Реакции нейтронного захвата

При использовании слабо обогащенных материалов гетерогенные систем1л более приемлемы (если не единственно возмол ны). В гомогенных системах, использующих природный уран в смеси с любым из известных замедлителей, единственным исключением из которых является тяжелая вода, не может быть обеспечена самоподдерж вающаяся цепная реакция, так как эти замедлители обладают большим сечением захвата нейтронов. Такие хорошие замедлители, как графит, бериллий (окись бериллия), обычная вода, требуют применения обогащенного ядерного горючего, а при работе на природном уране необходимо применение гетерогенной структуры. Блочное рас-нолол енне ядерного горючего обеспечивает лучшее использование имеющихся нейтронов, так как в этом случае улучшается возмон(ность поддержания ценной реакции. Нейтроны деления, возникающие в системе с энергией порядка нескольких мегаэлектронвольт, в результате упругих и неупругих столкновений с окружающими ядрами замедляются до тепловых скоросте . Если изобразить энергетическое распределение нейтронов как функцию энергии, то окажется, что основная масса нейтронов сосредоточена в сравнительно узком энергетическом интервале. Целесообразно ввести понятие средняя энергия нейтронов в реакторе . [c.18]

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]

Когда стабильный изотоп облучают потоком тепловых медленных) нейтронов, т. е. нейтронов, кинетическая энергия которых находится в тепловом равновесии с окружающей средой и, следовательно, имеющих среднюю кинетическую энергию 0,025 электрон-вольт (зе) при 25°, наиболее вероятным случаем является захват нейтрона. Если захват происходит, образуется возбужденное компаунд-ядро того же элемента, но с массовым числом на единицу больше. Оно быстро (обычно в течение примерно 10 сек) переходит из возбужденного состояния в основное при испускании одного или более 7-лучей радиационного захвата. Реакцию нейтронного захвата в общем случае можно написать в виде [c.243]

Реакции протонного захвата. Уже упоминавшиеся богатые протонами нуклиды (например, см. рис. 2.5), вообще говоря, не могут образоваться ни в з-, ни в г-процессах. Была выдвинута идея о существовании р-процесса [42], который похож на г-процесс, за исключением того, что поток нуклонов состоит преимущественно из протонов. р-Нуклид должен был бы рождаться в (р, 7)-реакциях с тяжелыми элементами, предварительно образовавшимися в з- и г-процессах. Однако в отличие от реакций нейтронного захвата проблема состоит в том, что быстрые протоны, вероятно, редки на большинстве стадий звездной эволюции, потому что для придания заряженным протонам высоких скоростей требуются весьма высокие энергии. Следовательно, в результате любых реакций р-типа мол<ет образоваться, видимо, лишь небольшое количество продуктов. Относительно высокая распространенность и низкие кулоновские барьеры, характерные для таких нуклидов, как 160, и т. д., означают, что они могут также быть важными ядрами-мишенями в р-процессе [320]. [c.49]

Радиационный захват и неупругое рассеяние — два других конкурирующих процесса с непроизводительной потерей нейтронов. Реакцию радиационного захвата (1.2) можно записать так [c.14]

СЕЧЕНИЕ АКТИВАЦИИ —величина, показывающая вероятность образования радиоактивных изотопов при взаимодействии ядерных частиц (нейтронов, протонов, а-частиц) с атомными ядрами. Обозначается буквой а. Практически наиболее важны реакции радиационного захвата нейтронов и соответствующая им величина — сечение захвата нейтронов эти реакции приводят к образованию радиоактивного изотопа элемента, массовое число которого на единицу больше, чем у изотопа, претерпевшего превращение. Во многих случаях при захвате нейтронов тем же самым изотопом наблюдается образование ядерных изомеров, отличающихся друг от друга периодами полураспада. [c.226]

Реакции, вызываемые захватом нейтронов, приводят к образованию а) изотопов того же элемента, из которого состоит мишень б) изотопов другого элемента в) продукта, который может быстро распадаться с образованием нового изотопа или оказаться делящимся веществом, как это описано в разд. 24.7. Приведем несколько примеров ядерных реакций различных типов [c.431]

