Презентация Ядерные реакции под действием нейтронов. Формулы Брейта-Вигнера. онлайн

Содержание слайда: Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц 43.(2). Ядерные реакции под действием нейтронов. Формулы Брейта-Вигнера.

Содержание слайда: Реакции под действием нейтронов - самый большой и практически наиболее важный класс ядерных реакций. Объясняется это тем, что в отличие от протонов, взаимо-действие нейтронов не затруднено куло-новским барьером, поэтому нейтроны мо-гут взаимодействовать с ядрами и при низких энергиях, что имеет большое зна-чение. Реакции под действием нейтронов - самый большой и практически наиболее важный класс ядерных реакций. Объясняется это тем, что в отличие от протонов, взаимо-действие нейтронов не затруднено куло-новским барьером, поэтому нейтроны мо-гут взаимодействовать с ядрами и при низких энергиях, что имеет большое зна-чение.

Содержание слайда: Способы получения нейтронов Наиболее мощным источником нейтронов является ядер-ный реактор. Поток нейтронов в современных реакто-рах достигает плотности 1015 нейтронов/см2сек.

Содержание слайда: Способы получения нейтронов Еще более мощные (но кратковремен- ные) потоки нейтро- нов возникают при взрыве атомной и водородной бомбы: до 1030 нейтрон/сек.

Содержание слайда: Способы получения нейтронов Пучки нейтронов больших энергий получают с помо- щью ускорителей, используя реакции вида (p,n) и (d,n). Энергия получае- мых таким спосо- бом нейтронов ле- жит в области от десятков кэв до нескольких Гэв.

Содержание слайда: Способы получения нейтронов В лабораториях, не располагающих ускорителями и реакторами, применяются источники нейтро-нов, работа которых основана на применении радиоактивных изотопов. Чаще всего использу-ются источники, в которых протекает реакция 4He2 + 9Be4 → 12C6 +n. В этих источниках альфа-частицы получают от какого-либо альфа-активного изотопа: 226Ra88, 210Po84, 239Pu94. Соответственно источники назы-ваются: радий-бериллиевый, полоний-берилли-евый и плутоний-бериллиевый.

Содержание слайда: Классификация нейтронов по энергиям Быстрые нейтроны: T > 100 кэв, Промежуточные нейтроны: 1 кэв < T < 100 кэв, Медленные нейтроны: T < 1 кэв. Медленные нейтроны подразделяются на: резонансные: 0.5 эв < T < 1 кэв, тепловые: 0.025 эв < T < 0.5 эв, холодные: 3·10-7 эв < T < 0.025 эв, ультрахолодные: Т < 3·10-7 эв. Название "тепловые нейтроны" связано с тем, что энергия 0.025 эв соответствует комнатной тем-пературе 300 К.

Содержание слайда: Реакции под действием нейтронов

Содержание слайда: Наиболее важные из реакций радиационного захвата (23мин) (2.3дня) (22мин) (27дней)

Содержание слайда: Реакции под действием нейтронов

Содержание слайда: Реакция деления ядер под действием нейтронов Сечение реакции деления ядер урана-235 нейтро-нами в зависимости от энергии нейтронов.

Содержание слайда: Формулы Брейта-Вигнера Реакции под действием нейтронов идут через сос-тавное ядро и являются резонансными. Сечение резонансной реакции описывается формулой: (43.1) где - приведенная дебройлевская длина волны налетающей частицы, Т - кинетическая энергия налетающей частицы, Т0 - резонансная энергия (значение уровня энергии составного ядра), Га, Гb - парциальная ширина уровня по каналам a и b, Г - полная ширина уровня, g - статистический фактор.

Содержание слайда: Полная ширина уровня Г связана с вероятностью распада W и средним временем жизни ядра  соотношениями: Полная ширина уровня Г связана с вероятностью распада W и средним временем жизни ядра  соотношениями: Если ядро распадается по каналам a, b, b', ..., то и величины Га, Гb - называются парциальными ширинами уровня по каналам a, b, b', ...

Содержание слайда: Статистический фактор: Статистический фактор: где J - спин промежуточного ядра, Ja - спин налетающей частицы, JA - спин ядра-мишени. Статистический фактор g обычно имеет величи-ну порядка 1, поэтому при решении задач, если в условии нет особых указаний, можно считать g = 1.

Содержание слайда: Если сложить сечения реакций (формула (43.1)) по всем каналам, то получится полное сечение образования составного ядра: Если сложить сечения реакций (формула (43.1)) по всем каналам, то получится полное сечение образования составного ядра: (43.2)

Содержание слайда: Для реакций под действием нейтронов формулы (43.1) и (43.2) принимают вид: Для реакций под действием нейтронов формулы (43.1) и (43.2) принимают вид: (43.3) (43.4) (43.5) Последняя формула определяет сечение упруго-го рассеяния нейтронов.

Содержание слайда: В резонансе при Т = Т0 сечение имеет максимум, и формула (43.4) принимает вид: В резонансе при Т = Т0 сечение имеет максимум, и формула (43.4) принимает вид: (43.6) где Гn0 - парциальная ширина при резонансном значении энергии налетающего нейтрона. При ширина , а зависит от длины волны нейтрона: (43.7)

Содержание слайда: Подставляя (43.7) в (43.4) и учитывая (43.6) после ряда преобразований получаем: Подставляя (43.7) в (43.4) и учитывая (43.6) после ряда преобразований получаем: (43.8) В этой формуле учтено, что

Содержание слайда: Закон " 1/v " Из формулы (43.8) следует, что вдали от резонан-са сечение реакции обратно пропорционально квадратному корню из кинетической энергии на-летающего нейтрона, т.е. обратно пропорцио-нально скорости нейтрона: (43.9) Этот результат очень важен: он объясняет, поче-му реакции под действием нейтронов в ядерных реакторах наиболее интенсивно идут на мед-ленных нейтронах.