Взаимодействие нейтронов

Рис. 26. Зависимость полных эффективных сечений взаимодействия нейтронов с различными веществами от энергии нейтронов

Рис. 7.11. Сечение взаимодействия нейтронов с разными веществами

Ядро обладает рядом энергетических уровней. Пусть — энергетический уровень, наиболее близкий к энергии Е тепловых нейтронов. В результате взаимодействия нейтрона с ядром возможно образование составного ядра, сопровождающееся ядерными реакциями. Нас интересует резонансное поглощение нейтрона и его реэмиссия без изменения энергии (упругое рассеяние). Поэтому наряду с рассмотренным выше потенциальным рассеянием следует учесть возможность резонансного рассеяния, сечение которого описывается формулой Брейта — Вигнера [c.80]

Эти функции позволяют проектировать систему охлаждения реактора. Если известна плотность нейтронов в каждой точке реактора, то можно вычислить вероятности всех процессов взаимодействия нейтронов с ядром. Это позволяет рассчитать процесс выгорания ядерного горючего и образования новых делящихся изотопов, интенсивность излучения и поток нейтронов вне реактора. Последний фактор определяет требования к защите и позволяет рассчитать интенсивность нейтронных пучков для использования в исследовательских целях. К этой группе задач относится также определение схемы загрузки горючего, обеспечивающей пространственно однородное энерговыделение по всему объему реактора. За исключением случаев сравнительно простой геометрии активной зоны, проблемы неравномерной загрузки горючего можно решать только численными методами. [c.20]

Если взаимодействие нейтрон — нейтрон отсутствует и если предположить, что наличие точечного источника в среде не меняет ее диффузионных свойств в непосредственной близости от источника, то распределение нейтронного потока от одного источника не будет испытывать влияния другого источника. Следовательно, суммарный поток б точке г определяется суммой потоков от каждого из них [c.131]

Исследования показывают, что взаимодействие нейтрона с веществом может привести не только к рассеянию, но и к захвату его ядром и образованию промежуточного ядра с последующим испусканием нейтрона. Какой из этих процессов преобладает, зависит от энергии падающего нейтрона и свойств ядра. [c.38]

Методы, основанные на ядерных реакциях—радиоактивационный, или (его главная часть)—нейтронно-активационный метод анализа. Нейтронно-активационный метод возник после открытия атомной энергии и создания действующих атомных реакторов. Принцип метода заключается в следующем. Анализируемый материал подвергают действию нейтронного излучения в атомном реакторе или посредством нейтронного генератора. При взаимодействии нейтронов с ядрами элементов происходят ядерные реакции и образуются радиоактивные изотопы всех элементов, входящих в состав пробы. Затем пробу переводят в раствор и разделяют элементы химическими методами. Завершающим этапом определения является измерение интенсивности радиоактивного излучения каждого элемента пробы. [c.32]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ЯДРАМИ [c.24]

В качестве первого шага в определении вероятностей взаимодействия нейтрона с ядром рассмотрим следующую задачу. Пусть нейтронов, [c.26]

Радионуклиды, образующиеся при взаимодействии нейтронов с окружающей средой (атмосферой, гидросферой, литосферой). [c.311]

Если это равенство сравнить с выражением (2.2), то можно получить одну из основных вероятностных функций для взаимодействий нейтрона с ядрами — вероятность того, что нейтрон избежит столкновения на длине х [c.26]

Параметр следует вычислять, исходя из свойств этой г-й среды и используя известные величины сг ) и плотности N из равенства (2.44). Далее эти воображаемые среды соединим и получим в результате смесь. Затем предположим, что столкновения с различными изотопами есть события независимые, так что наличие другого изотопа никаким образом не влияет на взаимодействие нейтрона с данным изотопом. Тогда для смеси вероятность того, что данный нейтрон пройдет расстояние х, не претерпев столкновения с ядром типа I, определяется выражением 1—Е (х). Если нейтрон прошел в смеси расстояние х без столкновений, то и в среде из любого сорта ядер он должен избежать столкновения. Таким образом, суммарная вероятность — это некоторая функция представляющая собой вероятность того, что [c.36]

Физической основой нейтронной радиографии является зависимость сечения взаимодействия излучения с веществом от характеристик вещества и прежде всего от его атомного номера и массового числа. В отличие, например, от рентгеновского и у-излучений эта зависимость для нейтронов (преимущественно низких энергий) выражена более сильно и имеет до некоторой степени противоположный характер (рис. 25). В связи с тем что эффективные сечения взаимодействия нейтронов с ядрами веществ увеличиваются с понижением энергии нейтронов (рис. 26), в радиационной дефектоскопии нашли преимущественное использование тепловые и надтепловые нейтроны. Из анализа кривых следует, что нейтроны вполне целесообразно использовать при дефектоскопии таких веществ, как марганец, бор, кадмий, водород и др. В этих веществах наблюдается резкое изменение в зависимости от энергии, что позволяет хорошо выявлять дефекты. [c.79]

