21. Нейтронно-избыточные и нейтронно-дефицитные ядра. Типичные моды их распада.

Смотрим вверх^

В «лесу»:

• Слева – нейтроноизбыточные ядра ( ) распадаются по

• Справа – протоноизбыточные ( ) распадаются по

61. Физика эмиссии мгновенных нейтронов деления. Среднее число нейтронов на деление.

• При делении для осколков N/Z сохраняется  осколки лягут в область жуткой нейтронной избыточности!!! При делении зарядовая плотность сохраняется осколки попадают в «лес» (они перегружены нейтронами)

• Далее ядро будет стремиться сбросить избыточные нейтроны

Итого: при делении ²³⁵U образуются нейтроны

Если нейтронов >1, то нестрашно потерять что-то по дороге (опыт с чудо-коробочками от кассет)

- количество нейтронов на 1 деление

Возникает 2 вопроса:

1. Нейтронов много, НО захочет ли ядро урана их захватить

2. Даже если и захочет, то хватит ли для поддержания цепной реакции

Нейтрон может вылететь за пределы системы

N_{взаимод.} ~ V; N_{вылетевш.} ~ S  , где r – какая-то линейная величина; l – характерная длина одного взаимодействия;

Итого два пути:

1. Увеличить размеры

2. Увеличить плотность

36. Понятие о ядерной реакции. Сечения взаимодействия, порядок его величины, его единицы.

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.

a+Ab+B, где А и В – начальное и конечное ядра, а a и b – налетающая и появляющаяся частицы

Когда сталкиваются две субатомные частицы (например, альфа-частица и ядро золота в опыте Резерфорда), между ними может произойти взаимодействие, а может и не произойти. В последнем случае частицы сохраняют неизменными все свои характеристики. Мы не можем предсказать результат столкновения двух конкретных частиц, а лишь вероятность того или иного исхода столкновения. Таким образом, мы оперируем с вероятностями событий. Это вероятностное, а не строго определенное знание (или предсказание) того или иного события отличает физику микромира от физики классических объектов.

Сечение взаимодействия определяет вероятность того или иного результата столкновения; мера, определяющая вероятность того, что реакция пойдёт по заданному пути

Единица измерения полного сечения – 1 барн = 1 б = 10^-24 см² = 100 Фм²,

1 барн ~ S=10^-24 см²

(10^-13 в одном Ферми; A~V~r, т.е. корень учитывает количество нуклонов в ядре и определяет радиус)

Виды ядерных реакций:

1. Ядерные реакции, в которых на один нейтрон возникает больше единицы

• (n, f) – деление (fission), для некоторых ядер беспороговая

• (n, Xn) – пороговая, порог около 6 МэВ

2. Реакции, в которых на один нейтрон на входе получаем один на выходе

• Упругое рассеяние

• Неупругое рассеяние

3. Нейтрон заглатывается, а на выходе всё, кроме нейтрона

• - самое большое сечение  можем пренебречь наличием остальных реакций

• 

• 

57. Упругое рассеяние и его основные закономерности в предельных случаях. Замедление нейтронов.

Спектр нейтронов деления

- прицельный параметр

Если чуть заденет по касательной

Если передача энергии максимальна

, где E_n – энергия нейтрона ДО соударения; E’_n – после соударения

Если ядро большое  ничего не получится

Ядро малое  энергия отскочившего нейтрона «0»

Чтобы замедлить нейтроны нужна лёгкая среда!!!

Зависимость сечения деления ²³⁵U и ²³⁸U быстрыми нейтронами от их энергии

Чем медленнее нейтрон, тем больше вероятность захвата его ядром урана

²³⁸U делится нейтронами с энергией Е_n > 1 МэВ. ²³⁵U делится под действием нейтронов любой энергии.

Реакция упругого рассеяния (картинка с мячиками наверху) – ВРЕМЯ ВЗАИМОДЕЙСТИВЯ РАВНО НУЛЮ

;

где E_n⁽¹⁾ – энергия нейтрона до реакции; E_n⁽²⁾ – энергия нейтрона после реакции; E_n’ – энергия соударения

;

;

Внутренняя энергия ядра не изменяется

Реакция неупругого рассеяния

При соударении образуется общая система. Изменяется внутренняя энергия шара

, где - энергия возбуждения шара (ядра)

Система живёт ~10^-17сек

Если А>>1 (ядро в которое врезается огромное)  ядро-мишень остаётся на месте

Т.к. нуклонный состав остаётся такой же, то куда девается энергия возбуждения?? – ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ

Резонансное упругое рассеяние

• Реакция нулевого баланса

• Энергия нейтрона, выплюнутого ядром, меньше энергии поглощённого нейтрона

если A>>1

, где E_n – кинетическая энергия налетающего нейтрона

Если считать одинаковой для соседних ядер и (где - энергия связи) 

1. 

2. 

При энергии налетевшего нейтрона меньше  реакция не пойдёт пороговая эндотермическая реакция

²³⁸U + n хочу деления!  давай 1,2 МэВ на выход за барьер