Нейтроны медленные, взаимодействие

Связь структурного фактора с электронными свойствами металлов. Одним из физических свойств металлов, непосредственно связанных с ближним порядком и энергией взаимодействия частиц, является электропроводность. Развитие квантовой теории твердого тела привело к выводу, что электропроводность жидких металлов можно вычислить теоретически по экспериментальным данным для структурного фактора а(5), задавая Фурье-образ потенциальной энергии взаимодействия электронов с атомами расплава. Основная идея, на которой базируются расчеты электропроводности, состоит в том, что рассеяние электронов проводимости жидкого металла описывается структурным фактором, аналогичным для рентгеновского излучения или нейтронов. Заметим, что структурный фактор рассеяния электронов проводимости ограничен значениями 5, которые для одновалентных металлов находятся слева от первого максимума а 8), а для двух (и более) валентных металлов —справа от него. В то же время, по данным рассеяния медленных нейтронов и рентгеновских лучей длиной волны X = 0,5—0,7 А, структурный фактор определяется до 5 = 15—20 А"1. Выясним, чем же обусловлено такое различие а(5). По современным представлениям, электроны проводимости металла нельзя рассматривать как свободные. Их движение в кристалле модулировано периодическим силовым полем решетки. Непрерывный энергетический спектр свободных электронов в -пространстве распадается на зоны разрешенных энергий — зоны Бриллюэна, разделенные интервалами энергий, запрещенными для электронов. На шкале энергий Е к) зоны Бриллюэна изображают графически в виде полос разрешенных значений энергии и разрывов между ними (рис. 2,13). В трехмерном/г-пространстве они имеют вид многогранников, форма которых определяется симметрией кристаллических решеток, а размеры — параметрами решетки. Для гранецентрированной кубической решетки первая зона Бриллюэна представляет собой октаэдр, а для объемно-центрированной решетки — кубический додекаэдр. [c.52]

Для исследования структуры кристаллов применяют также метод, основанный на дифракции медленных нейтронов. Рассеяние их потока происходит в результате взаимодействия с ядрами микрочастиц, образующих кристалл. Поэтому положение последних в кристаллической структуре можно определить с большой точностью вплоть до 0,0001 нм. Метод применим лишь для изучения структуры веществ, атомы которых обладают малым сечением захвата нейтронов. Известен также метод изучения структуры кристаллов, основанный на дифракции электронов. Исследуемый образец готовят в форме тончайшей пленки толщиной 10—100 нм и помещают в специальную вакуумную камеру. Точность определения положения микрочастиц в кристалле составляет порядка 0,003 нм. Методы, основанные на дифракции нейтронов и электронов, определяют положение атомных ядер в кристаллической структуре и не подвержены влиянию поляризуемости связей. Поэтому они позволяют более точно рассчитать постоянные кристаллических решеток в сравнении с величинами, определенными из рентгенограмм вещества. [c.92]

Так как нейтрон —электрически нейтральная частица, то нет такого барьера, который не позволял бы даже медленным нейтронам достигать атомных ядер. Нейтроны могут взаимодействовать с ядрами по одному из следующих путей [c.299]

Медленные и тепловые нейтроны регистрируют специальными счетчиками нейтронов, в которых в результате ядерных экзоэнергетических реакций образуются заряженные частицы. Кроме борного счетчика, часто используется и гелиевый детектор, рабочим веществом которого является Не. Образующиеся в результате взаимодействия нейтронов с гелием протоны [c.76]

Информация о самодиффузии по данным о рассеянии медленных нейтронов. При исследовании диффузионных движений в жидкостях представляет интерес метод рассеяния медленных нейтронов. Медленные нейтроны движутся со значительно меньшей скоростью ( 10 см/с), чем рентгеновские лучи (3- 10 см/с), и взаимодействуют с отдельными атомами в жидкости в течение интервала времени, сравнимого с продолжительностью молекулярных скачков. Поэтому данные о рассеянии нейтронов содержат информацию о диффузионных движениях молекул. В случае воды они предоставляют информацию о ядрах атомов водорода, которые являются основными рассеивателями нейтронов. [c.222]