Сечение (вероятность взаимодействия нейтронов с ядрами) и тип ядерной реакции зависят от энергии нейтронов. Сечение измеряется в (см ) и по порядку величины близко к площади поперечного сечения атомного ядра см . Его размерность следует из [c.6]

Взаимодействие нейтрона низкой энергии < 10 эВ с ядром с массовым числом А, как правило, приводит к образованию составного возбужденного ядра с массовым числом А + 1 и последующему снятию возбуждения испусканием гамма-кванта. Эта реакция называется реакцией радиационного захвата и обозначается (п,у), ее сечение при Е < 0,5 эВ обычно обратно пропорционально скорости нейтрона а ,у = l/v . При Е > 0,5 эВ характерной особенностью зависимости сечения а от энергии нейтронов является появление резонансов, которые обусловлены наличием у составного ядра, как у любой квантовой системы, определенных энергетических уровней. Когда энергия возбуждения (сумма кинетической энергии нейтрона и его энергия связи в составном ядре) очень близка или равна энергетическому уровню составного ядра, то сечение захвата значительно возрастает (резонансный захват). Поскольку таких энергетических уровней у некоторых ядер много, то суммарное сечение захвата у таких ядер в резонансной области энергий нейтронов велико. [c.6]

Для более детальной характеристики взаимодействия нейтронов с ядром вводят понятие дифференциального сечения рассеяния da, определяемого как количество нейтронов, рассеянных внутри телесного угла dQ. Дифференциальное сечение зависит от угла рассеяния. Действительно, если на покоящееся ядро направить пучок нейтронов, то в зависимости от того, на каком прицельном расстоянии ) от ядра они пролетают, угол их рассеяния будет неодинаков. Некоторые налетающие нейтроны рассеиваются под углом, близким к 180 , другие — под очень малыми углами. [c.38]

Нейтронная радиография [1] основана на облучении контролируемого объекта нейтронами и регистрации интенсивности прошедшего излучения. Взаимодействие нейтронов с веществом в значительно большей степени зависит от химического состава контролируемого объекта и знергии нейтрона (см. 7.5), что определяет перспективы такого контроля. Принципиально важное значение нейтронной радиографии состоит в возможности раздельного контроля химических компонентов материала. Например, с использованием обычных методов невозможно даже обнаружить наличие легких или органических материалов на стали при близких толщинах, а нейтронная радиография позволяет вести контроль деталей размером около 1 мм из органических материалов сквозь слои металлов толщиной в сантиметры. Это открывает широкие и разнообразные области применения нейтронных методов для неразрушающего контроля сложных многослойных изделий. [c.338]

Еще одним видом непроизводительных реакций является упругое рассеяние. При упругом рассеянии падающий нейтрон после столкновения с ядром-мишенью имеет иную кинетическую энергию, чем перед столкновением. Однако кинетическая общая энергия частиц перед столкновением и после него одинакова. По феноменологической точке зрения взаимодействие нейтрона с ядром при упругом рассеянии имеет черты как реакции захвата , так и реакции типа отклонения (defle tion). [c.15]

Ядерная (атомная) энергия — это часть энергии связи в ядрах атомов, высвобождающаяся прп таких превращениях сверх-тяжелых или сверхлегких элементов, в результате которых образуются изотопы средни.х элементов. Высвобождение энергии сопровождается потерей массы, эквивалентной потере высвобождающейся энергии эта энергия высвобождается в результате преобразования массы покоя в энергию. Помимо целого ряда других реакций, в реакторах прежде всего происходит взаимодействие нейтронов с ядрами атомов. Однако в реакцию с ядрами особенно легко вступают нейтроны, движущиеся с определенной скоростью, неодинаковой в различных случаях и получившей наименование резонансной. При этой скорости эффективное сечение ядра максимально. (Под эффективным [c.547]

Радионуклиды, образующиеся при взаимодействии нейтронов с конструкционными материалами бомбы и непрореагировавшим адер-ным горючим. [c.311]

