| Главная » Файлы » Книги » Библиотека книг |
ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ. ШТУЧНІ ІЗОТОПИ. СИНТЕЗ НОВИХ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ШЛЯХОМ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ
| [ Скачать с сервера (662.0 Kb) ] | 04.04.2017, 15:51 |
| РОЗДІЛ ІV ЯДЕРНІ РЕАКЦІЇ. ШТУЧНІ ІЗОТОПИ. СИНТЕЗ НОВИХ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ШЛЯХОМ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ. Штучні ізотопи Людина навчилась за допомогою звичайних хімічних реакцій на свій розсуд перебудовувати молекули. Коли стало достаменно відомо, що атоми складаються з менших часточок, які можуть перегруповуватись і радіоактивно перетворюватись, перед людством постало питання: чому б не спробувати перебудувати ядра атомів у заданому напрямку для синтезу нових хімічних елементів та створення неіснуючих у природі ізотопів вже відових хімічних елементів? Перший крок у цьому напрямку був зроблений Резерфордом ще у 1919 році, коли він бомбардуючи ядра атомів нітрогену-14 α-частинками з енергією близько 7,5 МеВ, зафіксував утворення вільних протонів і ядер оксигену-17: 147N + 42He → 178O + 1H (4.1). Пізніше цей процес був сфотографований у Камері Вільсона. Утворений у процесі 4.1 ізотоп оксигену не був радіоактивним. Перший штучний радіонуклід був отриманий Ірен та Фредеріком Жоліо-Кюрі у 1934 році при бомбардуванні α-частинками ізотопів 10B, в результаті чого утворювався β-радіоактивний нуклід 13N: 105B + 42He → 137N + 10n (4.2). Отже, штучні ізотопи – це ті, що утворюються внаслідок діяльності людини. Нині відомо понад 2000 штучно отриманих нуклідів, багато з яких, наприклад 99Тс, виробляються у великих кількостях у промислових масштабах [2]. Проте завдання синтезу нових ізотопів ще далеко не вичерпана. Згідно з існуючими оцінками кількість лише стабільних ізотопів відомих насьогодні хімічних елементів, які можна штучно отримати, сягає 5000. Нині існує багато технологічних прийомів синтезу штучних нуклідів, які можна об’єднати одним науковим терміном, – ядерні реакції. Для хіміка розуміння закономірностей перебігу ядерних реакцій потрібно для того, щоб уміти прогнозувати шляхи синтезу нових хімічних елементів та нових штучних ізотопів уже відомих хімічних елементів, оскільки ядерні реакції є сьогодні основним методом такого цілеспрямованого синтезу. Хіміки приймають активну участь у роботі усіх провідних наукових шкіл ядерної фізики світу (США, Франція, Великобританія, Німеччина, Росія). Ядерні реакції Процеси, що відбуваються при стиканні ядер чи елементарних частинок з іншими ядрами, в результаті яких змінюється квантовий стан і нуклонний склад вихідного ядра, а також можуть додатково утворюватись нові частинки, називаються ядерними реакціями. Широко відомі інші визначення ядерних реакцій: Ядерна реакція – це процес взаємодії атомних ядер з нейтронами, протонами, електронами, γ-квантами чи ядрами інших хімічних елементів, що призводить до зміни порядкового номера або масового числа, або того і іншого одночасно. Ядерна реакція – це штучне перетворення ядер одних хімічних елементів в інші під дією частинок-снарядів. У ядерній фізиці існує свій певний сленг, згідно з яким первинні ядра, які перетворюються у ході ядерної реакції, називаються „мішенями”, а частинки чи інші ядра, якими бомбардують мішені, називаються відповідно „снарядами”. Записуввати ядерні реакції можна у розширеній і скороченій формах. Розгорнутий спосіб запису ядерних реакцій (див. процеси 4.1 і 4.2) застосовується зараз рідко. Частіше можна зустріти їх скорочене написання, при якому символ ізотопу-мішені з указанням масового числа розміщується перед дужкою. Далі у круглих дужках пишуть символ «снаряду», а потім, після коми, – символ частинки, що вивільняється в результаті ядерного перетворення. Посля дужок розміщують символ продукта ядерної реакції. Наприклад, скорочений запис 7Li (p, n) 7Be означає, що при бомбардуванні ядер 7Li протонами утворюється ізотоп 7Be і вивільняється нейтрон. Якщо в результаті ядерної реакції вивільняються декілька однакових частинок, цей факт відмічають у записі відповідним числом, яке ставлять перед даною частинкою, наприклад, 127I (p, 5n) 123Xe, 133Cs (p, 6n) 128Ba . Ядерні реакції відбуваються з виконанням наступних законів фізики: - сумарного масового числа (верні індекси) ; - сумарного електричного заряду (нижні індекси); - збереження енергії; - збереження імпульсу; -збереження (механічного) моменту імпульсу; - збереження баріонного числа (кількості нуклонів). Механізми ядерних реакцій За механізмом проходження ядерні