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]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями взаимодействия нуклонов внутри ядра. В настоящее время принято считать, что во внутриядерных силах важнейшую роль играет интенсивное взаимодействие между протонами и нейтронами. Силы, действующие в этом случае, проявляются при расстояниях 10 2 см и очень быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально не второй, а значительно более высокой степени его). Наряду с этим взаимодействием сказывается и взаимное отталкивание протонов внутри ядра. Это отталкивание выражается законом Кулона и убывает с увеличением расстояния значительно медленнее. В результате этого у более тяжелых ядер (вследствие большего размера их) силы взаимного притяжения частиц, из которых они состоят, ослабляются, а взаимное отталкивание протонов проявляется относительно сильнее Энергия образования таких ядер из нейтронов и протонов возрастает уже не пропорционально массе, а в меньшей степени, и потому тяжелые ядра менее устойчивы. В связи с этим для тяжелых ядер имеет большое значение наличие указанного выше избытка нейтронов, так как тем самым увеличивается среднее расстояние между протонами и ослабляется их взаимное отталкивание. [c.54]

Продукты деления ядер урана исследованы довольно подробно. Установлено, что ядра делятся при взаимодействии с быстрыми нейтронами, а ядра Ззу — (. медленными, тепловыми нейтронами. Схему деления ядра можно представить так [c.70]

Уникальными возможностями обладает метод нейтронографии, успешно применяемый для исследования твердых тел и жидкостей, веществ с близкими и достаточно далекими атомными номерами, а также соединений, содержащих изотопы одного и того же вещества. По угловому распределению интенсивности рассеяния медленных нейтронов впервые удалось определить пространственное расположение атомов водорода и длины водородных связей в обычной и тяжелой воде, обнаружить наличие ближайшего ориентационного порядка, существующего в этих жидкостях наряду с ближним координационным порядком. Опыты по неупругому рассеянию медленных нейтронов продемонстрировали коллективный характер теплового движения атомов и молекул в жидкостях, подтвердили теоретические предсказания Л. Д. Ландау о существовании в жидком гелии квазичастиц двух типов фононов и ротонов. В настоящее время эти дифракционные методы являются составной частью физики твердого тела, физического материаловедения, молекулярной физики, биофизики и биологии. Они взаимно дополняют друг друга, имеют свою специфику, преимущества и ограничения, связанные с различием физических свойств рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. На современном этапе при проведении структурных исследований используется новейшая аппаратура и вычислительная техника. Помимо навыков работы с ними от специалиста требуется знание теории рассеяния, основ статистической и атомной физики, природы сил взаимодействия атомов и молекул. [c.6]

В нейтронографии используют дифракцию медленных (тепловых) нейтронов. Так называют замедленные нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с ядрами замедлителя. При обычной температуре наиболее вероятная энергия тепловых нейтронов составляет около 0,025 эВ. Источником тепловых нейтронов обычно служит тепловая колонна ядерного реактора. Для нейтронографических исследований используют мощные источники нейтронов — высокопоточные ядерные на медленных нейтронах и импульсные реакторы. Возможности нейтронографии расширяются с усовершенствованием методов получения и детектирования нейтронных потоков, точного измерения их энергии до и после взаимодействия с исследуемым веществом, разложения нейтронного излучения в спектр по энергии. [c.205]

Громадное значение имеет синтез транс-урано в, т. е. элементов с атомными номерами 93 и выше. При взаимодействии с медленными нейтронами образуется дальнейший рас- [c.521]

Первый источник потерь может быть достаточно уменьшен путем тщательной очистки взрывчатого материала от примесей тех атомов, ядра которых способны к простому захвату нейтронов. Что касается вылета последних из реакционной системы без взаимодействия с ядрами, то он становится тем менее вероятным, чем больше компактная масса взрывчатого материала . Если она меньше некоторой критической, то слишком много нейтронов бесполезно теряется и лавина вообще не нарастает. Если масса близка к критической, то нарастание лавины идет сравнительно медленно и бомба просто разваливается без взрыва. Наконец, если масса выше критической, то лавина нарастает мгновенно (за время порядка миллионных долей секунды) и происходит взрыв. [c.525]

Ядерное горючее — плутоний-239 — производят в ряде стран в больших количествах, измеряемых тоннами. Его получают в атомных реакторах при взаимодействии медленных нейтронов с ураном-238. Образующийся в результате этой реакции неустойчивый изотоп урана-239, испуская р-частицы, превращается в нептуний-239. Последний также р-радиоактивен и вследствие распада приводит к образованию плутония-239. Соответствующие ядерные реакции могут быть записаны следующим образом [c.46]

При исследовании упругого рассеяния нейтронов кристаллом с учетом колебаний атомов около положения равновесия удобно использовать аналитическое выражение энергии взаимодействия медленного нейтрона с отдельным ядром в виде ядерного псевдопотенциала, введенного Ферми [1 0] [c.607]

