Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 338
Текст из файла (страница 338)
Возможность выделения огромных кол-в энергии при осуществлении Я. р. лежит в основе ядерной энергетики (см. Яд«риля энергия). Исследование соотношений между энергиями частиц, участвующих в Я, р., а также соотношений ме:кду углами, под к-рыми происходит разлет образугоцгихся частиц, составляет разцел ядерной физики — кинематику ядерных р-ций. Механизмы Я.р. Характер взаимод.
пахетщощей частицы с ядром мишени зависит от индивидуальных св-в взаимодей- 1020 ствуюших частиц и внерпги налетаюгцей частицы. Налетающая частица может войти в ядро мишени и вылететь из него, лишьизменивсвоютраекторню. Этоявлениеназ. упругим взаимодействием (или упругим рассеянием), В приведенном выше примере с участием ядер зтА) ему отвечает Я. р, зтА1(л, л)зтА). Нуклон бомбардирующей частицы, попюз в ядро, может столкнугыж с нуклоном ядра. Бали при этом энергия одного или обоих нуклонов окажется больше, чем энергия, нужная для вылета из ядра, то они оба (или хотя бы один из них) покинут ядро.
Это — т.наз. прямой проц е с с, Время, за к-рое он протекает, соответствует времени, за к-рос бомбардирующав частица проходит через пространство занимаемое ядром мишени. По оценке, оно равно ок. 10 с. Прямой процесс возможен при высоких энерпих бомбардирующей частицы. При средних и невысоких энерпых бомбардирующей частицы ее избьпочнвя энергия перераспределяется между многими нухлонами ядра Происходит это за время 1О ы-10 'ь с. Это время отвечает времени жизни т.нвз. составного я д р а — ядерной системы, образующейся в ходе Я. р. в результате сливина налетающей частицы с ядром-мишенью, За этот период избьпочная энерпи, полученная составным 1щром с г налетевшей частицы, перераспределяется.
Она может скоп= центрироваться на одном или неск. нуклонах, югодящих в составное ядро. В результате составное ядро испускает, напр., дейтрон г(, тритон г ичи а-частицу. Бели же энерпы, привнесенная в составное зщро налетающей частицей, оказалась меньше высоты потенциального барьера, к-рый должна преодолеть вылетыощая из составного ядра легкая частица, то в этом случае составное ядро испускает у.квант (радиационныи захват).
В результате распада составного ядра образуется относительно тяжелое новое ядро, к-рос может оказаться кэх в основном, так и в возбужденном состоянии. В последнем случае будет происходить постепенный переход возбужденного ядра в основное состояние. Эффективное сечение Я.р. В отличие от большинства хим.
р-ций, прн к-рых исходные в-ва, взятые в стехиометрич. кол-вах, реэгиррот между собой нацело, Я. р. вызывает только небольшая доля из всех бомбардируюших частиц, упавших на мишень. Это обьясняется тем, что ядро занимает ничтожно малую часть обьема атома, так что вероятность встречи налетающей частицы, проходящей через мишень, с ядром атома очень маха. Кулоновский потенциальный барьер между налетающей частицей и ядром (при их одинаковом заране) также препятствует Я.
р. Для количеств. характеристики вероятности протекания Я,р. используют понвтие эффективного сечения щ Оно характеризует вероятносп, перехода двух сталкивающихся частиц в определенное конечное состояние и равно отношению числа таких переходов в единицу времени к числу бомбардируюгцих частиц, проходящих в единицу времени через единичную площавку, перпендикулярную направлению их движения. Эффективное сечение имеет размерность плошади и по порядку величины сопоставимо с площадью поперечного, сечения атомных ядер (ок. 1О зз мз). Ранее использовалась внесистемная единица эффективного сечения — бари (1 берн = 10 м мз). Реальные значения и для различных Я.р.
изменяются в широких пределах (от 10 " до 10 -' и'). Значение и зависит от природы бомбардирующей частицы, ее энергии, и, в особенно большой степени, от св-в облучвемаго ядра. В случае облучения ядер нейтронами при варьировании энергии нейтронов можно наблюдать т.нэз. резонансный захват нейтронов, к-рый характеризуется резонансным сечением. Резонансный захват наблюдается, когда кинетич, энерпи нейтрона близка к энергии одного из стационарных состояний составного ядра. Сечение, отвечающее резонансному захвату бомбардирующей частицы, может на песк.
порядков превышать нерезонвнсное сечение. Бели бомбардирующэя частица способна вызывать протекание Я. р. по нескольким каналам, то сумму эффективных сечений разл, процессов, происходящих с данным облучасмым ядром, часто называют полным сечением. 1(тс1 зз* ЯДЕРНЫЕ 515 Эффективные сечения Я.р. для ядер разл. изотопов к.-л. элемента часто сильно различиотся между собой.
Поэтому при использовании смеси изотопов для осуществления Я. р, ну:кно учитывать эффективные сечения для кахщого нуклида с учетом его распространенности в смеси изотопов. Выходы Я. р., т. е. отношение числа вхтов Я, р, к числу частиц, упавших на единицу площади (1 смз) мишени, обычно не превышают 10 е-10 з. Для тонких мишеней (упрощенно тонкой можно назвать мишень, при прохождении через к-рую поток бомбардирующих частиц заметно не ослабевает) выход Я.р. пропорционален числу частиц, попадающих на 1 смз цов-сги мишени, числу 1щер, содержащихся в 1 смз мишени, а такзге значению эффективного сечения Я.р. Даже при использовании такого мощного источника налетающих частиц, каким явиется ядерный ревхтор, в течение 1 ч удастся, кэк правило, получить при осуществлении Я.
р. под действием нейтронов не более нтск. мг атомов, содержащих новые ядра. Обычно же масса в-ва, полученного в той или иной Я.р., значительно меньше. Бембарднрующие частицы. Для осуществления Я. р. используют нейтроны л, протоны р, дейтроны И, тритоны г, п-частицы, тяжелые ионы ("С, зле, юАг и др.), электроны е и у-кванты. Источниками нейтронов (см.
Нейтронные источники) при проведении Я.р. служат; смеси металлич. Ве и подходящего и излучателя, напр. ззейа (т.нвз. ампульные источники), нейтронные генераторы, ядерные реакторы. Т. к. в большинстве случаев и Я. р. выше для нейтронов с малыми энерпыми (тепловые нетпроны), то перед тем, как направить поток нейтронов на мишень, нх обычно замедляют, используя парафин, графит и др. материалы, В случае медленных нейтронов осн. процесс по гги для всех ядер — радиационный захват — Я. р, типа (л,у), т.
к. кулоновский барьер ядоа препвтствует вылету протонов и а частиц. Под деисгвием нейтронов протекают цепные р-ции деления. В случае использования в качестве бомбардир)лощих частиц протонов, дейтронов и др., несущих положит. ззргщ бомбардирующую частицу ускоряют до высоких энерпш (от десятков МэВ до сотен ГэВ), используя разл. ускорители..Это необходимо для того, чтобы заряженная частица могла преодолеть кулоновский потенциальный барьер и попасть в облучаемое ядро.
При облучении мишеней положительно заряженными частицами наиб. выходы Я. р, досгипистся при использовании дейтронов. Связано это с тем, что энерпы связи протона и нейтрона в дейтроне относительно мала, и соотв., велшго расстояние мехсду протоном и нейтроном. При использовании в качестве бомбардирующих частиц дейтронов в облучаемое ядро часто проникает только один нухлон — протон или нейтрон, второй нуклон ядра дейтрона летит дальше, обычно в том же направлении, что и налетающий дейтрон.
Высокие эффективные сечения могут достигаться при проведении Я.р. ме'кду дейтронами и легкими ядрами при сравнительно низких энерпегх налетающих частиц (1 — 10 МэВ). Поэтому Я. р. с участием дейтронов мгокно осуществить не только при использовании ускоренных на ускорителе дейтронов, но и путем нагревания смеси взаимодействующих ядер до т-ры ок. 10з К. Такие Я. р. называют термоядерными. В природных условиях они протекают лишь в недрах звезд. На Земле термоядерные р.ции с участием дейтерия, дейтерия и трития, дейтерия и лнтив и др.
осуществлены при взрывах термовдерных (водородньщ) бомб. Для а-частиц кулоновский барьер у тяжелых ядер достишет - 25 МэВ. Равновероятны Я. р. (и, л) и (и, р). Продукты Я. р. (оэ л) обычно г)-радноактивны, для Я.р. (а, р) — обычно стабильные ядра. Длв синтеза новых сверхтяжелых хим. элементов (с ат.н. больше 100) важное значение имеют Я.р., протекаюнгие с тычастием ускоренных на ускоритетих тяжелых ионов ( зХе, Аг и др.). Напр., по Я. р. ~~э~~(ЯАг, 2л) гзьрш и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
