Ядерные реакции - это превращение атомных ядер, про-исходящее в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом. Протекание ядерных реакций возможно лишь при условии сближения ядра атома и частицы на расстояние, соизмеримое с радиусом ядра (10-15 м) (3(. Принята следующая форма записи ядерной реакции: X + a ( Y + b + Q , или сокращенно X (a, b) Y, где X - ядро-мишень; a - бомбардирующая частица, (1P1; 0n1; 1d2; 2He4); b - образующаяся частица; Y - образующееся новое ядро; Q - энергетический эффект реакции. Протекание ядерной реакции может происходить по разной схеме. В зависимости от вида и уровня энергии налетающей частицы, а также от энергетического спектра ядра-мишени возможно упругое, неупругое рассеяние или радиационный захват частицы, сопровождающийся испус-канием (-кванта. При осуществлении любой ядерной реак-ции выполняются законы сохранения суммарного массового и зарядового числа всех ядер и частиц, которые учас-твуют в данной реакции. Рассмотрим примеры ядерных реакций. 1. .Ядерная реакция превращения ядра азота в ядро кислорода. 7 N14 + 2He4 ( 9F18 ( 8O17 + 1P1 - 1,16 МэВ. Эта реакция впервые была реализована Резерфордом в 1919 г. Атомы азота подвергались бомбардировке (-частицами с энергией 7,5 МэВ. Источником (-частиц был полоний Ро214. В результате реакции образовывался промежуточный продукт фтор-18, который в дальнейшем распадался на изотоп кислорода-17 и протон. Для осуществления реакции требовалось затратить энергию, равную 1,16 МэВ. Идентификация продуктов реакции была осуществлена в результате обработки снимков треков частиц, полученных с помощью камеры Вильсона. Нетрудно видеть, что сумма ниж-них индексов (зарядовых чисел) исходных продуктов (7 + 2) равна сумме нижних индексов получаемых продуктов (8 + 1); это справедливо и для суммы верхних индексов (массовых чисел): (14 + 4) = (17 + 1). 2. Ядерная реакция превращения ядра алюминия в ядро кремния. 13Al27 + 2He4 ( 14Si 30 + 1P1 + 2,26 МэВ. Эта реакция протекает с выделением энергии, а образую-щиеся при этом протоны имеют длину пробега около 0,9 м. 3. Реакция бомбардировки ядра углерода протонами. 6 С 12 + 1 Р 1 ( 7 N 13 ( 7 N13 + ( . При этой реакции сначала образуется ядро азота в возбужденном состоянии (радиационный захват частицы), а затем имеет место переход ядра азота в основное состояние с испусканием гамма-кванта. 4. Ядерная реакция, которую впервые в 1931 году осуществили супруги Ф. Жолио-Кюри и И. Кюри–Жолио: 4Ве9 + 2Не4 → 6С12 + 0n1. Эта реакция примечательна тем, что она приводит к образованию нейтронов (0n1) - незаряженных частиц с массой, близкой массе протона. Анализ самих опытов и обоснование того, что в результате реакции образуются именно нейтроны, было сделано Д. Чэдвиком в 1932 г. Гипотеза о существовании нейтронов была выдвинута раньше - в 1919 г. - Э. Резерфордом. По сравнению с другими частицами (1Р1, 2Не4, 2d4), которые использовались для бомбардировки мишеней, нейтроны обладают большей прони-кающей способностью, т.к. не испытывают электрического взаимодействия с электронами атомов и с их ядрами. Взаимодействие нейтронов с ядрами атомов обусловлено главным образом существованием ядерных сил и проявляется только внутри самого ядра. Использование нейтронов для бомбардировки тяжелых атомов привело в дальнейшем к открытию цепной ядерной реакции деления урана. 5. Ядерная реакция деления урана. Опытным путем было установлено, что при облучении урана нейтронами образуются два ядра - осколка химических элементов из средней части таблицы Менделеева Д.И. Дополнительно при этом появляются два или три нейтрона, причем нейтроны испускаются или основным материнским ядром (такие нейтроны называются мгновенными) или ядрами - осколками (такие нейтроны называются запаздывающими). Возможны следующие схемы протекания реакций: 92U235 + 0n1 ( 54Xe139 + 38Sr95 + 2 0n1 ; 92U235 + 0n1 ( 56Ba139 + 36Kr94 + 3 0n1; 92U235+ 0n1 ( 58Ce143 + 34Se90 + 3 0n1; 92U235 + 0n1 ( 52Te135 + 40Zr98 + 3 0n1. В каждом акте деления ядра урана - 235 высвобождается в среднем около 200 МэВ энергии. Она затрачивается на разлет ядер-осколков, нейтронов, а также на гамма - и бета - излучение.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ПОНЯТИЕ ОБ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ» з дисципліни «Основи ядерної фізики та радіаційна безпека»
