§6.5 Нейтрондар әсерiнен орындалатын ядролық реакциялар

Нейтронның ашылуы физиктер үшiн ядролық реакция алудың жаңа құралы болып табылады. Нейтрондарға кулондық күштер әсер етпейдi, сондықтан да атом ядросымен оңай қармалады, нәтижесiнде орнықты немесе радиоактивті ядро түзіледі. Нейтрондар әсерiнен орындалатын ядролық реакция жүрген кезде, қозғалыс жылдамдығының қандай болатындығын бiлудiң мәнi зор. Нейтрондар осы жылдамдық шамасына байланысты екi топқа бөлiнедi: баяу нейтрондар олардың жылдамдықтары атомның жылулық қозғалыс жылдамдығына тең. Ал жылдам нейтрондардың жылдамдығы атомның жылулық қозғалыс жылдамдығынан көптеген есе артық болады.

Баяу нейтрондар немесе жылулық нейтрондар ядролық реакцияларды қоздыру үшiн өте эффективтi болып табылады. Өйткенi баяу нейтрондар салыстырмалы көп уақытқа дейiн атом ядросының маңында қозғалыста болады, сондықтан атом ядросының осындай нейтрондарды қармау ықтималдығы өте үлкен.

Баяу нейтрондар әсерiнен өте қарапайым болатын ядролық қармау реакциясы нәтижесiнде атом ядросының массалық саны бiр бiрлiкке артады да (А+1) сол бастапқы заттың басқа изотопын түзедi. Осындай реакцияға мысал келтiрейiк:

;

; т.б (6.5.1.)

Алынған изотоптар радиоактивті: Br⁸⁰ - - активтi ал ₅₃J¹²⁸, ₄₇Ag¹⁰⁸, ₄₇Ag¹¹⁰ - – изотоптары - активтi.

Нейтрондардың әсерлесу реакциясы гелийден (₂He⁴) басқа барлық изотоптармен жүзеге асырылады. Нейтрондарды қармау реакциясы кезiнде электромагниттiк сәулелену бiрге жүредi, ал жеңiл элементтерде қармау реакциясы кезiнде, зарядталған бөлшектер протон немесе -бөлшегi бөлiнiп шығатындығы байқалады. Мұндай реакциялар:

;

; т.б. (6.5.2.)

Жылдам нейтрондарда, реакция кезiнде зарядталған бөлшектер бөлiнiп шығады, олай болса баяу нейтрондар энергиясы атом ядросынан бөлiнген бөлшектер атомядросының потенциал тосқауылынан өтуге энергиясы жеткiлiксiз болады. Кейбiр жағдайларда жылдам нейтрондардың өзiнде де қармау реакциясы байқалады, нәтижесiнде - фотондар шығарылады.

Протон нейтрон реакциясында дейтрон түзiледi де, - фотон пайда болады (сәулеленедi), сонымен бiрге 2,2 Мэв-ке жақын энергия бөлiнедi:

(6.5.3.)

Сонымен жылдам нейтрон жеңiл сутегiмен әсерлескенде, түзiлген дейтрон реакция кезiнде пайдалы энергия шығарады.

Баяу нейтрондарды алу үшiн баяулатқыш алынады. Оған нейтронды әлсiз жұтатын, жеңiл ядролары жоқ заттар жатады. Нейтрондарды баяулатқыш ретiнде эффектiсi жоғары болатын элементтерге: сутегi, дейтерий, берилий және көмiртегi жатады.

§6.6 Электрондар мен фотондар әсерiнен орындалатын ядролық реакция

Ядролық реакцияның электронды қармау реакциясын жоғарыда айтылған К-қармауға жатқызуға болады.

Жылдам электронмен атом ядросын атқылау кезiнде атом ядросынан нейтрондар бөлiнiп шығады, онда ядролық фотоэффект құбылысы орындалады. Атом ядросын электронмен атқылағанда, нуклондарды бөлiп шығарудан басқа, ядролық деңгейлердi қоздырады. Нуклондарды жылдам электронмен бөлiп шығару реакциясы:

(6.6.1)

Ве⁸ ядросы орнықсыз, ол екi -бөлшегiне ыдырайды.

(6.6.2)

Атом ядросын - фотондармен сәулелендiргенде атом ядросынан нуклондарды бөлiп шығару реакциясы орындалады, оны да ядролық фотоэффект деп атаймыз. Ядролық реакцияның осындай типi атом ядросының фотожiктелу немесе фотоядролық реакциялар деп аталады. -сәулесiнiң әсерiнен орындалатын реакция, элементар ядролық реакция болып табылады, яғни ол жiктелу реакциясы деп аталады. Дейтронның жiктелу реакциясын алсақ, ол

(6.6.3)

Бұл реакция p мен n керi реакциясы. Басқа ядролармен салыстырғанда дейтрондағы нуклондар байланысы нашарлау, сондықтан да басқа ядролардан нуклондарды бөлiп шығару үшiн энергиясы 9Мэв болатындай - фотонмен сәулелендiру қажет. Фотоядролық реакцияға басқа мысал ретiнде мынандай реакцияны алуға да болады:

; (6.6.4)

Осы реакция нәтижесiнде күмiстiң радиоактивті изотопын аламыз, оның жартылай ыдырау аралығы 2,3 мин. Фотоядролық реакция жеңiл және ауыр ядроларда да алынады. Бұл атом ядросы энергия деңгейiн анықтауда мәнi өте зор.