Ядерные реакции под действием нейтронов. Нейтроны, не имея электрического заряда, практически не взаимодействуют с электронной оболочкой встречных атомов и легко проникают в ядра

Нейтроны, не имея электрического заряда, практически не взаимодействуют с электронной оболочкой встречных атомов и легко проникают в ядра, вызывая разнообразные ядерные превращения.

Характер ядерных реакций под действием нейтронов зависит от их скорости (энергии) и различен для быстрых и медленных нейтронов.

Нейтроны называются быстрыми, если их скорость v так велика, что соответствующая длина волны де Бройля (l = h/mv) меньше радиуса R ядра (l < R), то есть

v > h/mR,

где h=6,6 _* 10^-34 Дж с (постоянная Планка).

Если l > R, то нейтроны называют медленными. Граница между этими группами не является строго определенной. Она лежит примерно в области энергий E~10 кэВ. Медленные нейтроны эффективнее взаимо-действуют с ядрами, чем быстрые. «Медленность» медленных нейтронов весьма относительна: так, энергии 0,025 эВ соответствует скорость 2 км/с.

Медленные нейтроны принято подразделять на «холодные», «тепловые» и «резонансные»:

Холодными называются нейтроны с энергиями E < 0,025 эВ. Техническое их использование затруднено сложностью их получения. К тепловым относят нейтроны с энергиями E ~ kT: 0,025 эВ < Е_тепл. < 0,5 эВ. Тепловые нейтроны широко используются в ядерной технике.

Резонансными называют нейтроны с энергиями:

0,5 эВ < Е < 1 кэВ.

Нейтроны с энергиями (10³ ¸ 10⁵)эВ называют промежуточными. Нейтроны с энергиями от 10⁵ эВ до 14 МэВ относят к быстрым. Быстрые нейтроны обычно превращают в медленные путем специального процесса замедления. Нейтроны с энергиями выше 14 МэВ из-за дороговизны их получения широкого практического применения не получили.

Для медленных нейтронов возможны упругое рассеяние, экзотермические реакции. Наиболее универсальной (идущей на всех ядрах, кроме ) экзотермической нейтронно-ядерной реакцией является радиационный захват, например

n + Cd ® Cd + g + 9,4 Мэв .

Экзотермическими являются также реакции (n, p), (n, a) и реакция деления под действием нейтронов (см.п.3.6).

Реакция В(n, a)Li используется для регистрации нейтронов. Реакция Li(n, a) H используется для получения изотопа H(трития), в частности, в термоядерных взрывах (см.п.4.2.). Обе эти реакции используют также для защиты от медленных нейтронов.

Для быстрых нейтронов упругое рассеяние тоже имеет место, но, кроме того, становятся возможными различные эндотермические процессы: (неупругое рассеяние, прямые процессы, пороговая реакция деления).