Эффективные сечения рассеяния нейтронов на атомных ядрах определяются ядерными силами и зависят от свойств ядер и энергии относительного движения нейтрона и ядра. Точное вычисление эффективных сечений рассеяния в настоящее время невыполнимо из-за плохого знания волновых функций, определяющих основное и возбужденные состояния атомных ядер, и больших математических трудностей. Приходится прибегать к некоторым упрощениям. Одно из таких упрощений базируется на малом радиусе ( 10 см) действия ядерных сил. Область взаимодействия нейтрона с ядром практически совпадает с объемом ядра. Если обозначить наименьший радиус, при котором еще не проявляются ядерные силы, буквой R, то при энергии относительного движения n k / 2 i), соответствующей неравенству kR< , в рассеянии участвуют только s-волны (/ = 0). Неравенство kR -С 1 выполняется в сравнительно широком интервале энергий (О—5 МэВ). Нейтроны таких энергий называют медленными нейтронами. [c.569]

При взаимодействии нейтронов с веществами, формирующими атмосферу, наибольшее значение имеют реакции, протекающие на ядрах азота и аргона с образованием радиоактивного изотопа аргона-41 и углерода-14. В воздухе в период испьгганий ядерного и термоядерного оружия образовалось 220 ПБк углерода-14 (природное образование-1 ПБк). [c.312]

Физическая природа взаимодействия нейтронов и протонов в ядрах атомов до сих пор полностью не выяснена. Однако известно, что это очень сильное взаимодействие. По этой причине можно с достаточной строгостью считать ядро весьма компактным образованием и характеризовать его определенным линейным [c.165]

НЕЙТРОНОГРАФИЯ — метод изучения структуры молекул, кристаллов, жидкостей с помощью дифракции (рассеивания) нейтронов имеет много общего с рентгегюграфией. Дифракция нейтронов — типичное оптическое явление, аналогичное дифракции рентгеновских лучей, в котором ярко проявляются волновые свойства нейтрона. Для нейтронографических исследований требуются пучки тепловых нейтронов высокой интенсивности. Поэтому Н. начала развиваться лишь после строительства ядерных реакторов. Для исследования структуры вещества узкий направленный пучок тепловых нейтронов из реактора падает на монокристалл. Отражение нейтронных волн от кристаллической поверхности происходит в результате взаимодействия нейтронов с ядрами кристалла. Чтобы определить структуру кристалла, надо измерить углы, под которыми наблюдаются отражения первого порядка и интенсивность его. Н. имеет ряд преимуществ по сра-внлшю с рентгенографией благодаря зк1 чительному расширениво числа объектов исследования. [c.172]

В дальпе1шгем под общим понятием <(Сто.лкновение будем иметь в виду перечисленные взаимодействия нейтрона с ядрами. Когда речь идет о вероят-1шсти ядерного столкновения, иод этим подразумевается любой из четырех процессов захват, деление, упругое рассеяние и неупругое рассеяние. [c.25]

Более двух десятилетий назад была показана возможность создания технических средств поиска на основе ядерно-физического метода, в основе которого лежит процесс регистрации вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия нейтронов (например, от изотопа калифорний-252 или малогабаритного генератора) с ядрами атомов ВВ. Однако использование таких технических средств ограничено проблемами обеспечения безопасности оператора и низкими темпами поиска. В настоящее время этот метод находится в лабораторной стадии исследований. [c.653]

При щип действия установок для нейтронографического анализа в общих чертах сводится к следующему (рис. 51). Пучок нейтронов, источником которых является атомный реактор, проходит биологическую защиту / и по трубе кадмиевого коллиматора попадает на монохроматизирующий кристалл 2 (например, меди, свинца и т. д.), помещенный в защитную камеру 3 из боризоваиного парафина и свинца. Монохроматизированный пучок нейтронов попадает на образец 5 обычно в виде порошка в тонкой алюминиевой оболочке, слабо поглощающей нейтроны, и после отражения регистрируется счетчиком нейтронов 6. На пути луча перед образцом помещается контрольный счетчик 4. Вследствие того что нейтроны не действуют на фотопластинку, их регистрация проводится по сложной схеме, которая основана на фиксации вторичных электронов, возникающих при взаимодействии нейтронов с определенными веществами. Так, например, рассеянные образцом нейтроны могут бомбардировать двухслойный экран, состоящий из пластинки индия и обычной фотонластпнки. Нейтроны выбивают из индия электроны, и последние экспонируют фотопластинку, фиксируя на ней дифракционную картину, создаваемую нейтронами. [c.107]

Реакция (1.1) взаимодействия нейтрона с ядром заканчивается, когда промежуточное ядро переходит в одно из возмо, ных устойчивых состояний, испуская энергию возбуждения, нанример в форме -злектромагнитного излучения (у-лучей), т. е. [c.8]

