Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Дисциплины:
2017-11-27 | 193 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Ядерные реакции
Характеристики и свойства реакций
23.4.1.1.Способы описания реакций
Взаимодействие атомного Я ядра и частицы записывают в виде:
или ,
где и - взаимодействующие частицы, и - продукты реакции.
Характеристики ядерных реакций
Рис.23.4. |
1.Эффективное поперечное сечение реакции позволяет найти количество частиц dN из ортогонально падающего на вещество потока, которые в единицу времени вступают в реакцию с Я вещества (Рис.23.4).
dN ~ числу N падающих частиц, концентрации Я n и толщине dx вещества
dN=σNndx, (23.9)
где σ- коэффициент пропорциональности, который называют эффективным поперечным сечением.
Решая это уравнение, найдем текущее значение потока
, (23.10)
где - поток, падающий на пластину.
Из из (23.9) можнонайти эффективное сечение
.
Единица измерения - барн.
[ ]=1 барн =10 м .
Эффективное сечениеЯ может быть как больше, так и меньше его геометрического сечения.
Энергетический выход реакции.
Запишем закон сохранения энергии для ядерной реакции :
, (23.1)
где и - энергии покоя частиц, вступающих в реакцию, - их суммарная кинетическая энергия;
и - энергии покоя частиц – продуктов реакции, - их суммарная кинетическая энергия.
Величина
называется энергетическим выходом реакции. Из (23.1):
(23.2а)
или, если выразить массы в а.е.м., то
931,5МэВ (23.2б)
Если , то реакция экзоэнергетическая.
Если , то реакция эндоэнергетическая.
Модели ядерных реакций
Для описания процессов в Я используют различные модели. Наиболее распространены:
1) модель прямой реакции -применяется при малом времени протекания реакции, близком к характерному яд. времени – времени пролета нейтрона через Я с. Прямые реакции идут преимущественно при высоких энергиях ( >>10Мэв).
|
2) модель реакции с промежуточным ядром применяется при большом времени реакции, существенно превышающем : . Можно предположить, что в этом случае налетающая частица взаимодействует со всеми нуклонами Я ядра, ее энергия перераспределяется между всеми нуклонами. Эти реакции преобладают при низких энергиях взаимодействия частиц и протекают в два этапа:
- частица захватывается Я ядром и образуется промежуточное или составное (“компаунд”) возбужденное Я П.
- на втором этапе промежуточное Я распадается, выделяя одну или несколько частиц и - квант:
.
Виды ядерных реакций
В зависимости от налетающих частиц различают реакции под действием:
1) тяжелых заряженных частиц (; -частиц, ионов)
2) γ- квантов (фотоядерные реакции) или электронов с высокой энергией;
3) нейтронов.
1)В реакциях под действием тяжелых заряженных частиц обычно основную роль играет сильное взаимодействие.
При сближении с Я до 10 м (действие ядерных сил) положительно заряженные частицы должны преодолеть электростатическое отталкивание.
Для этого они должны располагать достаточной кинетической энергией, от величины которой зависит эффективное сечение реакции.
Продуктами реакции обычно являются Я ядра атомов и частицы.
Например, нейтрон был открыт в реакции .
2)γ- кванты и быстрые электроны участвуют только в реакцияхс электромагнитным взаимодействием.
3)Нейтроны участвуют только в реакциях с сильным взаимодействием.
Проходя через вещество, нейтроны участвуют в различных процессах:
- упругого рассеяния ,
- радиационного захвата(n,γ)σзахв≡σрад,
- деления и др.
Характер процесса зависит от энергии нейтрона.
Различают:
- быстрые нейтроны с ;
- промежуточные нейтроны и медленные с ;
- тепловые - нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии со средой; при , ;
Быстрые нейтроны, сталкиваясь с Я, обычно не вызывают распада Я.Их столкновение с Я происходит преимущественно упруго.
|
При столкновении нейтроны замедляются.
, (23.11)
замедление тем больше, чем легче Я, с которым сталкивается нейтрон.
С уменьшением скорости нейтрона возрастает вероятность того, что соударение будет неупругим и произойдет реакция деления Я.
В резонансной области энергий нейтронов наблюдаются резкие возрастания (пики) сечения (рис.23.8). Это объясняется совпадением энергии нейтрона с энергией перехода между квантовыми состояниями Я. В этой области преобладают захваты Я нейтронов, не приводящие к яд. реакции.
Реакции деления ядер
Захват частицы Я сопровождается передачей Я энергии . Это может быть энергия связи частицы с Я , кинетическая энергия , электромагнитная энергия кванта. Я
Если Wа>Wакт=U0 - Q, то Я делятся.
Обычно реакция деления происходит с тяжелымиЯ, начиная с тория (.
Реакция с быстрыми частицами менее вероятна, чем с медленными, так как время пребывания быстрой частицы около Я меньше. Наиболее распространены реакции под действием нейтронов, для которых отсутствует потенциальный барьер.
Под действием нейтронов
1.При делении обычно образуются два более легких Я, называемых осколками деления, и несколько нейтронов.
2. Реакция может происходить различными способами, которые называются каналами реакции. Их число велико, например:
n, (*)
или
.
Наиболее вероятны массовые числа осколков 90…100 и 130…150 (рис.23.10).
3. Часть избыточных нейтронов выделяется во время реакции. Эти нейтроны называют мгновенными. Мгновенные нейтроныв основном быстрые; их энергетический спектр сплошной, с распределением, близким к максвелловскому. (Рис.23.12).
4. Другая часть избыточных нейтронов остается в осколках, поэтому осколки всегда пересыщены нейтронами (например, ядра и имеют стабильные изотопы, и ) и являются р/а. Поэтому осколки претерпевают цепочки - распадов.
При превращении осколка излучаются нейтроны с запаздыванием от 0,1с до 60с; их называют запаздывающими.
5.В одном акте деления выделяется большое количество энергии. При делении одного Я выделяется энергия ~ 200 МэВ, большая часть которой приходится на энергию осколков, а оставшаяся часть принадлежит мгновенным нейтронам, электронам, -квантам и антинейтрино.
В 1г урана при делении всех Я ядер выделится 8 1010 Дж=2,2 104кВт часов (в 1г бензина при сгорании выделяется 4,4 104 Дж).
|
Ядерные реакции
Характеристики и свойства реакций
23.4.1.1.Способы описания реакций
Взаимодействие атомного Я ядра и частицы записывают в виде:
или ,
где и - взаимодействующие частицы, и - продукты реакции.
|
|
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!