Ядерные реакции под действием нейтронов

Ядерные реакции, вызываемые нейтронами. Особый интерес представляют ядерные реакции, протекающие при бомбардировке нейтронами. Действительно, нейтрон не имеет электрического заряда и, следовательно, может приближаться к атомным ядрам на расстояния, достаточные для проявления действия ядерных [c.38]

Нейтроны и тяжелые частицы, по-видимому, влияют на каталитические свойства кристаллических тел главным образом в результате с.мещений атомных ядер из узлов решетки, а также в некоторых случаях, возможно, в результате ядерных реакций, вызываемых нейтронами. В этих случаях образование новых элементов может приводить к нарушениям в решетке кристалла и возникновению примесных центров каталитической активности. Такого рода изменения, очевидно, не будут обратимыми. Однако изменения свойств катализатора под действием температуры и самой каталитической реакции, по-видимому, в большинстве случаев способны элиминировать эти эффекты. [c.345]

К ядерным горючим относятся такие вещества, для которых возможны цепные ядерные реакции с нейтронами. К таким веществам относятся единственный естественный изотоп—уран-235 и искусственные изотопы—плутоний-239, получаемый из урана-238, и уран-233, получаемый из тория-232. Чтобы началась цепная реакция, нужно лишь собрать в ограниченном объеме количество ядерного горючего, превосходящее некоторый минимум. Первый нейтрон, инициирующий реакцию, получить нетрудно так как благодаря космическому излучению в атмосфере всегда имеется незначительное количество нейтронов. Кроме того, надо иметь в виду явление так называемого спонтанного деления (происходящего под действием внутренних сил, самопроизвольного), открытое советскими исследователями Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком. Оказывается, что изредка деление ядра урана-235 может происходить и без захвата нейтрона. Наконец, источником первичных нейтронов может служить радиево-бериллиевая смесь. [c.244]

Основными элементами большинства реакторов являются горючее и замедлитель нейтронов, составляющие активную зону (зону ядерной реакции), поглотитель нейтронов (регулирующий коэффициент размножения), отражатель нейтронов и защитное устройство, предохраняющее окружающую среду и обслуживающий персонал от действия потока нейтронов и у-излучения, выделяющегося при ядерных превращениях в реакторах. [c.249]

Не обладая электрическим зарядом, нейтроны не оказывают никакого действия на электроны атомов, в соседстве с которыми движутся, и поэтому не ионизируют газы (или вообще вещества), через которые они проходят. Поэтому нейтроны не оставляют видимых следов в камере Вильсона. Они теряют свою энергию либо при упругих столкновениях с ядрами других атомов, либо проникая в ядра и вызывая ядерную реакцию. Если нейтроны обладают достаточно большой начальной скоростью, они могут проникнуть через листы свинца толщиной до 0,5 м, ибо, как известно (стр. 66), расстояния между ядрами даже в твердом материале очень велики. [c.767]

Ядерные реакции с нейтронами наиболее многочисленны. Исследовано действие нейтронов почти на все элементы периодической системы. Это объясняется тем, что нейтрон не имеет электрического заряда и поэтому при взаимодействии с ядром не испытывает кулоновских сил отталкивания со стороны ядра. Наблюдались (п, а)-, (п, р)-, [п, 2п)- и (п, 7)-реакции. Приведем некоторые из этих реакций [c.67]

Радиоактивный изотоп С используют в качестве археологических часов , В атмосфере под действием нейтронов космических лучей происходит ядерная реакция [c.366]

Первая ядерная реакция, которую применили для получения энергии, представляет собой реакцию деления ядра 92 и под действием проникающего в ядро нейтрона. При этом образуются два новых ядра — осколка близкой массы, испускается несколько нейтронов (так называемые вторичные нейтроны) и освобождается огромная энергия при распаде 1 г 92 выделяется 7,5 10 кДж, т. е. больше, чем при сгорании 2 т каменного угля. Вторичные нейтроны могут захватываться другими ядрами и, и свою очередь, вызывать их деление. Таким образом, число отдельных актов распада прогрессивно увеличивается, возникает цепная реакция деления ядер урана. [c.95]

Изотопы находят широкое применение в научных исследованиях, где они используются как меченые атомы для выяснения механизма химических и, в частности, биохимических, процессов. Для этих целей необходимы значительные количества изотопов. Стабильные изотопы получают выделением из природных элементов, а радиоактивные в большинстве случаев с помощью ядерных реакций, которые осуществляются искусственно в результате действия на подходящие элементы нейтронного излучения ядерных реакторов или мощных потоков частиц с высокими энергиями, например дейтронов (ядер дейтерия й), создаваемых ускорителями. Один и тот же изотоп можно получить различными путями. Так, например, для получения радиоактивных изотопов водорода, углерода, фосфора и серы, наиболее широко используемых в практике биологических исследований, осуществляются следующие ядерные реакции [c.26]

Обычные методы анализа недостаточно чувствительны для обнаружения следовых количеств примесей в веществах. При проведении анализа этими методами часто сталкиваются с проблемой холостых определений (разд. 8.3). Для определения следовых количеств примесей в веществе целесообразно применять метод активационного анализа, обладающий высокой чувствительностью. Этот метод основан на превращении определяемых примесей при помощи ядерных реакций в радиоактивные нуклиды с последующим количественным определением их активности. Из множества ядерных реакций для проведения активационного анализа практически пригодны только реакции с участием нейтронов, протонов, дейтронов, тритонов, а-частиц й фотонов. Для объяснения сущности метода допустим, что речь идет об однородном веществе, содержащем реакционноспособные ядра и в течение определенного промежутка времени подвергающемся действию потока нейтронов или заряженных частиц. Число образовавшихся радиоактивных нуклидов М пропорционально потоку нейтронов Ф, числу реакционноспособных ядер N и эффективному сечению захвата о ядерной реакции [c.309]

Наиболее важной частицей, применяемой для активации, является нейтрон, который захватывается определяемым веществом в ходе (л, у)-реакций. Как видно из рис. 6.4, при нейтронной активации эффективное сечение захвата ядерной реакции в значительной степени зависит от энергии нейтронов. При использовании медленных нейтронов (энергии до 100 эВ) сечение захвата нейтронов ядрами большинства элементов пропорционально l/t), т. е. уменьшается с возрастанием скорости нейтронов. Однако при вполне определенных энергиях нейтронов возникают так называемые резонансные состояния, при которых а может принимать большие значения. При применении быстрых нейтронов (энергии более 3 МэВ) сечение активации практически постоянно. В общем для протекания (п, р)-и (п, а)-реакций необходимо применять нейтроны, обладающие высокой энергией. Однако некоторые реакции вследствие большой экзотермичности протекают при действии медленных нейтронов [c.310]

Ядерные реакции различают по воздействующему излучению и испусканию, сопровождающему излучение. Ядерные реакции под действием а-частиц с последующим испусканием протонов обозначаются (а, р), а с последующим испусканием нейтронов — (а, о )- [c.21]

Глубокие химические изменения происходят в полимерах при действии радиационных излучений независимо от вида энергий (рентгеновские, лу-чи, быстрые и медленные нейтроны, быстрые электроны, а-частицы, протоны, другие продукты ядерных реакций), Энергия этих излучений порядка 9—10 эВ и более, тогда как энергия химических связей в полимерах порядка 2,5—4 эВ, Поэтому такие излучения способны вызвать разрыв связей в цепи, но он не всегда имеет место вследствие перераспределения и рассеяния (диссипации) энергии. При облучении, например, полиэтилена лишь 57о поглощенной энергии идет на развитие химических реакций, а 95% рассеивается в виде теплоты. [c.244]

Вокруг ядра имеется мощный электрический (кулоновский) барьер, который препятствует положительно заряженным частицам (протонам, дейтронам и др.) проникать в сферу действия ядерных сил. Например, для того чтобы протон мог проникнуть в ядро атома свинца, х)н должен обладать энергией не ниже 10 Мэе. Вот почему ядерные реакции с незаряженными частицами (нейтронами) вообще осуществляются легче, чем с заряженными. [c.373]

Очень важна ядерная реакция типа (п, р), протекающая в атмосфере Земли между азотом и нейтронами, постоянно образующимися под действием космических лучей, 7 ( р)в С. Таким путем из стабильного изотопа азота получается радиоактивный изотоп углерода б С. Период его полураспада около 5 тыс. лет. Все живые организмы растения, которые поглощают СО2 из атмосферы, и животные, которые питаются этими растениями, содержат один атом радиоактивного изотопа б С примерно на триллион атомов стабильного изотопа 6 . Современные методы измерения позволяют обнаруживать такие чрезвычайно малые количества изотопа б С. Зная его долю в органическом веществе и период полураспада, можно определять возраст различных древних органических остатков, например свайных сооружений доисторического человека, воЗраст зерен, найденных в египетских пирамидах и т. д. [c.219]