Ядерные реакции деления хорошо поддаются управлению в ядерных реакторах (ранее называвшихся ядерными котлами ), где скорость образования нейтронов в цепной реакции управляется специальными замедлителями нейтронов, например графитом или тяжелой водой Нг снижающими высокую энергию нейтронов, либо поглотителями нейтронов типа кадмия или бора, вступающими в реакции с захватом нейтронов (рис. 24.10). Такие поглотители позволяют управлять скоростью образования нейтронов в цепной реакции деления и поддерживать скорость [c.436]

Одним из важнейших типов ядерных процессов, дающим возможность получения радиоактивных изотопов почти всех элементов, является реакция радиационного захвата нейтронов [31, 32]. Широкое использование этой реакции связано, прежде всего, с наличием мощных источников нейтронов (ядерных реакторов). [c.23]

Помимо активации в результате одиночного захвата нейтрона, в ряде случаев существенное значение имеет активация в результате двойного и многократного захвата нейтронов. При этом довольно часто сечения активации для реакций последовательного захвата нейтронов оказываются весьма большими. С помощью этих реакций могут быть получены не только радиоактивные изотопы обычных элементов, но и значительные количества трансурановых элементов [38]. [c.23]

При определении микроэлементов в нефтях, нефтепродуктах НАА в основном используется ядерная реакция радиоактивного захвата, которая происходит с тепловыми нейтронами реактора, где градиент потока нейтронов связан с общей неоднородностью нейтронного поля. В связи с этим при выполнении анализов возникает погрешность, связанная с неоднородностью тепловой составляющей потока нейтронов в рабочем канале реактора. Для учета данной погрешности использовали монитор потока нейтронов в виде алюминиевой проволоки диаметром 2 мм товарного сорта, располагая ее в центре по длине контейнера. Монитор потока нейтронов выбран на основании предварительного качественного анализа проволоки на однородность распределения примесей в ней. Для этого облучали 25 отрезков проволоки длиной 10 мм, взятых с разных ее участков, и проводили измерения наведенной активности радионуклидов с наименьшей погрешностью (большой статистикой счета, одинаковой геометрией измерения и т. д.). [c.111]

Облучение тепловыми нейтронами в реакторах становится ведущим методом активационного анализа. Кро.ме высокой чувствительности, это положение метода обусловлено рядом других факторов применимостью метода к определению большого числа элементов, протеканием под действием тепловых нейтронов только одной ядерной реакции радиационного захвата, высокой производительностью реакторов, так как одновременно можно облучать большое количество образцов. Немаловажное обстоятельство — широкое распространение исследовательских ядерных реакторов и создание реакторов, специально предназначенных для аналитических целей, например реактор небольшой мощности типа РГ-1. [c.7]

Одна из важнейших ядерных реакций, позволившая к настоящему времени получить радиоактивные изотопы у 72 элементов, является реакция радиационного захвата нейтронов [c.199]

ПОЛНОСТЬЮ свои теплотворные качества. Количество урана-235, естественно, уменьшается с (4-4,5)% до примерно (0,85-1)%, и в горючем накапливаются нуклиды с большим сечением реакции п7-захвата нейтронов, приводящей к их непроизводительной потере. Тем не менее, остающееся в извлекаемом из реактора горючем количество урана-235 достаточно велико — его относительное содержание в тонне отработанного топлива выше, чем в природной смеси изотопов. Поэтому отделение остаточного урана-235 и возвращение его в топливный цикл АЭС позволило бы уменьшить общее количество потребляемого на выработку 1 ГВт- сут. тепловой энергии природного урана. [c.438]

Наряду с этим реакция радиационного захвата нейтронов имеет и отрицательные особенности, ибо приводит к образованию изотопов тех же элементов, которые подвергались облучению. Следствием этого является значительное разбавление радиоактивных изотопов стабильными атомами. [c.242]

Постановка задачи. Проблема увеличения удельной активности препарата возникла в связи с расширением прикладного применения ядерной гамма-резонансной спектроскопии (ЯГР), в частности, при использовании гамма-резонанса на ядре Радионуклид получают путём облучения мишеней из олова в реакторе по реакции радиационного захвата тепловых нейтронов (п, 7) Первоначально получали [c.540]

