Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц::3.2 Ядерные реакции под действием нейтронов

В веществах, называемых замедлителями (графит, тяжелая вода D2O, HDO, соединения бериллия), быстрые нейтроны рассеиваются на ядрах и их энергия переходит в энергию теплового движения атомов вещества-замедлителя.

Медленные нейтроны эффективны для возбуждения ядерных реакций, поскольку они относительно долго могут находиться вблизи атомного ядра, а поэтому вероятность захвата нейтрона ядром очень большая.

Для медленных нейтронов характерны упругое рассеяние на ядрах (реакция типа (n,n)) и радиационный захват (реакция типа (n,γ)). Реакция типа (n,γ) приводит к образованию нового изотопа исходного вещества:

, например,

Под действием тепловых нейтронов на легких ядрах наблюдаются реакции захвата нейтронов с испусканием протонов и α -частиц (реакции типа (n, p) и (n,α)):

Но главным образом реакции типа (n, p) и (n,α) происходят под действием быстрых нейтронов, т.к. в этом случае энергия достаточна для преодоления потенциального барьера, препятствующего вылету протонов и α -частиц.

Для быстрых нейтронов наблюдается неупругое рассеяние (n,n') :

где вылетающий из ядра нейтрон имеет энергию меньшую энергии налетающего нейтрона , а остающееся после вылета нейтрона ядро находится в возбужденном состоянии , поэтому его переход в нормальное состояние сопровождается испусканием γ -кванта.

Когда энергия электронов достигает 10 МэВ, становятся возможными реакции типа (n,2n). Например, в результате реакции

образуется β − -активный изотоп, распадающийся по схеме

Демонстрация различных ядерных превращений.

Модель. Ядерные превращения

Вперед