В дополнение к прямому поглощению парой нуклонов существенный вклад дают конечные конфигурации с одним быстрым нуклоном и двумя более медленными, скоррелированными между собой за счет взаимодействия в конечном состоянии (ВКС). Имеются два типа таких событий, с образованием либо рп-, либо пп-пары, движущейся коллинеарно в направлении, противоположном направлению, соответственно, быстрого нейтрона или протона. В частности, взаимодействующая рп-пара может образовать связанное состояние — дейтрон. [c.289]

Однако несмотря на такое обилие типов излучений для осуществления химических реакций, основными агентами радиационной химии являются быстрые электроны, либо быстрые ядра, взаимодействие которых с электронными оболочками атомов и молекул аналогично взаимодействию быстрых электронов. Действительно, для у-квантов с энергией от 0,1 до 10 Мэ при взаимодействии с веществом основную роль играет эффект Комптона, приводящий к образованию быстрых Электронов, а действие быстрых нейтронов связано преимущественно с образованием быстрых ядер, получивших от нейтронов кинетическую энергию или же возникших в результате ядерной реакции. С другой стороны, движение в веществе быстрой тяжелой заряженной частицы вновь приводит к образованию электронов, сравнительно более медленных, но все же превосходящих по энергии величины потенциалов ионизации атомов и молекул. Основные пути возникновения быстрых электронов в веществе при воздействии на него различных ионизирующих частиц показаны на рис. 93. [c.360]

Принцип действия нейтронных сцинтилляционных счётчиков основан на регистрации сцинтилляций, возникающих в борсодержащей жидкости в результате возбуждения си-частицей и ядром Иногда также используются сцинтилляционные счётчики, в которых медленные нейтроны определяются путём регистрации с помощью NaJ(Tl) мгновенного 7-излучения с энергией 0,478 МэВ, являющегося следствием взаимодействия нейтронов с В по схеме (п,7). В обоих случаях время высвечивания (сцинтилляции) примерно в 100 раз меньше времени разряда в ионизационных счётчиках, что при отсутствии 7-излучения обеспечивает сцинтилляционным счётчикам определённые преимущества по сравнению с газовыми ионизационными. В [2] отмечалось, что это обстоятельство может быть использовано при измерении энергии нейтронов по времени их пролёта, когда необходима высокая разрешающая способность нейтронных счётчиков. Там же указывалось на целесообразность [c.201]

В последние годы для определения параметров взаимодействия применяется метод малоуглового рассеяния медленных (тепловых) нейтронов, позволяющий оценить второй вириальный коэффициент А и его температурные производные [c.279]

Радиационный захват. Основной процесс взаимодействия тепловых и медленных нейтронов с ядрами элементов — радиационный захват. В этом процессе образующееся составное ядро переходит в основное состояние путем испускания одного или нескольких у-квантов. Время жизни составного ядра в случае радиационного захвата равно примерно 10 сек. При переходе в основное состояние каждый изотоп испускает характерный и обычно сложный спектр 7-излучения [26], по которому его можно идентифицировать и определить количественно. [c.29]

Для тепловых, медленных и отчасти промежуточных нейтронов реакция (га, у) является, как правило, превалирующей среди процессов взаимодействия нейтронов с ядрами и вносит наибольший вклад в сечение захвата. В области быстрых нейтронов радиационный захват уже играет [c.29]

Детекторы. Действие детекторов радиоактивного излучения основано на различных процессах взаимодействия частиц с веществом [13, 15, 16]. Основными процессами, которые вызываются заряженными частицами, являются ионизация и возбуждение атомов и молекул. Нейтральные частицы (например, нейтроны, гамма-кванты) регистрируются по вторичным заряженным частицам, появляющимся в результате взаимодействия с веществом. В случае гамма-квантов — это электроны, возникающие в результате фотоэффекта, комптон-эффекта, и рождения электрон-позитронных пар. Быстрые нейтроны регистрируются по заряженным продуктам взаимодействия (ядрам, протонам, мезонам и т.д.), медленные нейтроны — по излучению, сопровождающему их захват ядрами вещества. [c.105]