реакції поділяють на два види: - реакції з утворенням складеного ядра, це двостадійний процес, що відбувається при ненадто великій кінетичній енергії снарядів (до 10 МеВ); - прямі ядерні реакції, що проходять за ядерний час, необхідний для того, щоб частинка-снаряд пролетіла крізь ядро-мішень. Він становить 10-23−10-21 с. Цей механізм проявляється при величезних енергіях бомбардуючих частинок. Якщо після стикання ядра-мішені з частинкою-снарядом зберігаються вихідні ядра і не народжуються нові частинки, то процес не відносять до ядерних реакцій. Він є пружним або потенційним розсіюванням у полі ядерних сил, що супровождується тільки перерозподілом кінетичнолї енергії та імпульсів бомбардуючої частинкиі ядра. Отже, ядерна реакція – це непружна взаємодія ядра-мішені та частинки-снаряду Частіше зустрічаються ядерні реації, що проходять у дві стадії. Перша стадія двостадійної ядерної реакції полягає у поглинанні материнським ядром частинки-снаряду за час прольоту снаряду крізь материнське ядро (10-23−10-21с) – ядерний час. При цьому завжди утворюється проміжне складене компаунд-ядро з надлишком енергії. Цей етап ядерної реакції ще називають вхідним каналом. Частинка-снаряд повинна мати достатньо енергії для подолання значного потенційного бар’єру кулонівських сил відштовхування ядра-мішені. Проникнувши у мішень, частинка-снаряд застрягає у ньому, передаючи при цьому свою енергію значній кількості нуклонів у радіусі дії ядерних сил. Рис. 4.1. Схема двостадійної ядерної реакції 6Li (d,α) α Друга стадія супроводжується розпадом компаунд-ядра з утворенням продуктів ядерної реакції (див. Рис. 4.1). При цьому енергія перерозподіляється між нуклонами проміжного ядра, може зконцентруватись на одному чи декількох нуклонах, що знаходяться поблизу межі ядра, в результаті чого цей нуклон може його покинути. Навіть враховуючи малу проникливість ядерного бар’єра, процес розпаду складеного ядра відбувається за відносно більший час (приблизно 10-13−10-16 с), ніж перша стадія. Крім вивільнення нуклонів ядро може зазанавати іншого виду розпаду − випромінювання гамма-кванта. При цьому час життя компаунд-ядра визначається електромагнітною взаємодією і складає приблизно 10-14 с, що також значно більше ядерного часу першої стадії. У тому випадку, коли продукти ядерної взаємодії ще мають надлишок енергії, утворюються радіоактивні ізотопи. Викладені вище погляди носять назву моделі складеного ядра. Ця теоретична модель була розроблена Нільсом Бором у 1936 році для взаємодії важких ядер з нейтронами на основі досліджень штучної радіоактивності Енріко Фермі і була покладена в основу краплинної моделі Якова Френкеля (див. розділ І). В залежності, перш за все, від енергії снаряду при розпаді складеного ядра можуть вивільнятись різні частинки та утворюватись різні стабільні чи радіоактивні ядра. Наприклад, при взаємодії ядра ізотопу 14N з протонами можливі наступні ядерні реакції: 15O+ γ 14O + n 14N + p → 13N + p+ n (4.3) 8p + 7n Розпад компаунд-ядра може відбуватись за різними схемами − це так звана радіоактивна вилка. Так, при взаємодії ядра ізотопу 63Сu з дейтероном (ядром атома дейтерія) утворюється проміжне ядро ізотопу 65Zn, яке може розпадатись за декількома типами радіоактивного розпаду: 6530Zn + γ 6430Zn + 10n 6329Сu + 21H → [6530Zn] → 6429Сu + 11H (4.4) 6229Сu + 31H 6128Ni+ 42He Різні можливі шляхи протікання ядерної реакції на другому етапі називають вихідними каналами. У таблиці 4.1 показані найпоширеніші варіанти вихідних каналів в залежності від природи та енергії снаряду та масового числа ядра-мішені. Прямі ядерні реакції. Проходження ядерних реакцій можливе також шляхом прямої взаємодії снаряду та ядра-мішені. Здебільшого це можливо при високих енергіях бомбардуючих частинок. Механізм прямих ядерних реакцій відрізняється від двостайного, перш за все, розподілом векторів імпульсів частинок-продуктів відносно імпульса снаряду На відміну від сферичної симетрії механізму складеного ядра для прямої ядерної взаємодії характерний переважно напрямок вильоту продуктів реакції вперед відносно напрямку руху снаряду. Він нагадує рух кульок при грі у більярд (див. рис. 4.2). При прямій ядерній взаємодії утворюються багато високоенергетичних нуклонів і, внаслідок цього, можливі процеси нуклонного обміну за умови бомбардування ядрами легких елементів. . Рис. 4.2. Схема прямої ядерної взаємодії. Перша пряма ядерна реакція була здійснена у 1930 році при бомбардуванні ядер берилію-9 α-частинками з утворенням вільних нейтронів (див. розділ І). З відкриттям нейтронів, що мали досить велику проникликівсть