51. Свойство насыщения ядерных сил и его следствия

• Свойство насыщения ядерных сил означает, что каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом соседних нуклонов. Свойство насыщения ядерных сил имеет парный характер. Например, пара нейтронов и пара протонов образует одно из самых прочных легких ядер - альфа-частицу. Присоединение еще одного нейтрона к a-частице оказывается невозможным.

• Суть этого свойства состоит в том, что каждый нуклон в ядpе может иметь огpаниченное число соседей. Когда это число доходит до пpедела, дpугие нуклоны как бы вытесняются из области действия ядеpного пpитяжения данного нуклона. Вследствие этого свойства и коpоткого действия ядеpных сил объем ядpа pастет пpопоpционально числу нуклонов в нем. Это очень важное обстоятельство, и оно может быть использовано пpи констpуиpовании модели ядpа

• связи нуклонов, находящихся на поверхности ядра, с другими нуклонами ядра не полностью насыщены. Чем больший процент нуклонов находится на поверхности ядра, тем больше “убыль” энергии насыщения

37. Пороговые и беспороговые реакции ядерного деления. Символьная запись, типичная энергетическая зависимость сечения, примеры.

В процессе деления ядро последовательно проходит через следующие стадии: шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два сферических осколка:

Как меняется потенциальная энергия ядра на различных стадиях деления? После того как деление произошло, и осколки находятся друг от друга на расстоянии, много большем их радиуса, потенциальную энергию осколков, определяемую кулоновским взаимодействием между ними, можно считать равной нулю.

Процесс деления определяется конкуренцией двух слагаемых энергии связи E_св: поверхностной и кулоновской энергий. Если ядро меняет свою форму и из сферического превращается, например, в эллипсоидальное, то объем ядра не меняется, но его поверхность увеличивается. Поэтому поверхностная энергия возрастет по абсолютной величине, так что поверхностные силы будут стремиться вернуть ядро в исходное недеформированное состояние. С другой стороны, кулоновская энергия ядра, наоборот, уменьшится по абсолютной величине из-за увеличения среднего расстояния между протонами и кулоновские силы отталкивания будут стремиться увеличить деформацию ядра. При малых деформациях преобладают силы поверхностного натяжения, при больших - силы кулоновского отталкивания. Таким образом, возникает типичный потенциальный барьер, препятствующий мгновенному делению тяжелых ядер

Если не принимать во внимание туннельный эффект, обуславливающий медленный самопроизвольный распад очень тяжелых ядер, то для того чтобы ядро разделилось, ему необходимо передать энергию возбуждения равную или большую высоты потенциального барьера. Необходимая энергия возбуждения уменьшается при переходе к более тяжелым ядрам.

Величиной определяющей способность ядра к делению является отношение кулоновской энергии к поверхностной - _{(т.к. постоянны для всех ядер, ими можно пренебречь)}

4. Анализ делимости ядер и возможности достижения цепной ядерной реакции по параметрам потенциальных барьеров.

- условие энергетической выгодности деления

- энергия (теплота реакции)

М_оск на пределе энергетической выгодности ~ 50 – 52 M_F ~ 100

Предел энергетической выгодности деления – - в уравнении уходят множитель насыщения и оболочечная поправка, но получается 6 неизвестных!!!

Однако если ядро делится пополам (масса и заряд уходят)  2 неизвестных  нужен параметр: _{(это и есть серебро, кадмий)}

Для деления необходимо преодолеть точку невозврата

Формула величины барьера деления: , где

Для золота ;

Для того, чтобы вытащить ядро из энергетической ямы необходимо взаимодействие с частицей, однако чтобы не было кулоновской ямы необходимо использовать нейтрон

_{Энергия возбуждения = энергия связи нейтрона в ядре!!!}

- тогда ядро преодолеет энергетический барьер

Стабильные изотопы кончаются на висмуте, дальше идут нестабильные вещества

Принцип неопределённости – нейтрон не может обладать нулевой энергией! ( )

Маленькая энергия нейтрона с большей вероятностью поглотится ядром

Чётно-нечётная поправка из формулы Бета-Вайцзекера будет уменьшать разность  интересны ядра, которые при захвате нейтронов образуют чётно-чётные системы (например, уран-235, уран-233, плутоний-239). У них делятся нейтронами малых энергий.

Спонтанное деление

Туннельный эффект – ядро не пытается вылететь из ямы, а прорывает туннель

Уменьшение приведёт к увеличению спонтанного деления (меньше копать туннель)

Увеличивая массу, получим ядра становятся неустойчивыми

Спонтанное деление с нулевым барьером ограничивает существование тяжёлых ядер