Резонансные явления при взаимодействии нейтронов с ядрами
Знакомство с причинами увеличения эффективности взаимодействия нейтрона с ядрами. Анализ задачи о столкновении нейтрона с ядром. Общая характеристика процессов расщепления ядра. Рассмотрение резонансных явлений при взаимодействии нейтронов с ядрами.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.08.2020 |
| Размер файла | 664,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
, где
Например, если замедлителем является углерод , то а, . Таким образом, в углероде энергия нейтрона в среднем будет уменьшатся вдвое лишь после трех столкновений. Отсюда видно, что замедление идет тем эффективнее, чем легче ядра замедлителя. Кроме того, от хорошего замедлителя требуется, чтобы он слабо поглощал нейтроны. Идеальным замедлителем является гелий, который нейтронов вообще не поглощает, т.к. изотоп не существует. Но гелий - газ, переходящий в жидкость при сверхнизких температурах, труднодостижимых в реакторах и других нейтронных установках. Очень малы сечения поглощения нейтронов на дейтерии и кислороде. Поэтому прекрасным замедлителем является тяжелая вода D2О. Приемлемым, но несколько худшим замедлителем является, обычна вода Н2О, т.к. водород поглощает нейтроны заметно интенсивнее, чем дейтерий. Неплохими замедлителями являются также углерод, бериллий, двуокись бериллия.
Потерю энергии нейтроном Е1 - Е2 при одном упругом рассеянии обычно характеризует средней логарифмической потерей энергии (параметром замедления).
Используя можно рассчитать среднее число столкновений nзам нейтрона с ядрами, которое приводит к его замедлению от начальной энергии до тепловой области ()
Значение и nзам для некоторых характерных нуклидов приведены в таблице.
При неупругом рассеянии часто энергии нейтрона затрагивается на возбуждение ядра, поэтому суммарная кинетическая энергия не сохраняется. Поскольку ядро может находиться только в одном из своих дискретных возбужденных состояний, неупругое рассеяние оказывается возможным лишь при энергиях нейтронов, превышающих энергию первого уровня ядра (обычно более 0,1 МэВ). При возвращении ядра из возбужденных состояний в основное, испускаются г-кванты, поэтому неупругое рассеяние наиболее эффективно протекает на легких ядрах.
Если среда состоит из легких и тяжелых ядер, свой вклад в процесс замедления вносят как упругое так неупругое рассеяние. Сначала преобладает неупругое рассеяние быстрых нейтронов на тяжелых ядрах до уровня энергий 0,1 - 0,4 МэВ. Последующее образование тепловых нейтронов происходит при рассеянии на легких ядрах.
В процессе замедления до тепловой области нейтрон испытывает достаточно большое число столкновений, при этом происходит его среднее смещение (по прямой) на расстояние rзам от места генерации. Величину [1/6<>]^(1?2) называют длиной замедления, а квадрат длины замедления возрастом нейтронов . Распределение нейтронов по энергиям при энергиях нейтронов, превышающих 1эВ имеет вид:
1МэВ
Начиная с энергий 0,5 при столкновениях нейтронов с ядрами становится существенной тепловая энергия атомов. Распределение нейтронов начинает стремиться к равновесному, т.е. максвелловскому:
, Е<1эВ.
Этот процесс называется термализацией нейтронов. Практически тепловое равновесие полностью установиться не успевает, т.к. тепловые нейтроны сильно поглощается, и в среде все время существует заметное количество замедляющихся нейтронов, порождаемых источником. Приближенно можно считать, что при равновесии между рождением и поглощением нейтронов в среде их энергетический спектр описывается Максвеловским распределением только в области тепловых энергий, а выше имеет форму, соответствующую повышенной концентрации нейтронов высоких энергий.
Нейтроны после своего замедления до тепловой области относительно длительное время хаотическим образом перемешаются в среде, обмениваясь кинетической энергией при столкновениях с окружающими ядрами. такое движение нейтронов в среде, когда их энергия в среднем остается постоянной, называется диффузией. Диффузное движение теплового нейтрона продолжается до тех пор, пока не произойдет его поглощение. В процессе диффузии тепловой нейтрон тепловой нейтрон смещается от места своего рождения до места поглощения в среднем на расстояние называют длиной дифузии имеет примерно тот же порядок, что и длина замедления .
Среднее расстояние, на которое смещяется нейтрон от места своего рождения (быстрым) до места своего поглощения (тепловым), характеризуют длиной миграции М, определяют из выражения
М2=
Интересным свойством нейтронов является их способность отражатся от различных веществ. Это отношение не когерентное, а диффузное. Нейтрон, попадая в среду, испытывает беспорядочные столкновения с ядрами и после ряда столкновений может вылететь обратно. Вероятность такого вылета носит название альбедо нейтронов для данной среды. Очевидно, что альбедо тем выше, тем больше сечения рассеяния и чем меньше сечение поглощения. Хорошие отражатели отражают до 90% попадающих в них нейтронов, т.е. имеет альбедо до 0,9. В частности, для обычной воды альбедо ровно 0,8. Неудивительно поэтому, что отражатели нейтронов широко применяются в ядерных реакторах.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Виды ионизирующих излучений. Экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы. Виды взаимодействия нейтронов с ядрами атомов. Расчет биологической защиты ядерного реактора. Критерии биологической опасности радионуклидов в случае внутреннего облучения.
лекция [496,7 K], добавлен 01.05.2014Способы получения энергии. Способы организации реакции горения, цепные реакции. Общие сведения о ядерных реакциях взаимодействия нейтронов с ядрами. Реакция радиационного захвата и реакция рассеяния. Возможность цепной реакции. Жизненный цикл нейтронов.
курсовая работа [20,0 K], добавлен 09.04.2003Строение атома и атомного ядра. Явление радиоактивности. Взаимодействие нейтронов с атомными ядрами. Цепная ядерная реакция. История создания ядерного оружия. Виды ядерных зарядов. Поражающие факторы ядерного взрыва. Ядерный терроризм.
реферат [85,8 K], добавлен 05.05.2006Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.
реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011Амплитуда рассеяния нейтрона в ядерной среде, показатели ее преломления. Зависимость поляризации и угла поворота от пройденного нейтронным пучком расстояния. Энергия нейтрона в ядерной среде. Получение выражения для ядерного псевдомагнитного поля.
курсовая работа [79,8 K], добавлен 23.07.2010Изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами. Механизм протекания ядерной реакции. Коэффициент размножения нейтронов. Масса урана, отражающая оболочка и содержание примесей. Замедлители нейтронов, ускорители элементарных частиц.
доклад [18,8 K], добавлен 20.09.2011Сущность цепной ядерной реакции. Распределение энергии деления ядра урана между различными продуктами деления. Виды и химический состав ядерного топлива. Массовые числа протона и нейтрона. Механизм цепной реакции деления ядер под действием нейтронов.
реферат [34,4 K], добавлен 30.01.2012ООбщие характеристики и классификация нейтронов, механизмы их взаимодействия с веществом: упругое и неупругое рассеяние; ядерные реакции с образованием протона, альфа-частицы. Процесс замедления нейтронов, диффузное отражение; нейтронные волны в средах.
реферат [107,9 K], добавлен 08.03.2012Энергия связи атомного ядра, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Условия, необходимые для ядерной реакции. Классификация ядерных реакций. Определение коэффициента размножения нейтронов. Ядерное оружие, его поражающие свойства.
презентация [2,2 M], добавлен 29.11.2015Основы ядерной энергетики. Способы получения энергии. Способы организации реакции горения, цепные реакции. Взаимодействие нейтронов с ядерным веществом, реакция деления ядер. Жизненный цикл нейтронов.
курсовая работа [20,6 K], добавлен 09.04.2003Анализ возможности создания промышленной установки счета совпадений нейтронов и фотонов различных кратностей. Ознакомление с аппаратурой и методикой цифрового разделения нейтронов и гамма-квантов. Описание последовательности проведения эксперимента.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 07.02.2016Опыт Резерфорда. Исследование строения атома. Измерение дифференциального сечения. Состав атомного ядра. Методы измерения размеров ядер и распределения в них массы. Характеристики протона, нейтрона, электрона. Тензорный характер взаимодействия нуклонов.
презентация [222,2 K], добавлен 21.06.2016Использование в ядерных реакторах, работающих на естественном уране, замедлителей нейтронов для повышения коэффициентов размножения нейтронов. Схема процессов в ядерном реакторе, его основные элементы. Построение и запуск первых ядерных реакторов.
презентация [559,1 K], добавлен 24.03.2011Деление тяжелых ядер. Реакция деления ядра урана-235. Развитие цепной реакции деления ядер урана. Коэффициент размножения нейтронов. Способы уменьшения потери нейтронов. Управляемая ядерная реакция. Главные условия протекания термоядерной реакции.
презентация [459,5 K], добавлен 25.05.2014Рассмотрение особенностей протекания и результатов реакций "безнейтронных", между ядрами дейтерия, дейтерий + тритий, дейтерий + гелий-3. Определение критериев выполнения управляемого термоядерного синтеза. Изучение магнитных методов удержания плазмы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.07.2010Изучение спектров пропускания резонансных нейтронов проб урана различного обогащения. Устройство и работа времяпролетного спектрометра на основе ускорителя электронов. Анализ содержания изотопов по площадям резонансных провалов в измеренных спектрах.
дипломная работа [710,4 K], добавлен 23.02.2015Изучение резонансных явлений в последовательном контуре на электронной модели в пакете Multisim. Вычисление значения скорости резистора, емкости конденсатора и индуктивности катушки. Нахождение теоретического и практического импеданса электрической цепи.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 27.12.2014Анализ основных задач радиометрии - регистрации с помощью радиометрических приборов излучений, испускаемых ядрами радионуклидов. Технические параметры и принцип работы гамма-спектрометра РКГ-01 "Алиот". Спектрометрическое определение цезия-137 в пробах.
курсовая работа [33,7 K], добавлен 25.11.2010Исследование резонансных явлений в последовательном контуре электрической цепи на электронной модели в пакете Multisim. Угловая и циклическая резонансная частота. Активное сопротивление для заданной добротности. Полное и реактивное сопротивления.
лабораторная работа [424,7 K], добавлен 27.12.2014Сведения о радиоактивных излучениях. Взаимодействие альфа-, бета- и гамма-частиц с веществом. Строение атомного ядра. Понятие радиоактивного распада. Особенности взаимодействия нейтронов с веществом. Коэффициент качества для различных видов излучений.
реферат [377,6 K], добавлен 30.01.2010