Хорошо известно, что многие из первых искусственных химических элементов тяжелее урана были открыты в реакциях последовательного захвата нейтронов при длительных экспозициях на высокопоточных ядерных реакторах. И сегодня этот метод остаётся основным для получения изотопов элемен- [c.46]

Возникло понимание, что, поскольку число рождаемых в этой реакции нейтронов больше 1, этот процесс может развиваться по схеме цепной реакции, и при благоприятных условиях может приобрести характер взрыва. Действительно, от момента захвата нейтрона ядром до его деления проходит время порядка 10 секунды. Для деления 1 грамм-атома урана (235 г) нужно PS нейтронов. Если в одной ступени деления число нейтронов удваивается, то это число нейтронов возникнет через 10 секунды в 80-м поколении. За это время выделится энергия 2 10 эрг, что больше, чем получается при сгорании 700 тонн угля. К сожалению, именно возможность создания сверхбомбы, а отнюдь не перспектива мирного применения ядерной энергии послужила стимулом для интенсивных исследований физики атомного ядра в Западной Европе, США и СССР в середине XX века. [c.115]

Наличие мощных источников нейтронов (ядерные реакторы) делает возможным широкое использование реакции радиационного захвата нейтронов. К положительным особенностям этой реакции следует отнести [c.241]

Единственным известным в настоящее время методом отделения искусственных радиоактивных изотопов, получаемых по реакции (п, г), является метод Сцилларда — Чалмерса, использующий радиоактивную отдачу при эмиссии -квантов захвата [2—7]. Сущность этого метода заключается в следующем. При облучении стабильного элемента (в виде соединения) медленными нейтронами захват последних сопровождается выделением энергии связи нейтрона с ядром в виде -[-квантов захвата и химическими изменениями согласно следующей схеме [c.242]

При последовательном захвате нейтронов, как известно, первоначально образуются лишь более тяжелые изотопы того же элемента, т. е. растет массовое число. Лишь захват нейтрона самым тяжелым из устойчивых изотопов приводит к неустойчивому, перегруженному нейтронами ядру. Последнее претерпевает р-распад, т.е. испускает электрон, и переходит в ядро следующего элемента с атомным номером на единицу больше. Подобную цепь ядерных реакций путем нейтронного захвата, приводящую к образованию нового элемента, можно проследить на процессе превращения стронция, имеющего несколько устойчивых изотопов, в иттрий (V). Так, 5г , [c.16]

Основными процессами нейтронов с окружающей средой являются упругое, неупругое рассеяние, ядерные реакции и захват. Поскольку тип взаимодействия сильно зависит от энергии нейтронов, их подразделяют соответственно энергии на четыре группы [9] тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с окружающей средой (энергия их составляет приблизительно 0,025 эв при комнатной температуре) промежуточные нейтроны (с энергиями от 0,5 до 10 кэв) быстрые нейтроны (с энергией от 10 кэв до 10 Мэе) и релятивистские нейтроны (с энергией больше 10 Мэе ). [c.45]

Рис. 3.20, Ядерные реакции, при которых под действием интенсивного потока медленных нейтронов образуются тяжелые элементы. Реакции с захватом нейтронов сопровождаются 3-распадом. При каждом захвате нейтрона атомный вес возрастает на единицу (горизонтальные стрелки), при каждом р-распаде на единицу увеличивается атомный номер (вертикальные стрелки), а массовое число остается неизменным.

В основном низкоэнергетические тепловые и эпитермические нейтроны участвуют в экзоэргических реакциях нейтронного захвата (п, 7) [c.118]

Отношение Гп/Гю1 может быть рассчитано в рамках статистической теории при определённых предположениях о термодинамических свойствах нагретого ядра. Величина сгхп( х), характеризующая вероятность выживания продуктов испарения, резко уменьшается с ростом Ех (это равносильно увеличению числа каскадов испарения нейтронов). Ситуация усугубляется тем, что амплитуда оболочечной поправки, препятствующая делению ядра в основном состоянии, быстро уменьшается с увеличением энергии возбуждения ядра. Оба эти фактора ведут к экстремально малой вероятности выживания тяжёлых компаунд-ядер. По отношению к реакциям нейтронного захвата, ведущим к образованию актиноидов с сечением в десятки и сотни барн, сечение образования трансактиноидов в реакциях с тяжёлыми ионами составляет всего 10 -Ю барн и экспоненциально убывает при продвижении в область СТЭ. Однако, несмотря на столь низкие сечения, реакции с тяжёлыми ионами являются, по существу, единственным способом синтеза элементов с Z > 100. [c.47]

Далее, после распада 28Дс (6,13 ч), как промежуточного продукта по реакциям нейтронного захвата, получается и, с последующим нейтрон- [c.381]

Ас может быть получен по реакции нейтронного захвата и является материнским нуклидом для получения 223 Ra [c.384]

Первым открытым транснлутонисвым изотопом был получеш1ЫЙ по (а, и)-реакции в циклотроне при облучении плутония. Этот. же изотоп может быть получен в. макроколичествах в результате реакции нейтронного захвата Апл с после.дующим [З-распадом Ат , период полураспада которого 16 ч. Поскольку Ст " имеет сравнительно большой период полураспада [c.165]

Образование тяжелых элементов. 2.4.1. Реакции нейтронного захвата. Ядерные реакции, которые рассматривались до сих пор, касались образования ядер с массами, меньшими ядра л<елеза, и ядер элементов группы л<елеза. Ядра элементов группы л елеза, очевидно, образовались на заключительной стадии эволюции звезды, поэтому возникает вопрос как и когда возникли ядра с большими массами, чем у ядер элементов группы лселеза, т. е. так называемые тял<елые элементы Многие [c.45]

Более двадцати лет Мо получают и в Австралии. Ядерный реактор H1FAR мощностью 10 МВт расположен недалеко от г. Сиднея и является в Австралии единственным действующим реактором с 1958 года. Максимальная плотность нейтронного потока составляет 1 10 " нейтрон/(см с). Генераторы технеция-99т начали производить с конца 60-х годов из молибдена, полученного по реакции радиационного захвата Мо (п, 7) Мо. Но в начале 70-х начали получать молибден по реакции деления на имеющем обогащение 1,8%, а затем 2,2%. Это позволило удовлетворить собственные потребности в Мо и частично экспортировать его в страны Юго-Восточной Азии. Еженедельно в Австралии производят до 100 генераторов " "Тс. Последние четыре года отмечают стабильный рост продаж радионуклидов приблизительно на 12% в год. Общая стоимость продажи радионуклидов составляет 8,5 млн долларов США в год [23. [c.521]

По мере открытия новых ядерных реакций становилось очевидным, что явление, которое пытается описать закон радиоактивных смещений, гораздо шире, чем возможности нынешней формулировки закона. Последний не учитывает реакции испускания (захвата) нейтрона, 2р - и 2Р -распада, двухпротонные реакции испускания и захвата, спонтанное деление [c.103]

Расширение объектов исследования и все возрастающие требования современной промышленности к чистоте материалов и к комплексному использованию сырья привели к разработке новых, более точных, быстрых и высокочувствительных методов определения марганца. Наиболее существенным достижением в аналитической химии марганца явилось использование ней-троно-активационного метода. Благодаря высокому значению поперечного сечения реакции радиационного захвата тепловых нейтронов природным изотопом Мп, этот метод позволяет определять марганец из очень малых количеств исследуемых проб и без их разрушения. Это имеет принципиально важное значение при анализе уникальных проб космического происхождения, что способствует решению ряда важнейших космогонических проблем, таких как нуклеосинтез, ядерная эволюция вещества Солнечной системы, а также созданию геохимической модели земной коры и верхней мантип. Большой интерес представляют работы по нейтроно-активационному определению ничтожно малых количеств радиоактивного Мп, образующегося в метеоритах и породах лунной поверхности за счет ядерных взаимодействий с космическими лучами. Этот изотоп позволяет изучать вариации интенсивности космических лучей и солнечной активности за последние десять миллионов лет. [c.5]

Наибольшее распространение получил анализ при облучении тепловыми нейтронами. Достоинство анализа на тепловых нейтронах состоит в том, что при облучении большинства элементов периодической системы практически протекает только одна реакция радиационного захвата п, 7), в результате которой образуется радиоизотоп исходного элемента, что придает методу определенную универсальность. Сечения реакции (л,, 7) имеют часто высокие значения, что приводит к низкому пределу обнаружения элементов. Дополнительным благоприятным фактором явл 1ется наличие целого набора источников нейтронов, которые перекрывают широкий диапазон плотности потока тепловых нейтронов. Некоторые источники доступны отдельным аналитическим лабораториям и даже могут эксплуатироваться в полевых условиях (табл. 1.19). [c.81]

Захватывая нейтрон по реакции (п,7), ядро-мишень (в данном случае — изотопы плутония) увеличивает свою атомную массу на единицу, превращаясь в следующий изотоп того же элемента. Так продолжается до тех пор, пока очередь не дойдёт до такого изотопа, избыточное количество нейтронов в ядре которого определит энергетическую необходимость ядерного превращения путём /3-распада. При этом избыточный нейтрон превращается в протон и заряд ядра увеличивается на единицу — исходный химический элемент превращается в следующий. Это упрощённое описание даёт общее представление о схеме образования новых химических элементов при нейтронном облучении. В действительности ядерные характеристики изотопов ТУЭ определяют более широкую палитру конкурирующих ядерных превращений, среди которых можно назвать электронный захват (превращение протона ядра в нейтрон), различные изомерные переходы, а также характерные только для тяжёлых ядер а-распад и спонтанное деление. Важно отметить, что для того, чтобы пройти путь от 238рц 252(2 необходимо осуществить последовательность ядерных реакций, которая должна включать 14 нейтронных захватов. Чтобы провести этот процесс в разумное время и при этом накопить весовое количество целевых радионуклидов, необходимо обеспечить очень высокую плотность потока нейтронов в объёме облучаемого материала. Значения тепловых сечений и резонансных интегралов некоторых изотопов ТПЭ [4] приведены в табл. 9.1.2. [c.507]

Ядерные реакции, осуществляющиеся при взаимодействии многих изотопов с нейтронами (особенно медленными и тепловыми), могут быть источником примесных атомов. Реакции типов А (п, у) А"+, или А п, р) В или (в легких веществах) А" (п, а) В 7 могут при высоких нейтронных потоках (10 — нейтр/см -сек) обеспечить в веществах с большими эффективными сечениями уже за короткое время значительные концентрации чужеродных примесей, которые могут вызывать существенное изменение свойств. Например, использование в мощных реакторах бористой стали для изготовления регулирующих стержней оказалось (как показала практика в Советском Союзе) нежелательным из-за создействия реакции В п, а) на структуру. Вообще в реакторостроении желательно избегать использования веществ с большим сечением захвата нейтронов не только из-за потерь нейтронов и возбуждения высокой наведенной радиоактивности, но также из-за связанных с нейтронным захватом и последующим радиоактивным распадом изменений кристал- [c.220]

Среди других химич. последствий ядерных превращений надо назвать также возникновение множества горячих атомов, способных инициировать многие химич. реакции, в т. ч. п сильно эндотермические плп требующие значительно энергип активации. Широкому исследованию подвергаются происходящие прп участии таких горячих атомов процессы в твердых телах и жидкостях, обусловленные распадом вводимых в их состав радиоактивных атомов или ядерными реакциями вроде захвата нейтронов. При этом подразделяются такие изменения свойств вещества, к-рые являются обратимыми или необратимыми (соответственно говорят об отжиге плп удержании химич. эффектов ядерных превращений). Реакции с участием радиоактивных горячих атомов пспользуются для получения меченых хпмич. соединений, находящих себе прпменение в разных областях науки, техники и медицины. Еще б олее существенный практич. интерес может приобрести осуществление эндотермич. химич. реакций в треках наиболее спльно ионизпрующих ядерных частиц — осколков деления. Такие [c.537]