Упругое соударение нейтронов с тян<елыми ядрами горючего вызывает лишь небольшие изменения кинетической энергии нейтронов. Поэтому реакции упругого рассеяния представляют большой интерес лишь при рассмотрении взаимодействия нейтронов с нетопливными компонентами реактора. Таким образом, две обобщенные характеристики — относительная вероятность реакции с делением в реакциях, связанных с захватом нейтрона, и число нейтронов, приходящихся на одно деление,— определяют достоинства и пригодность делящегося материала для использования его в качестве горючего. [c.15]

К рассеянню относятся все те взаимодействия нейтрона с ядром, л результате которых обра. уются нейтрон п ядро, отличающиеся от первонача. ь-ного только энергией (кипeтIlчe кoii или внутренней). Рассеяние бывает двух видов [c.25]

Методы измерения сечений отдельных нейтронных реакций значительно более сложны и здесь не обсуждаются. Сечения для тепловых нейтронов обычно относят к сечениям взаимодействия нейтронов, кинетическая энергия которых соответствует равновесной температуре материала. Обычно эта температура принимается равной 20° С (0,025 эв). Соответствующая скорость нейтронов составляет 2200 м1сек. Поперечные сечения поглощения, упругого рассеяния и деления в тепловой области для некоторых материалов реактора приведены в табл. 2.2 [10]. В ней также приводится плотность материалов при температ/ре 20° С. [c.35]

Спектр нейтронов в реакторе определяется всеми тремя типами реакций взаимодействия нейтронов с веществом. Однако средняя энергия нейтронов, роледающнхся в реакторе, определяется реакциями деления. Детальная же форма спектра обусловлена процессами рассеяния и поглощения. Наибольшее влияние оказывает рассеяние, которое главным образом и определяет общую форму спектра. Влияние поглощения на спектр до некоторой степени вторично и в большинстве реакторов приводит лишь к искажению спектра, полученного в результате рассеяния. [c.48]

Взаимодействие нейтрона, имеющего магнитный момент, с магнитным моментом атомов и кристаллической решетки позволяет с помощью нейтронографии исследовать магнитные структуры веществ и их и.эменение в зависимости от температуры, поскольку, например, рассеяние нейтроно ферромагнитными веществами резко отличается от рассеяния парамагнитными, а также 11зучать наличие доменов — областей с определенным расположением магнитных моментов, поскольку наличие доменов вызывает рассеяние нер тронов под малыми углами. [c.107]

В 1940 г. Мак-Миллан и Эйблсон [541] обнаружили взаимодействие нейтронов с ядрами главного изотопа урана — ведущее к образованию первого трансуранового элемента — нептуния. Впоследствии в результате разнообразных ядерных реакций были получены и другие представители актинидного ряда с атомными номерами более 93, кончая лауренсием — юзЬ у. [c.7]

Кроме радиоактивных продуктов деления урана или плутония в глобальных радиоактивных выпадениях могут присутствовать радиоактивные изотопы, возникающие в результате взаимодействия нейтронов, образующихся при ядерном взрыве, с атомами элементов заряда, конструкций и элементов, содержащихся в воздухе, почве, породах. Вследствие взаимодействия нейтронов с элементами заряда образуется нептуний-239, а при термоядерном взрыве — тритий и уран-237. При взаимодействии нейтронов с консфуктивными элементами устройства образуются кобальт-60, кобальт-57, вольфрам-185, вольфрам-181, вольфрам-187, рений-188 и родий-102. При взаимодействии с компонентами воздуха образуются аргон-41, углерод-14 и тритий. При взаимодействии с почвой активируются алюминий, кремний, натрий, марганец, железо, кобальт и другие элементы (табл. 8). [c.33]

В зависимости от решаемой задачи поток нейтронов получают от маломощных радиоизотопных источников [2] или устройств типа ядерных реакторов [1]. В последнем случае образуются потоки большой интенсивности, которые формируют в нужном направлении коллиматором, уменьшающим также размеры эффективного фокального пятна. Нейтроны необходимых энергий выделяются с помощью металлических фильтров. Нейтронное излучение регистрируется также, как другие виды, на фотопленку с помощью экранов — преобразователей потока нейтронов в излучение, к которому она чувствительна, или способом переноса, когда изображение получают на листе из специального материала, актийируе-мого нейтронами, а затем снимается авторадиограмма с зтого листа. В зтом случае лист — промежуточный носитель информации — вынимается из зоны контроля, что устраняет влияние помех, например, в виде гамма-квантов, сопровождающих обычно нейтронное излучение. Ввиду сильного взаимодействия нейтронов с водородосодержащими материалами и другими элементами с малыми номерами (см. 7.5) при организации нейтронного радиографиро-вания следует обращать особое внимание на используемое оборудование, приспособления и тщательно вести подготовку к радио-графированию. Держатели, кассеты, маркировочные знаки и т. п. [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология