Вероятность ядерных реакций

 

(эффективное сечение ядра)(Кудинов стр.52)

Часть нейтронов проходит через вещество, не взаимодействуя с ядрами. Вероятность возникновения различных реакций различна. Только реакция деления поддерживает цепную ядерную реакцию, являющуюся основной процесса выделения ядерной реакции.

Количество нейтронов, взаимодействующих с ядрами, пропорционально числу нейтронов в пучке, числу атомов вещества в единице объема N и длине пути пучка нейтронов в веществе dx, т.е. – dI = G ∙ I ∙ N ∙ dx, где δ – к – m пропорционально.

После интегрирования получим:

Ix = I0 ∙ e-GNx

Обозначив, I0 – кол – во нейтронов, падающих вверх к слою вещества толщиной х;

Ix- число нейтронов, выходящих из слоя. Так как N имеет размерность 1/см3, х – см, то G – см2. G представляет собой меру вероятности данной ядерной реакции и является ее количественной характеристикой. К-m называются эффективными поперечным сечением ядра (по аналогии с геометрическим сечением, однако их значения не совпадают). К-m G относится к одному ядру и поэтому его также называют микроскопическим поперечным сечением.

Смысл к-та G в следующем: ядра – в виде кружков вверх потока нейтронов в виде точек попадает в кружок – реакция. Площадь эффективного поперечного сечения данной реакции измеряется площадью такого кружка, для которого вероятность попадания точки в кружок равна вероятности реакции. Если представить себе вокруг ядра сферу с радиусом r √G/π, то только частица, пересекающая эту сферу, может вступить в реакцию с ядром.

Каждому изотопу свойственны свои значения эффективного сечения, различные для разных ядерных реакций:

Различают:

Gs – рассеяние; Ga – поглощение; Gc – радиация захвата (без деления); Gf – деления.

Эффективные поперечные сечения зависят от энергии бомбардирующих частиц, поэтому значения их приводятся с указанием, для какой энергии бомбардирующих частиц они определены. В формулах G в см2.

Т.к. возможно в реакциях и поглощение и рассеяние, то полное поперечное сечение, характеризующие вероятность ТОО, что произойдет та или др. реакция: Gt = Ga + Gs

Для делящихся изотопов Ga (поглощ.) зависит от поперечного сечения радиационного захвата (без деления) и деления Ga = Gc + Gf

Тогда полное эффективное сечение всех возможных реакций с бомбардирующей частицей: Gt = Gc + Gf + Gs

Зависимость G от энергии нейтронов –сложная и определяется экспериментально. Для нейтронов малой энергии G изменяется обратно пропорционально скорости 0n1 ∙ (1/ν). При более высоких энергиях у многих тяжелых ядер, например U235 наблюдается область, где G резко растет (в 1000 раз даже) и снова снижается к прежнему уровню (2÷3 и больше раза). Это явление называется резонансом, а энергия нейтронов, отвечающая возрастанию эффективного сечения – резонансной энергией. (Большинство легких ядер и некоторые тяжелые ядра не имеют резонансной области) у них Ga ≈ Gs (характерно). За резонансной областью следует область быстрых нейтронов. Резонансная область у некоторых элементов смещается в область быстрых нейтронов.

 

 

 

Зависимость эффективного поперечного сечения поглощения от Е нейтронов.

Из изложенного следует, что вероятность реакций деления при взаимодействии с ядрами делящихся изотопов для тепловых нейтронов значительно больше, чем для быстрых. Значит меньшая нужна критическая масса.

В реакторе на тепловых нейтронах материалы, применяемые в качестве замедлителей, теплоносителей, конструкционных материалов , должны иметь Ga как можно меньше.

Кроме G (микрометрическая эффективность поперечного сечения) отнесенного к 1 ядру, пользуются величиной называемой макроскопическим сечением Σ = произведению G на число ядер N в 1 см3 вещества.

Точно также Σa = Σc + Σf; Σt = Σs + Σc + Σf








Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 1358;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.003 сек.