1.Реакция синтеза изотопов водорода дейтрона и тритона с образованием ядра гелия и нейтрона:

Мэв

или (²d + ³t→ ⁴He + ¹n+ Q)

Сечение реакции σ_маx=5 барн. Энергия налетающего дейтрона Т_d =0,1 Мэв. Энерговыделение на один нуклон в термоядерной реакции синтеза (q_cин Мэв/нуклон), превышает выделение энергии на 1 нуклон в ядерной реакции деления урана-235 (q_дел=200/235=0,85 Мэв/нуклон), в 4 раза.

2. Реакция синтеза двух дейтронов:

Мэв,1 выходной канал: сечение реакции σ_маx=0,09 барн, Т_d =1 Мэв.

Мэв,2 выходной канал: сечение реакции σ_маx=0,16 барн, Т_d =2 Мэв.

Термоядерный взрыв

Искусственная термоядерная реакция реализуется в земных условиях в неуправляемом режиме в термоядерном (водородном) устройстве, где температура > 10⁷ K создается взрывам плутониевого или уранового детонатора. Вещество дейтерид -гидрид лития. Время разлета составляет микросекунды. Вероятная схема реакций

Мэв (1.94)

Мэв (1.95)

Мэв (1.96)

Мэв (1.97)

Нейтроны для реакции (1.97) происходят от деления ядер . Основная энергия выделяется в реакциях (1.96) и (1.97), которые образуют цикл взаимно поддерживая друг друга и оставляют без изменения количество нейтронов и ядер трития. Реакции (1.94) и (1.95) служат начальным источником нейтрон и ядер трития. Скорость реакции (1.94) и (1.95) в 100 раз меньше чем скорость реакций (1.96) и (1.97) .

Термоядерные реакции на Солнце и звездах

Термоядерные реакции в звездах являются основным источником энергии звезд и механизмом образования ядер химических элементов. Для нормальных звезд главным процессом является сгорание водорода и превращение его в гелий. Четыре протона через цепочку ядерных реакций превращаются в ядро гелия , два позитрона и два нейтрино( ) c выделением энергии Q = 26, 73 Мэв. Этот результат получается в водородном цикле (p,p) и в углеродно-азотном цикле (C,N)

Нуклеосинтез

Нуклеосинтез (образование ядер) цепочка ядерных реакций. ведущая к образованию тяжелых ядер из легких ядер. Нуклеосинтез состоит из трех стадий:1. Космологический нуклеосинтез. 2.Синтез ядер в звездах и при взрывах звезд. 3.Образование ядер под действие космических лучей.

Космологический нуклеосинтез, согласно теории Горячей Вселенной, начался через 100 сек после начала расширения Вселенной. При температуре Т = 10⁹ К стали образовываться ядра дейтерия, трития и гелия в термоядерных реакциях n+p→d+γ, d+t→⁴He+n и других реакциях. Видимое вещество во Вселенной состоит в основном из водорода- 77 % , 22 %- гелия и 1% углерод, кислород и др.

В ядерной астрофизике выделяют следующие процессы нуклеосинтеза:

1.Превращение водорода в гелий, происходящее на звездах, в реакциях водородного и углеродного циклов.

2.α-процесс –совокупность термоядерных реакций, в результате которых тир ядра гелия образуют ядро углерода . Углерод реагируя с гелием дает кислород , Кислород реагируя с гелием образует неон и т. д. до кремния .

3.е-процесс – образование железа и соседних с ним элементов «железного пика» на кривой распространенности химических элементов во Вселенной. е-процесс идет в условиях взрыва звезд. Имеются и другие процессы.

Высокое относительное содержание водорода в природе означает, что ядерная эволюция вещества только начинается. Это объясняет главное в распространенности элементов- экспоненциальное уменьшение распространенности с ростом массового числа А . При железный максимум отражает эффект накопления. Область железного максимума означает конечный пункт ядерной эволюции вещества. Образование элементов после железа является побочной ветвью ядерной эволюции. см рис.1.16.

Рис.1.16. Стандартная кривая распространенности нуклидов в Солнечной системе

ЛЕКЦИЯ 3 ПРОХОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО

Прохождение тяжелых заряженных частиц (протонов, α-частиц) через вещество. Формула Бора для ионизационных потерь

Прохождение легких заряженных частиц через вещество. Удельные радиационные потери. формула Бете-Гайтлера

Пробеги заряженных частиц

Прохождение гамма-квантов через вещество. Закон ослабления узкого пучка гамма-квантов. Линейный и массовый коэффициент ослабления. Взаимодействие γ-квантов с веществом

Прохождение нейтронов через вещество. Ослабление потока нейтронов. Замедление нейтронов. Диффузия нейтронов

Источники заряженных частиц. Ускорители. Источники γ-квантов. Источники нейтронов

Методы регистрации частиц. Детекторы их типы и характеристики. Трековые детекторы. Ядерные фотоэмульсии. Пузырьковые камеры. Камера Вильсона. Электронные детекторы. Счетчики заряженных частиц и -квантов.