Ядерные реакции ускорители

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]

В ускорителях нейтроны получаются за счет ядерных реакций [c.236]

Заряженные бомбардирующие частицы, как, например, альфа-частицы, должны иметь очень большую скорость, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между ними и ядром-мишенью. Чем больше заряд бомбардирующей частицы или ядра-мишени, тем большей скоростью должна обладать бомбардирующая частица, чтобы вызвать ядерную реакцию. В связи с этим разработано много методов ускорения заряженных частиц с использованием сильных магнитных и электростатических полей. Такие методы осуществляются с помощью ускорителей элементарных частиц, носящих название циклотрон и синхротрон. Принципиальная схема действия циклотрона показана на рис. 20.4. Частицы, предназначенные для бомбардировки исследуемых ядер, вводят в вакуумную камеру циклотрона. Затем их ускоряют, прикладывая попеременно положительный и отрицательный потенциалы к полым О-образным электродам. Магниты, расположенные выше и ниже этих электродов, заставляют частицы двигаться по спиральным траекториям до тех пор, пока они в конце концов не выходят из циклотрона и не ударяются о вещество, играющее роль мишени. Ускорители элементарных частиц нашли применение главным образом для выяснения ядерной структуры и синтеза новых тяжелых элементов. [c.252]

Физики принялись за создание устройств, предназначенных для ускорения заряженных частиц в электрическом поле. Заставив частицы двигаться с ускорением, можно было повысить их энергию. Английский физик Джон Дуглас Кокрофт (1897—1967) совместно со своим сотрудником ирландским физиком Эрнестом Томасом Син-тоном Уолтоном (род. в 1903 г.) первыми разработали идею ускорителя, позволявшего получать частицы с энергией, достаточной для осуществления ядерной реакции. В 1929 г. такой ускоритель был построен. Спустя три года эти же физики бомбардировали атомы лития ускоренными протонами и получили альфа-частицы. Эту ядерную реакцию можно записать следующим образом [c.171]

Радиоактивные изотопы золота, свободные от носителя, можно получить посредством различных ядерных реакций с заряженными частицами из изотопов иридия, платины, ртути и таллия. Однако радиоизотопы, полученные на ускорителях, трудно доступны и дороги. Из числа радиоактивных изотопов золота, которые получают нейтронным облучением в реакторе, изотоп Au можно выделить свободным от носителя из облученной нейтронами пла-тины. Этот изотоп образуется по цепочке реакций [c.53]

Для осуществления ядерной реакции бомбардирующая частица должна обладать большой энергией. Разработаны и созданы специальные установки (ускорители), позволяющие сообщать заряженным частицам огромную энергию. Для проведения ядерных реакций используются также потоки нейтронов, образующиеся при работе атомных реакторов. Применение этих мощных средств воздействия на атомы позволило осуществить большое число ядерных превращений. [c.95]

Резерфорд доказал протекание этой реакции, регистрируя испускаемые при этом протоны. В данной реакции а-частицы сливаются с ядрами азота с образованием неустойчивого и возбужденного промежуточного продукта, 9 F, который затем распадается на кислород и протон. В ядерных реакциях, подобных осуществленной Резерфордом, трудно заставить заряженную частицу подойти к ядру на достаточно близкое расстояние, чтобы произошла реакция. Одна из главных целей, преследовавшихся при создании ускорителей элементарных частиц, таких, как линейный ускоритель и циклотрон, заключалась в получении пучков положительно заряженных ядер, обладающих достаточной энергией, чтобы заставить их реагировать с ядрами мишени. [c.421]

Радиоактивационный анализ основан на образовании в определяемом веществе искусственных радиоактивных изотопов и последующем измерении их радиоактивности. Искусственные радиоактивные изотопы получаются в результате ядерной реакции при облучении исследуемого образца в реакторе, на ускорителе или с помощью другого источника ядер ных частиц (нейтронов, протонов, Не и др.). [c.542]

Ядерные реакции с дейтерием. Когда был открыт тяжелый водород Н, названный дейтерием, американские физики Льюис, Ливингстон и Лоуренс применили для бомбардировки атомов его ядро — дейтрон, построив особой формы ускоритель, который назвали циклотроном. [c.65]

