4. Деление тяжелых ядер. Осколки и продукты деления ядер.

При делении тяжелых ядер, в отличие от деления легких, нестабильное ядро делится на два ядра сравнимой массы, называемых осколками деления. Затем возбужденные осколки с большой вероятностью испускают небольшое число нейтронов, называемых мгновенными, так как испускаются через с после образования осколков. Оставшиеся ядра остаются возбужденными, но энергия возбуждения уже меньше энергии связи нейтрона, поэтому остатки испускаются в виде гамма-квантов, в течение с, поэтому такие гамма-кванты также называют мгновенными. В дальнейшем из осколков образуются ионы, кинетическая энергия которых тратится на ионизацию и возбуждение атомов среды, что вызывает их торможение. В итоге они превращаются в нейтральные атомы, называемые продуктами деления.

Продукты деления обладают избыточным количеством нейтронов, поэтому испытывают бета-распад, в процессе которого образуются атомы в возбужденных состояниях, испускающие гамма-кванты, или, реже, нейтроны, называемые запаздываемыми.

Распределение массового числа осколков в зависимости от нейтронов, которыми производится деление:

При деление тепловыми нейтронами, вероятность того, что оба осколка будут равными по массовому числу, около 0.01%, а уже при нейтронам с энергией 14МэВ поднимается до 1%. Таким образом асимметрия в размере осколков исчезает с увеличением энергии нейтронов, которыми производится деление.

5. Ядерные эффективные сечения. Микроскопические сечения. Макроскопические сечения. Формула Брейта-Вигнера.

Ядерное эффективное сечение – величина, характеризующая вероятность взаимодействия частицы с ядром. Единица измерения – барн, .

У тепловых нейтронов эффективное сечение 600барн, у быстрых – 2барн.

Микроскопическое сечение взаимодействия: , где C – количество взаимодействий, I – число нейтронов, а Na – плотность потока.

Если просуммировать по всем зарядам микроскопические сечения, то получится макроскопическое сечение: (размерность )

Формула Брейта-Вигнера:

Где A – const для нуклида, E – кинетическая энергия нейтронов, Eр – энергия резонансного уровня, Г – сумма парциальных ширин всех возможных каналов реакции, Гв – вероятность испускания частицы.

6. Источники нейтронов. Изотопные источники нейтронов. Получение нейтронов на ускорителях. Ядерные реакторы.

Источники нейтронов - устройства, в которых идут ядерные реакции с образованием нейтронов.

Различают изотопные источники, ускорители частиц, ядерные и термоядерные установки.

Чаще всего в качестве изотопных источников нейтронов используются либо спонтанно излучающие нейтроны вещества (например, ), либо реакции вида (α,n) на легких ядрах, например .

В таких случаях в качестве источников альфа-частиц используют альфа-активные изотопы плутония или радия.

На ускорителях используются реакции (p,n) и (d,n) для получения нейтронов. В последней дейтерий разгоняют до 10КэВ-1МэВ и направляют на мишень в виде, например, тяжелой воды или трития.

Ядерный реактор – устройство для осуществления управляемой цепной ядерной реакции с целью выработки тепловой энергии.

Ядерные реакторы, основанные на использовании энергии деления тяжелых ядер, являются мощными источниками гамма-излучения и нейтронов.