Нейтронная дозиметрия — нелегкая проблема из-за многообразия элементарных актов взаимодействия нейтронов с веществом и в особенности, из-за сильной зависимости величины сечений этих процессов как от химического состава облучаемой системы, так и от энергии нейтронов. Поэтому в настоящее время она еще удовлетворительно не разрешена ни в общем виде, ни для отдельных конкретных случаев. Такое положение объясняется отчасти тем, что во всех практических случаях имеют дело не с чистым нейтронным излучением. Нейтронное излучение всегда сопровождается в зависимости от способа получения нейтронов более или менее интенсивным у-излучением. Далее, проблема нейтронной дозиметрии весьма значительно усложняется тем, что различные по энергии группы нейтронов — тепловые, медленные, быстрые — ведут себя при взаимодействии с веществом по-разному. Поэтому только с очень грубым приближением можно применять простой закон ослабления к нейтронному излучению, не принимая во внимание изменение величины различных сечений, связанное с замедлением нейтронов. Наконец все измерительные методы нейтронной дозиметрии основаны на совсем особых явлениях, которые очень сильно отличаются от того, с чем имеет дело обычная дозиметрия в лучшем случае с помощью этих методов возможно получение численных данных, пропорциональных числу нейтронов определенной энергетической группы. Ввиду неудовлетворительного состояния нейтронной дозиметрии и очень больших принципиальных трудностей здесь можно только дать неполный обзор методов, результатов и задач практической нейтронной дозиметрии. [c.146]

Ядерное горючее — плутоний-239 — производится в ряде стран в больших количествах, измеряемых тоннами. Он получается в атомных реакторах при взаимодействии медленных нейтронов с ураном-238. [c.44]

Отношение к нейтронам обоих основных изотопов урана — и — существенно различно. Хотя ядро первого из них и способно к делению под действием быстрых нейтронов, но гораздо характернее для него простой захват нейтрона с переходом в Напротив, в результате взаимодействия с нейтроном ядра последнее подвергается делению (причем наиболее эффективными оказываются в данном случае медленные нейтроны). [c.456]

Возбуждение связано с ядерным взаимодействием лития с медленными нейтронами. Признаны весьма перспективными и высоко эффективными [c.18]

Другой важный радиохимический метод — метод изотопного разбавления. В образец вводят радиоактивный изотоп, интенсивность излучения которого известна. После разделения, не обязательно количественного, измеряют радиоактивность чистого образца. По соотношению радиоактивности образца до и после разделения (если необходимо, с поправкой на распад), зная вес пробы, рассчитывают количество присутствующего в образце нерадиоактивного элемента. Эта методика, пригодная для определения одного элемента в присутствии других, близких по свойствам, предложена в 1931 г. Г. Хевеши и Р. Хобби [667]. Представляет также интерес метод анализа следов элементов, разработанный Э. Банаи [668], в котором объединены радиоактивное осаждение и ионный обмен. Г. Хевеши применил па практике метод нейтронной активации. Суть этого метода заключается в следующем. Образец облучают медленными нейтронами, которые взаимодействуют с атомными ядрами определяемого элемента, и один из изотопов в результате такой обработки становится радиоактивным. При соблюдении определенных [c.239]

Ранние исследования по делению ядра показали, что поперечные сечения деления некоторых ядер сильно увеличивались в присутствии водэродсодержащих веществ, таких, как парафин. Отсюда был сделан вывод, что быстрые нейтроны замедлялись до тепловых, или медленных, в результате столкновений с атомами водорода, и процессы деления затем вызывались взаимодействием медленных нейтронов с ядрами-мишенями. [c.417]

Данные по дифракции медленных нейтронов обеспечивают возможность изучения магнитной структуры ферромагнетитов, анти-ферромагнетитов и ферримагнетитов. Данные магнитного рассеяния нейтронов имеют важное значение для учения о строении атома, теории магнетизма и для понимания природы взаимодействия атомов в кристаллах. [c.206]

Итак, оператор взаимодействия медленного нейтрона с кристаллом, состоящим из ядер одноизотопного элемента со спином нуль, можно записать в виде [c.607]

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]

Тритий получают взаимодействием лития с медленными нейтронами ио реакции Li (п, а) Т. Реакция имеет большое сечение, и в урановом реакторе могут быть получе1 Ы значительные количества трития. [c.259]

Сам характер процесса производства делящихся материалов, так же как и конструкция аппаратов, выдвигает специфические требования критической безопасности. По сравнению с циклическими процессами более предпочтительными с точки зрения безопасности являются непрерывные процессы, так как в 1них 016ЫЧНО используются сосуды меньших размеров. Изменения концентрации поглотителей нейтронов, например атомов азота, при изменении концентрации НЫОз также могут иметь значение. На практике обычным приемом для уменьшения опасности в системах с медленными нейтронами является использование поглотителей, что дает возможность увеличивать размеры сосуда при сохранении безопасной геометрии. Опасность взаимодействия между отдельными сосудами (аппаратами) устраняют с помощью системы замедлитель — поглотитель. [c.420]