Ядерные реакции важны не только с точки зрения синтеза дефицитных и даже новых, не встречающихся в природе химических элементов, но и как источник грандиознейших количеств энергии. Для получения частиц высоких энергий как в СССР, так и в США, ныне работают ускорители с напряжением до 10 миллиардов вольт (10 Бэв). В стадии строительства находятся еще более мощные ускорители — до 25—60 Бзв. [c.66]

Реакции тяжелых ионов. Развитие техники конструирования ускорителей позволило проводить ядерные реакции, заключающиеся в бомбардировке мишеней ионами элементов, значительно более тяжелых по сравнению с протоном, дейтероном или а-частицей, как, например, (С ) " ", (N1 ) +, (01 ) +, (Ве ) +, (Ме ) +. [c.83]

В ядерной энергетике — топливо для атомных и для проектируемых термоядерных электростанций, изготовление мишеней для инерциального термоядерного синтеза, применения, основанные на малом или, наоборот, большом сечении поглощения нейтронов теми или иными изотопами (конструкционные материалы в реакторостроении, замедлители и поглотители нейтронов), использование изотопов для получения других стабильных и радиоактивных изотопов в ядерных реакциях на ускорителях и реакторах. [c.37]

В это уравнение входит скорость света с, равная 3,0-10 м/с. Смысл уравнения Эйнштейна заключается в том, что при ядерных реакциях частица массой т может превратиться в излучение с энергией Е (подробнее об этом см. гл. 24). Например, расщепление ядра атома гелия на четыре составляющие его элементарные частицы требует затраты энергии 4,5-10 Дж, и при этом масса четырех полученных частиц возрастает соответственно на 5-10 г. Такие взаимные превращения массы и энергии происходят в циклотронах и других ускорителях элементарных частиц на них основано действие ядерных источников энергии (атомных электростанций) и ядерного оружия. [c.33]

В современной ядерной медицине для научно-исследовательских, диагностических и терапевтических целей применяют более 50 циклотронных PH с периодами полураспада от нескольких минут до нескольких лет. Тенденции развития исследований в этой области связаны с определением ряда фундаментальных величин, а именно, новых или уточнённых данных о свойствах ядер (типы распада, структура), изучением функций возбуждения ядерных реакций. Зависимость сечения реакций от процессов получения PH (ускорители, методы приготовления радионуклидных препаратов, детектирующая аппаратура, автоматизация и компьютеризация процессов) определяет эффективность и коммерческую сторону этой области науки и производства. [c.330]

Фотонно-активационный метод определения натрия по ядерной реакции Ка(7, п) Ка предусматривает использование тормозного 7-излучения, возникающего в линейном ускорителе электронов при выводе пучка электронов различной энергии на платиновую или тан-таловую мишень. Наведенную радиоактивность, как правило, регистрируют спектрометрически. Для определения натрия в некоторых металлургических и археологических образцах вместо тормозного [c.150]

Эволюция звезд и синтез элементов. Элементы неизменны — это положение сыграло важную роль в развитии современной химии. Когда речь идет о масштабах привычных явлений, происходящих в естественных условиях на Земле, и об энергетических изменениях, которые могут быть реализованы с применением традиционной техники, то можно утверждать, что атомы остаются неизменными если же говорить о температурах, значительно превышающих обычную (более 10 К), то изменения затрагивают также и ядра атомов, а следовательно, изменяются и элементы. Взаимное превращение ядер было обнаружено в конце XIX в. и получило название естественной радиоактивности. В наше время применение ядерных реакторов, циклотронов и других ускорителей электрически заряженных частиц также сопровождается превращением атомных ядер, хотя и в небольшом масштабе. Необычайно яркий свет, испускаемый регулярными звездами, обусловлен взаимодействием атомов активность звезд также неразрывно связана с ядерными реакциями. [c.18]

Ядерные реакции и число зарегистрированных у-квантов распада радионуклидов, образовавшихся при облучении 1 г элемента природного изотопного состава на линейном ускорителе тормозным излучением электронов различной энергии [c.63]

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]

Радиационно-химические реакции протекают под действием излучений высокой энергии — высокочастотных электромагнитных колебаний( рентгеновских лучей и у-лучей) и частиц большой энергии (электронов, протонов, нейтронов, а-лу-чей). В качестве источников излучения применяются ядерные реакторы, ускорители частиц, радиоактивные изотопы (долгоживущие) и т. д. [c.195]

Радиоактивности Все актиноиды радиоактивны. Элементы до Z => 94 найдены в земной коре остальные элементы получены (начиная с 1940 г) искусственно с помощью ядерных реакций в ускорителях элементарных частиц. Относительно долгоживущими являются следующие радионуклиды (в скобках указан период полураспада) Th (1,4-10 лет), (4,47- [c.407]

Ускорение бомбардирующих частиц производится в линейных ускорителях, циклотронах, бетатронах или синхротронах, а обнаружение продуктов ядерных реакций — в камерах Вильсона, пузырьковых камерах, при помощи счетчиков ионизирующих излучений или по методу ядерных эмульсий. [c.395]

Для многих измерений в ядерной физике, относящихся к свойствам ядер определенных изотопов, очень важно разделение образцов. Бомбардировка нейтронами разделенных изотопов урана [1498] была необходима для идентификации делящихся ядер для изучения ядерного сечения или ядерных реакций [51], например на ускорителях Граафа, необходимы мишени из разделенных изотопов. [c.462]

Для активации применяют наряду с тепловыми нейтронами также быстрые нейтроны. Для получения пучка быстрых нейтронов с энергией 14,5 Мэе Колеман [392] производил бомбардировку циркониевой или титановой мишени, насыщенной тритием, Дейтонами от высоковольтного генератора, в частности от ускорителя Кокрофта— Уолтона. При этом протекает ядерная реакция [c.163]

Возникновение и развитие активационного метода анализа—одного из быстро прогрессирующих аналитических методов — базируется на выдающихся успехах целого комплекса наук, связанных с исследованием ядра, ядерных реакций и радиоактивности. Наибольший вклад в развитие активационного анализа внесли ядерная физика и радиохимия. Не менее важную роль сыграло стремительное развитие таких отраслей техники, как конструирование и строительство ядерных реакторов, различных ускорителей заряженных частиц, производства приборов для ядер-но-физических исследований и т. д. [c.6]

Энгельман [135 ]предложил обстоятельно разработанную методику у-активационного определения кислорода, углерода, азота и некоторых других примесей в бериллии, кальции, натрии и боре. Для облучений использовали линейный ускоритель (Е- = 28 Мэе, / = 50 мка). Поскольку все определяемые элементы дают при фотоактивации чистые позитронные излучатели, то для их идентификации и раздельного определения применили анализ кривых распада, которые измеряли с помощью автоматических счетных установок. Соответствующие ядерные реакции приведены в табл. 10. [c.93]

В целом ядерные реакции во многих случаях широко используются в изотопной технике — для получения радиоактивных изотопов из стабильных на ускорителях и в реакторах [18-22], в активационном анализе, в детекторах частиц, источниках излучения и т.д. При этом реализуются разные типы реакций, которые будут обсуждаться в соответствуюш,их разделах данной книги. [c.25]

Б. Получение радионуклидов. Для получения радионуклидов, применяемых в ядерно-физических исследованиях, биохимии и медицине, наиболее широко используют ядерные реакции, инициируемые заряженными частицами (протоны, дейтоны, ядра гелия). В значительно меньшей степени для этой цели служит тормозное излучение электронных ускорителей, возникающее при прохождении ускоренных электронов через конвертор, изготавливаемый из материала с высоким Z (тантал, вольфрам, платина). В этом случае среди фотоядерных реакций практическое значение имеет реакция (7,п) с наибольшим выходом PH в интервале граничных энергий тормозного излучения 15-50 МэВ. Ядерные реакции с тяжёлыми ионами в последние годы также стали предметом исследований с точки зрения их применения для селективного получения изотопов. [c.332]

Даже при самых интенсивных бомбардировках, которые можно осуществить с помощью самого мощного ускорителя, ядерные реакции происходят в чрезвычайно ограниченном числе. Если бы реакция, выраженная вышеприведенным уравнением, была осуществлена полностью с участием одного грамм-атома лития, то выделилось бы количество энергии, которое равно полумиллиону киловатт-дней. Выделение такого количества энергии связано с изменением массы. Для ядерных реакций не имеет силы закон сохранения массы, что представляет значительный интерес также и для теоретической химии. [c.423]

Искусственно ядерные реакции вызывают бомбардировкой ядра-мишени (исходного ядра) частицами достаточно высокой энергии (многие миллионы электронвольт). К их числу относятся нейтроны, протоны, ядра атомов гелия (а-частицы), дейтерия и др. В настоящее время на мощных ускорителях частиц достигают десятки миллиардов эВ на частицу и доводят до высоких энергий также ядра более тяжелых элементов, например неона. Могут действовать и фотоны (фотоядерные реакции) (см. пример ниже). Ядерная реакция происходит самопроизвольно, если исходное ядро неустойчиво (радиоактивный процесс). [c.20]

Получение радиоактивных изотопов по ядерным реакциям осуществляется облучением мишеней в ядерном реакторе нейтронами и на ускорителях (циклотрон, бетатрон, линейный ускоритель, нейтронный генератор) дейтронами, протонами, а-частицами, нейтронами, фотонами или ядрами легких элементов (кислород, азот, углерод и т. п.). [c.233]

Получение потоков заряженных частиц осуществляется в различного типа ускорителях. При этом с помощью ускорителей могут быть осуществлены самые разнообразные ядерные реакции и получены радиоактивные изотопы большинства химических элементов. Все реакции с заряженными частицами являются пороговыми. Сечение реакций является функцией энергии частиц. В циклотроне в качестве бомбардирующих частиц используют а-частицы, протоны, дейтроны, в специальных циклотронах — ионы более тяжелых элементов с, Ю, и др. В зависимости от рода бомбардирующих частиц и их энергии могут протекать реакции а, п а,р-, р,щ р,а с1,п й,р й,а С,Хп и т. п. В результате действия дейтронов на литиевую или бериллиевую мишень в циклотроне получают потоки быстрых нейтронов, которые вызывают реакции п, р п, а и п, 2п. В бетатроне в результате торможения потока быстрых электронов образуется поток фотонов высокой энергии, под действием которых может протекать реакция у, [c.241]

Перечень типов ядерных реакций, осуществляемых с помощью ускорителей, велик, но практическое значение имеют сравнительно немногие из них, главным образом с заряженными частицами, так как в этом случае, за исключением реакции с1, р, получаются радиоактивные изотопы элементов, отличных от элемента мишени, что позволяет концентрировать их или получать без носителя путем отделения от материала мишени. [c.241]

В качестве источников нейтронов могут быть использованы различные ядерные реакции (см. п. 1. 63). Важнейшими источниками нейтронов являются ядерные реакции, осуществляемые с помощью искусственно ускоренных тяжелых частиц. Нейтроны образуются также в процессе работы ускорителей частиц в результате действия тормозного у-излучения по (у, /г)-реакции в стенках, фильтрах и блендах. Но главным образом они образуются в процессе деления ядер в атомном реакторе. [c.43]

В 1930 г. Э. Лоуренс создал первый в мире циклотрон (ускоритель элементарных частиц — снарядов для бомбардировки ядер атомов), после чего было открыто и изучено множество разнообразных ядерных реакций. В настоящее время специальная часть химии, ядерная химия, занимается изучением превращений эле-мштоа. [c.67]

ФАА представляет принципиально интересный, но практически редко используемый метод активационного анализа. Причина такого противоречия заключается в малой доступности линейных ускорителей, необходимых для получения электронов высокой энергии, которыми бомбардируют металлическую мишень для получения фотонов тормозного излучения достаточно высокой энергии и интенсивности. В методе ФАА определение большинства элементов основано на ядерных реакциях (7,п) и (7,р). ФАА используют в основном для определения легких элементов — углерода, азота, кислорода и фтора. ФАА детально описан Зегебаде и сотр. [8.4-15]. [c.130]

С использованием гамма-лучей связан фотонно-нейтронный метод анализа, основанный на измерении интенсивности нейтронного излучения, возникающего в результате ядерной реакции с гамма-квантами. Это специфический метод определения бериллия и дейтерия, поскольку энергия связи Щ1Ш0Н0В только в ядрах этих элементов меньще энергии гамма-квантов радиоактивного распада. Для всех остальных адер она больше, и для активации требуются ускорители. [c.379]

В 1964 г. сотрудниками лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в СССР (г. Дубна) под руководством чл.-корр. АН СССР Г. Н. Флерова были выделены первые 150 атомов нового, ранее неизвестного 104-го элемента. Они были получены с помощью крупнейшего в мире ускорителя многозарядных ионов. Мишень из плутония-242 облучалась ускоренными ионами тяжелого изотопа неона-22. Каждые 5—6 ч образовывалось одно ядро 104-го элемента и выбрасывалось четыре нейтрона [c.66]

В активиационном анализе используют ядерные реакции на элементарных частицах или у-квантах высокой энергии, получаемых в ядерном реакторе или на ускорителе. Правильный выбор ядерной реакции позволяет уменьшить или исключить побочные ядерные процессы и получить изотопы с нужными характеристиками излучения и тем самым добиться большей чувствительности активационного анализа. На рис. 47 приведена диаграмма ядерных процессов, на основе которой можно предсказать, какие изотопы будут возникать в результате различных ядерных реакций. Например, ядро-мишень с массой М (квадрат 6) после захвата нейтрона превратится в следующий по порядку более тяжелый изотоп со всеми ядерными свойствами квадрата 7 или при ядерной реакции, которая сопровождается [c.198]

Непосредственно PH лантанидов в состоянии без носителя могут быть получены в ядерных реакциях с заряженными частицами (протоны, ядра гелия, многозарядные ионы). Среди них реакции с многозарядными ионами ( С, и др.) на ядрах редкоземельных элементов позволяют получать PH, отстоящие по Z и А далеко от ядра мишени. Этот способ получения PH РЗЭ без носителя в последнее время разрабатывается в центрах, имеющих ускорители многозарядных ионов, в частности, в России (ОИЯИ, Дубна), Индии (BAR , Мумбай), Австралии (ANSTO, Менаи). [c.354]

На повестке дня дальнейшее продвижение к пределам устойчивости атомных ядер как при изучении уже известных трансурановых элементов, так и при исследовании области устойчивости тех изотопов более легких элементов, которые богаче или беднее нейтронами, чем наиболее стабильный изотоп, встречающийся в природе. Использование ускоренных тяжелых ядер в качестве бомбардирующих частиц в ускорителях привело к выявлению новых механизмов ядерных реакций, и это открывает доступ к обогащенным нейтронами и, следовательно, более устойчивым (по сравнению с уже известными) изотопам элементов с атомным номером 2 больше 100 (с временем жизни от минут до часов). В результате становится возможным более детальное изучение химического поведения таких интересных элементов, как замыкающие ряд актиноидов и следуюпще за ним. Поиски так назыраемых супертяжелых элементов , т.е. ядер, входящих в предсказанный остров стабильности или лежащих вблизи него около атомного номера 114 при числе нейтронов в ядре 182, пока не принесли успеха. Но ученые продолжают работать над достижением этой замечательной цели. [c.201]

ГАММА-ЛУЧИ ( -лучв ) — электромагнитное излучение с очень коротким11 длинами волн (от 1 Л и меньше), испускаемое атомными ядрами в результате естественных и искусственных превращений или возникающее вследствие торможения заряженных частиц, аннигиляции пар частиц (напр., электронцо-позитрон-ной пары) и т. д. Г.-л. проявляют себя не только как электромагнитные волны, но также и как поток частиц (т. н. у-квантов), причем волновые свойства (дифракция, интерференция) проявляются лишь у самых длинноволновых Г.-л., корпускулярные же свойства их выражены более отчетливо (фотоэффект, компто-новское рассеяние). Энергия Г.-л. (у-квантов) выражается как hv, где к— постоянная Планка, а V — частота электромагнитной волны. Естественные радиоактивные источники испускают Г.-п. с энергией до нескольких Мэе в ядерных реакциях можио получить Г.-л. с большей энергией. Г.-л. с порядка сотен Мэе и даже ок. 1 Бее получаются при торможении электронов на ускорителях заряженных частиц. [c.402]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология