ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о ядерных реакциях из "Радиоактивные индикаторы в химии основы метода Издание 2" Ядерными реакциями называют превращения атомных ядер, обусловленные их взаимодействием с элементарными частицами, фотонами или друг с другом. [c.58] Ядерные реакции щироко используют для производства радиоактивных изотопов, а также в активационном анализе (см. гл. VI, 4, 1). В некоторых случаях осуществление ядерных реакций сопровождается высвобождением большой энергии, что находит применение в энергетических ядерных установках. [c.58] На практике ядерные реакции осуществляют, как правило, путем бомбардировки ядер, входящих в состав мищени, пучками более легких ядер, элементарных частиц или у-квантов. [c.58] Ядерные реакции записывают так же, как и обычные химические реакции в левой части уравнения ставят символы реагирующих частиц, в правой — символы образующихся продуктов. Около каждого символа указывают массовое число, а иногда, и заряд. Суммы зарядов и массовых чисел исходного ядра и вступающей с ним во взаимодействие частицы должны быть равны соответственно суммам зарядов и массовых чисел вновь образованного ядра и частиц, возникщих в результате ядерной реакции. [c.58] Следует подчеркнуть, что в случае ядерных реакций остаются постоянными суммы массовых чисел, но не суммы масс самих ядер, которые в процессе превращений изменяются (см. стр. 60). [c.58] По первой из них Резерфорд в 1919 г. осуществил искусственное превращение элементов по второй Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1934 г. впервые получили искусственный радиоактивный изотоп. [c.58] Пример 22. При облучении ядер быстрыми нейтронами в качестве одного-из продуктов реакции образуются а-частицы. Определим, ядра какого радиоактивного изотопа при этом возникают. [c.59] Энергетические эффекты ядерных реакций. Ядерные реакции, подобно химическим, сопровождаются выделением или поглощени- м энергии. Тепловой эффект ядерной реакции соответствует выраженной в энергетических единицах разности масс покоя продуктов, вст пающих в реакции и образующихся в результате реакции. Тепловые эффекты ядерных реакций на 5—6 порядков выше самых высоких тепловых эффектов химических реакций. Так, для превращения 1 г-ат в Ю по (а, р)-реакции требуется энергия, равная 2,74-10 кал (для сравнения укажем, что, например, при химическом взаимодействии азота с магнием на 1 г-атом азота выделяется 5,8-104гауг). [c.60] Если протекание ядерной реакции связано с выделением энергии, то она высвобождается в основном в форме кинетической энергии продуктов реакции (основную часть энергии уносит вылетающая частица, и небольшую часть получает ядро — это так называемая энергия отдачи ядра). [c.60] Пример 23. Определим энергию нейтронов ( п), образующихся при реакции Ве(а, я) 2С, принимая, что значения массы а-частицы (/пне), нейтрона (от ) иядер Ве(т ве) и С(т с,) соответственно равны от не =4,002603, т = = 1,008665, от ве=9,012185, отс = 12,000000. [c.60] Для большинства реакций ядер с заряженными частицами величина Ст.оф отрицательна. Такие реакции называют эндоэнергетиче-скими. Заряженным частицам для проникновения в ядро необходимо преодолеть кулоновский потенциальный барьер, величина которого, в особенности у ядер тяжелых элементов, довольно высока. Поэтому для осуществления реакции кинетическая энергия бомбардирующих частиц должна превышать некоторую минимальную величину, зависящую от высоты потенциального барьера (так называемый энергетический порог реакции). [c.60] Эффективное сечение. В отличие от химических реакций, при которых исходные вещества, взятые в эквивалентных количествах, реагируют практически нацело, ядерную реакцию вызывает лишь небольшая доля частиц из общего потока, пронизывающего бомбардируемую мишень. Это происходит прежде всего из-за малых размеров атомного ядра но сравнению с размерами всего атома, вследствие чего вероятность соударения бомбардирующей частицы и ядра, приводящего к ядерной реакции, крайне мала (при наиболее благоприятных условиях ядром захватывается не более одной частицы из 6—8 тыс.). Для количественной характеристики вероятности протекания ядерной реакции принято использовать величину эффективного сечения (а). Эффективное сечение имеет размерность площади (см частица). Этот способ выражения вероятности ядерных процессов связан с представлением, что вероятность захвата падающей частицы ядром пропорциональна площади поперечного сечения ядра-мишени. Если в плоскости сечения ядра, перпендикулярной потоку падающих частиц, выделить площадку величиной 0, то каждая частица, прошедшая через эту площадку, должна взаимодействовать с ядром. [c.61] Только для некоторых ядерных реакций величина эффективного сечения совпадает с геометрическим сечением ядра. Чаще связь о с размерами ядра более сложная кроме того, а зависит от энергии и природы бомбардирующих частиц. Тем не менее за единицу эффективного сечения приняли-величину, равную см 1 частиц (порядок которой соответствует геометрической площади поперечного сечения большинства ядер). Эта величина называется барном. Значения а известных в настоящее время ядерных процессов лежат в интервале от Ю-21 до 10 барн. [c.61] Как уже говорилось, одна и та же бомбардирующая частица может вызвать ядерные реакции различных типов. Сечение каждой из таких реакций зависит, и часто сложным образом, от энергии бомбардирующих частиц. Так, когда кинетическая энергия нейтронов, используемых в качестве бомбардирующих частиц, становится близкой к величине энергии одного из стационарных состояний составного ядра, сечение соответствующей ядерной реакции резко возрастает резонансное сечение ). [c.61] Сумму эффективных сечений различных ядерных процессов, происходящих при попадании частицы в ядро, часто называют полным сечением. [c.61] Вернуться к основной статье