Предметом ядерной химии являются реакции, в которых происходит превращение элементов, т. е. изменение ядер их атомов. Самопроизвольный распад радиоактивных атомов, рассмотренный выше, представляет собой ядерную реакцию, в которой исходным является одно ядро. Известны и другие реакции, в которых с ядром реагируют протон р, дейтрон (ядро атома дейтерия Н) й, альфа-частица а, нейтрон п или фотон у (обычно гамма-лучи). Удалось вызвать атомные превращения и под действием очень быстрых электронов. Вместо а-частиц (ядер Не) иногда используют ядра более легкого изотопа гелия Не. В последнее время все шире применяют для бомбардировки атомных ядер ускоренные ядра более тяжелых элементов вплоть до неона. [c.581]

Некоторые из таких реакций нашли применение в ядерной энергетике. Одна из них — реакция деления урана под действием нейтронов. Важным условием практического использования этого процесса является освобождение в нем избыточных нейтронов, которые инициируют деление новых ядер. На рис. 19.4 приведена схема одного из возможных путей протекания реакции деления. Вообще же среди осколков, на которые делится ядро обна- [c.586]

Уран. Элемент № 92 — уран и — является последним радиоактивным элементом, который встречается в природе. Все остальные так называемые трансурановые элементы, получены искусственно. В силу того, что уран является наиболее распространенным ядерным горючим, его физические и химические свойства изучены наиболее подробно. Изотопы (7 1д=4,5-10 лет) и (8,5-10 лет) являются родоначальниками двух естественных радиоактивных рядов, а (1,6-10 лет) входит в радиоактивный ряд нептуния. Особая роль урана в развитии науки о радиоактивности состоит в том, что само явление радиоактивности было впервые обнаружено именно в минералах урана. Кроме того, уран — это первый элемент, для которого была обнаружена цепная реакция деления под действием нейтронов (1939) . [c.437]

Долгое время считали, что атомы построены только из протонов и электронов. В 1920 г. Резерфорд предположил существование нейтральной частицы с массой, близкой к массе протона однако эта частица была обнаружена Чедвиком лишь в 1932 г. Чедвик показал, что при бомбардировке некоторых легких элементов, например бериллия или бора, а-частицами — атомами ионизированного Не " — возникает излучение, представляющее собой поток частиц, не имеющих электрического заряда (т. е. не отклоняющихся в магнитном или электрическом поле) масса такой частицы лишь немногим превышает массу протона. Поскольку нейтрон не заряжен, он может приближаться к другим частицам, не подвергаясь действию электростатических сил этим легко можно объяснить его проникающую способность, которая очень важна для ядерных реакций. [c.15]

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]

При действии а-частиц на Mg образуется неустойчивый изотоп другого элемента и нейтрон. Составить уравнение этой ядерной реакции. [c.101]

Ядерные реакции имеют большое практическое значение. Так, работа ядерных энергетических установок основана па использовании энергии, выделяющейся при делении ядер атомов некоторых элементов, например изотопа урана под действием нейтронов. [c.46]

Медленные нейтроны регистрируют монокристаллами галогенидов лития, активированными Т1 и другими элементами. В этом случае при действии нейтронов идет ядерная реакция 6Li(raa)3H. Поперечное сечение захвата нейтронов у Li равно 900.10"см . [c.166]

Нейтроны действуют практически на все химические элементы с образованием радиоактивных изотопов, большинство из которьк имеет малые периоды полураспада и не накапливается в земной коре. Однако некоторые радиоактивные изотопы находятся в земной коре Ик енно благодаря ядерным реакциям химических элементов с нейтронами. Так, из дейтерия и лития образуется тритий. Из урана-238— плутоний-239 с периодом полураспада, Т д 2,4 10 лет [c.310]

Использование как ядерного горючего основано на том, что при соударении его ядра с медленным тепловым нейтроном образуется новое ядро неустойчивое и самопроизвольно сразу же распадающееся на два больших фрагмента, состоящих из ядер 8г, и др., а также нескольких новых нейтронов, сразу же вступающих в новые ядерные реакции с новыми ядрами Так возникает разветвленная ядерная реакция, в результате которой выделяется 2 10 Дж/моль тепловой энергии, что в 2,5 10 раз превышает количество энергии, выделяющейся при сгорании такой же массы угля. Такой процесс реализуется в атомной бомбе. Для спокойного протекания той же ядерной реакции в атомном реакторе используются поглотители нейтронов в виде стержней из металлов с большим сечением захвата нейтронов, например кадмия, и замедлители нейтронов в виде графитовых блоков или тяжелой воды ВзО. Помимо самопроизвольному распаду под действием тепловых нейтронов способен подвергаться также трансурановый изотоп плутония который получают в значительных количествах в атомных реакторах. В настоящее время используется для производства ядерного оружия. [c.193]

Для элементов, которые нельзя или затруднительно определить путем активации тепловыми нейтронами, используют быстрые нейтроны, поскольку разнообразие ядерных реакций, протекающих под действием нейтронов с энергией более 14 МэВ, позволяет подобрать подходящие условия для получения информации практически о любом элементе (табл. 9.2 и 9.3). Сечения реакций п,р) и (и, а) имеют более высокие значения для легких атомов, и, как правило, не превышают десятых долей барна. Сечения реакций п,2п) растут с повышением атомного номера и для элементов с атомным номером выше 50 обычно составляют 1-2 барна. В таблице 9.2 приведены достигнутые пределы определения ряда элементов при облучении проб нейтронами с энергией 14,5 МэВ. Более полная и подробная информация о параметрах ядерных реакций и характеристика радионуклидов, образующихся под действием 14,5 МэВ и тепловых нейтронов, представлена в таблицах 9.3 и 9.4 соответственно. [c.6]

Ускорители заряженных частиц. Для получения нейтронов используют ядерные реакции под действием заряженных частиц (обычно дейтронов, протонов и а-частиц), а также фотонейтронные реакции под действием тормозного (рентгеновского) излучения. Эффективное сечение таких реакций зависит от энергии указанных частиц и электростатического барьера ядра-мишени. Энергетический спектр возникающих нейтронов и их угловое распределение определяются видом и энергией частиц, а также характеристиками облучаемых ядер и толщиной мишени (рис. 34). [c.53]

Уран. Элемент № 92 — уран U — является последним радиоактивным элементом, который встречается в природе. Все остальные, так называемые трансурановые элементы, получены искусственно. В силу того, что уран является наиболее распространенным ядерным горючим, его физические и химические свойства изучены наиболее подробно. Особая роль в развитии науки о радиоактивности состоит в том, что само явление радиоактивности было впервые обнаружено именно в минералах урана. Кроме того, уран — это первый элемент, для которого была обнаружена цепная реакция деления под действием нейтронов (1939). [c.508]

Примесные атомы, возникающие при ядерных реакциях. Влияние примесных атомов на свойства твердого тела в основном очень сходно с влиянием тех же примесей, вносимых химическим путем. В сколько-нибудь заметном количестве они могут образоваться только под действием тепловых нейтронов однако в этом случае, если облученное вещество не содержит элементов с большим поперечным сечением, подобных В ° или концентрация их незначительна. [c.216]

Механизм ядерных реакций. Конкуренция ядерных процессов. Реакции под действием а-частиц, протонов и нейтронов во многом сходны между собой. Это связано с однотипным механизмом нх протекания. Согласно Бору, ядерные реакции протекают в два этапа. На первом этапе происходит слияние взаимодействующих ядер с образованием нового возбужденного ядра С, называемого составным или комиаунд-ядром А + а = С. Энергия возбуждения многократно перераспределяется между нуклонами. Через определенный промежуток времени на одной частице или группе частиц может сосредоточиться энергия, достаточная для ее вылета. Тогда осуществляется второй этап — распад возбужденного составного ядра = B-f 6. Способ распада составного ядра зависит от его физико-химических свойств и энергии, но не зависит от способа образования. Если после вылета одной частицы из возбужденного ядра оставшаяся энергия достаточно велика, возможен вылет второй, третьей и т. д. частиц. При этом ядро может распадаться различными путями с определенной вероятностью каждого энергетически возможного вида распада. Так, например, при бомбардировке ядер алюминия быстрыми нейтронами (10 МэВ) конкурируют следующие ядерные реакции [c.418]

Можно классифицировать реакции по величине энергии бомбардирующих частиц. В соответствии с этим различают ядерные реакции, протекающие под действием частиц или 7-квантов невысокой энергии (до 50 МэВ), и ядерные реакции, обусловленные бомбардировкой частицами высоких энергий (свыше 50 МэВ). При облучении мишеней частицами высоких энергий наблюдартся так называемые процессы скалывания, заключающиеся в том, что при облучении выделяется большое число разнообразных частиц (нейтроны, протоны, дейтероны и т. п.). Это приводит к образованию новых ядер с самыми различными порядковыми номерами. [c.81]

Исследованы оптимальные условия нейтроно-активационного определения марганца в агломерате марганцевой руды при помощи нейтронного генератора, работающего по ядерной реакции Т(й, п) и снабженного графитовым замедлителем нейтронов. При продолжительности облучения 10 мин., потоке 10 нейтрон сек, объеме пробы 100—1000 см можно определить 25—50% Мп со статистической ошибкой 0,5% [83]. Показана возможность определения марганца с помощью нейтронного генератора под действием нейтронов с энергией 14 Мэе [518, 1302, 1314, 1432]. Сечение реакции Мп (и, а) У равно 0,030 + 0,012 барн. Чувствительность при 20 мин. облучении составляет 5 мкг Мп [518]. Определено содержание марганца в стали [1314] путем облучения в нейтронном генераторе 12 з образца в течение 20 сек. потоком 10 нейтрон см сек. Способ применим при анализе магния и титана. [c.102]

Деление атлмных ядер. В 1939 г. немецкие физики О. Ган и Ф. Штрассман обнаружили, что под действием нейтронов ядра урана способны распадаться на несколько более легких ядер - бария, лантана, церия и криптона. Это явление получило название искусственного деления ядер. Калориметрические измерения показали, что при таких процессах выделяется огромное количество энергии. Например, тепловой эффект ядерной реакции [c.390]

Для аналитической химии XX в. характерны исключительные темпы развития. Преимущественное развитие получают физи1(о-химические и физические методы анализа, которые называют инструментальными методами анализа. Этими методами измеряют плотность, вязкость, поверхностное натяжение, помутнение, показатель преломления, вращение плоскости поляризации. Диэлектрическую проницаемость, электрическую проводимость, радиоактивность и другие свойства. Все шире используют методы, затрагивающие самые глубинные области атома, вплоть до ядра (нейтроно-активационный, радиоактивационный и др.). В анализах применяют ядерные реакции при действии нейтронов, заряженнЬк частиц и у-излучения, а также оптичеокие квантовые генераторы света (лазеры). [c.9]

Существуют различные источники нейтронов. Их действие основано на использовании ядерных реакций, сопровождающихся выделением нейтронов, мощность потока которых может быть различной. Наиболее мощный поток дает ядерный реактор — до 10 нейтрон/(см -с). Нейтронные генераторы, являющиеся источниками быстрых нешронов по реакции [c.378]

Если реактор работает на тепловых нейтронах (напом-ним, что их скорость — порядка 2000 м в секунду, а энергия — доли электронвольта), то из естественной смеси изотопов урана получают количество плутония, немногим меньшее, чем количество выгоревшего урана-235. Немногим, но меньшее, плюс неизбежные потери плутония при химическом выделении его из облученного урана. К тому же цепная ядерная реакция поддеживается в природной смеси изотопов урана только до тех пор, пока не израсходована незначительная доля урана-235. Отсюда закономерен вывод тепловой реактор на естественном уране — основной тип ныне действующих реакторов — не может обеспечить расширенного воспроизводства ядерного горючего. Но что же тогда перспективно Для ответа на этот вопрос сравним ход ценной ядерной реакции в уране-235 и плутонии-239 и введем в наши рассуждения еще одно физическое понятие. [c.398]

В нащу задачу не входит детальный обзор ядерных реакций. Такие реакции могут протекать в значительной степени только под действием излучений очень большой энергии ( Мэв) и тепловых нейтронов этих обоих видов мы не будем касаться в своем изложении. Однако гамма-излучение, сопровождающее радиоактивный захват, а также действие бета- и альфа-частиц, возникающих при других ядерных реакциях, будут рассмотрены в данном разделе. Кроме того, мы упомянем о появлении при ядерных реакциях примесных атомов, которые могут оказывать большое влияние на свойства вещества. Последний случай будет рассмотрен ниже (раздел П1, В, 1). [c.189]