВСКИЙ ЭМИССИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •3. РЕЗЕРФОРДОВСКОЕ ОБРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ
- •1. ОСОБЕННОСТИ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •2. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ
- •3. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ГЕЙЗЕНБЕРГА
- •4. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •4.1 Уравнение Шрёдингера
- •4.2 Волновая функция
- •4.3 Потенциальная яма
- •5. ПРИНЦИП ПАУЛИ
- •6. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
- •6.1 Распределение Максвелла-Больцмана
- •6.2 Распределение Бозе-Эйнштейна
- •6.3 Распределение Ферми-Дирака
- •1. АТОМНОЕ ЯДРО – общие сведения
- •2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДРА
- •2.1 Открытие ядра
- •2.2 Заряд атомного ядра
- •2.3 Масса атомного ядра
- •2.4 Размеры ядра и распределение плотности ядерной материи
- •2.5 Спин и магнитный момент ядра
- •Как и составляющие его нуклоны, ядро имеет собственные моменты: спин, магнитный момент и электрический квадрупольный момент.
- •2.6 Энергия связи и устойчивость ядер
- •2.7 Электрический момент ядра
- •2.8 Чётность
- •2.9 Изоспин нуклонов и ядер
- •3. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
- •1. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ АТОМНОГО ЯДРА
- •1.1 Классификация моделей
- •1.2 История развития моделей ядра
- •2. КАПЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ ЯДРА
- •3. ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ ЯДРА
- •3.1 Экспериментальное обоснование оболочечной модели
- •3.2 Построение оболочечной модели
- •3.3 Ядерные потенциалы и энергетические уровни ядра
- •3.4 Систематика энергетических уровней
- •3.5 Следствия оболочечной модели
- •1. ЧАСТИЦЫ
- •2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
- •3. СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
- •3.1 Фотон
- •3.2 Протон
- •3.3 Нейтрон
- •3.4 Нейтрино
- •4. КВАРКИ
- •5. ЯДЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТИЯ
- •5.1 Виды взаимодействий
- •5.2 Сильные взаимодействия
- •5.3 Квантовая хромодинамика
- •6. АНТИМАТЕРИЯ
- •1. РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •2. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
- •3. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •4. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В РАСПАДАХ
- •5.1 Долина ядерной стабильности
- •5.2 Новые тяжёлые элементы
- •5.3 «Доводородные» элементы
- •5.4 «Экзотические» ядра
- •5.5 На пути к нейтронной материи
- •1. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД И ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
- •2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
- •2.1 Альфа-распад
- •2.1.1 Основные особенности
- •2.2 Бета - распад
- •2.2.3 Электронный захват
- •2.3.1 Внутренняя конверсия электронов
- •2.3.2 Ядерная изомерия
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАСПАДА
- •2. СПОНТАННОЕ ДЕЛЕНИЕ
- •2.1 Самопроизвольное деление тяжёлых ядер
- •2.2 Механизм деления
- •2.3 Энергетика спонтанного деления
- •2.4 Продукты деления
- •2.5 Спонтанное деление из изомерного состояния
- •3. ПРОТОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •4. НЕЙТРОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •7. ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ДЕЛЕНИЕ
- •8. КЛАСТЕРНАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •9. БЕТА-РАСПАД ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗИРОВАННОГО АТОМА
Профессор
И.Н.Бекман
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Лекция 9. ЭКЗОТИЧЕСКИЕ ТИПЫ РАСПАДА
Долгое время типы распадов исчерпывались тремя рассмотренными в предыдущей лекции типами, а также самопроизвольным делением. Однако в конце 20-го века начался активный синтез «экзотических» ядер (сильно нейтроноизбыточных и нейтронодефицитных), и сразу произошли открытия новых, «экзотических» типов распада (испускание запаздывающих нейтронов и протонов, двухнейтронный распад, запаздывающее деление, распад полностью ионизованных атомов, кластерный распад и др.).
В данной лекции мы рассмотрим некоторые из них + спонтанное деление.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАСПАДА
Достоверно установленные к настоящему времени типы распада приведены в Табл.1. Табл. 1. Типы радиоактивного распада.
Тип распада |
|
Участвующие частицы |
|
|
|
Распады с испусканием ядер: |
||
Альфа-распад |
|
Альфа-частица (A=4, Z=2),испущенная из ядраs |
Испускание протона |
|
Протон, извлечённый из ядра |
Испускание нейтрона |
|
Нейтрон, извлечённый из ядра |
Двойная эмиссия протона |
|
Два протона, извлечённые из ядра одновременно |
Спонтанное деление |
|
Ядра распадаются на два или большее число меньших ядер или других |
|
частиц |
|
|
|
|
Кластерный распад |
|
Испускаются ядра специфического типа (A1, Z1), меньше исходного ядра, |
|
но больше альфа-частицы |
|
|
|
|
Различные типы бета-распада: |
||
Бета минус распад |
|
Ядро испускает электрон и антинейтрино |
Испускание позитрона или |
|
Ядро испускает позитрон и нейтрино |
бета-плюс распад |
|
|
Электронный захват |
|
Ядро захватывает орбитальный электрон и испускает нейтрино. Дочерний |
|
нуклид находится в возбуждённом и нестабильном состоянии |
|
|
|
|
Двойной бета-распад |
|
Ядро испускает два электрона и два антинейтрино |
Двойной электронный |
|
Ядро захватывает два орбитальных электрона и испускает два нейтрино. |
захват |
|
Дочерний нуклид остаётся в возбуждённом и нестабильном состоянии |
Электронный захват с |
|
Ядро поглощает один орбитальный электрон, испуская один позитрон и |
эмиссией позитрона |
|
два нейтрино |
Двойное испускание |
|
Ядро испускает два позитрона и два нейтрино |
позитрона |
|
|
|
|
|
Переходы между состояниями некоторых ядер: |
||
Гамма-распад |
|
Возбуждённое ядро испускает высоко энергетичный фотон (гамма-лучи) |
Внутренняя конверсия |
|
Возбуждённое ядро передаёт свою энергию орбитальному электрону и |
|
выбивает его из атома. |
|
|
|
|
Дочерние
нуклиды
(A-4, Z-2) (A-1, Z-1) (A-1, Z)
(A-2, Z-2)
-
(A-A1, Z-Z1) + (A1,Z1)
(A, Z+1)
(A, Z-1)
(A, Z-1)
(A, Z+2)
(A, Z-2)
(A, Z-2)
(A, Z-2)
(A, Z)
(A, Z)
Соседние файлы в папке Учебные пособия