через відсутність електричного заряду, розпочалась ера різноманітних ядерних реакцій Таблиця 4.1. Основні канали ядерних реакцій Енергія части нок-снаря- дів Середні ядра-мішені (30<A<90) Важкі ядра-мішені (A>90) Частинки-снаряди n p α d n p α d 0-1 кeВ n(кер.) не має помітних реакцій не має помітних реакцій не має помітних реакцій γ n(кер.) не має помітних реакцій не має помітних реакцій не має помітних реакцій 1-500 кeВ n(кер.) n n p n(кер.) вихід є дуже малим вихід є дуже малим вихід є дуже малим γ γ γ n γ α 0,5 -10 МеВ n(кер.) n n p n(кер.) n n p n(не-кер.) p(не-кер.) p n n(не-кер.) n(не-кер.) p n p α α(не кер.) pn p γ γ pn α 2n γ 2n 10-50 MeВ 2n 2n 2n p 2n 2n 2n p n (некер.) n n 2n n(не- кер.) n n 2n n(упр) p(не-кер.) p pn n(кер) p(не-кер.) p np p np np 3n p np np 3n np 2p 2p d (некер.) pn 2p 2p d (некер.) 2p α α(некер.) t 2p α α (некер.) t α α Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Три чи більше частинок Характеристики і кількісні показники ядерних реакцій Однією з найважливіших характеристик ядерних взаємодій вважаються енергетичні зміни, що стались в резульатіт ядерної реакції. Ці зміни виражаються через зміну мас спокою продуктів ядерної реакції в порівнянні з масами спокою вихідних компонентів. У відповідності з цим розрізняють ядерні реакції екзоенергетичні та ендоенергетичні. Якщо сума мас спокою продуктів ядерної реакції є меншою за таку для вихідних компонентів, то ядерна реакція відноситься до екзоенергетичних.У протилежному випадку реакція є ендоенергетичною. Ядерні процеси подібно до хімічних реакцій характеризуються виходом продуктів ядерної реакції (В) – це відношення утворених в результаті реакції нових ядер до загальної кількості частинок-снарядів або кількість ядерних перетворень, що припадає на 1 снаряд. Вихід ядерної реакції залежть від багатьох факторів: природи ядерного перетворення, енергії бомбардуючих частинок, геометричного розміру ядра-мішені, хімічного складу молекули, до якої входить ядро-мішень (якщо атомне ядро-мішень включене у молекулу складної речовини і ядра інших атомів у цій молекулі не приймають участі у ядерній взаємодії, то безумовно вони будуть гальмувати проходження ядерної реакції), від наявності домішок у речовині, що включає мішень. Тому цією характеристикою ядерної реакції користуватись важко. Як правило, вихід ядерних реакцій досить малий, що пояснюється малою вірогідністю попадання снаряду у мішень внаслідок малого розміру ядра у порівнянні з розмірами атому, наявністю електростатичного відштовхування ядра у випадку наявності заряду у частинки-сняаряду тощо Для характеристики ядерних реакцій доцільно використовувати величину, яка б залежала тільки від природи ядерної взаємодії та енергії бомбардуючих частинок. Такою характеристикою є ефективний переріз ядерної реакції. Вірогідність проходження ядерної реакції (λ) у мішені даного хімічного елемента за одиницю часу пропорційна величині потоку бомбардируючих частинок (Ф): λ = σ . Ф (4.5) Коефіцієнт пропорційності σ за умови, что потік відносять до кількості частинок, що проходять за 1 с через поперечну потоку площу 1 см2, має розмірність площі (см2) і називається ефективний поперечним перерізом ядерної реакції. Вимірюють цю характеристику ядерних реакцій у барнах. 1 барн відповідає 10-24 см2. Ефективний переріз ядерної реакції не співпадає з геометричним перерізом ядра-мішені, який розраховується по формулі S=πR2, може бути більшим чи меншим останнього, оскільки ефективний переріз визначає площу навколо ядра-мішені, при потраплянні у яку частинки-снаряду, стає максимально вірогідним здійснення акту ядерної взаємодії і ця площа немає нічого спільного з геометричними розмірами ядра-мішені. Тому різні ядерні реакції, що відбуваються з одним і тим же атомним ядром-мішенню, характеризуються дуже різними значеннями ефективного перерізу. Для більшості відомих ядерних реакцій ефективний переріз дорівнює сотим чи десятим барна. Проте відомі випадки, коли ефективний переріз був більшим за одиницю, і навіть сягав сотень і тисяч барн. Це спостерігається у процесах, при яких бомбардуюча частинка (найчастіше нейтрон) захоплюється ядром при польоті на деякій відстані від ядра. Отже, ефективний переріз – це площа перерізу такої області простору навколо ядра-мішені, при потраплянні у яку бомбардуючої частинки зі 100 % вірогідністю відбувається ядерна взаємодія. Відомі випадки, коли ядра хімічних елементів однієї підгрупи зі схожими хімічними властивостями, мають досить відмінні значення ефективного перерізу щодо одних і тих самих снарядів. Наприклад, ще у 1949 році було встановлено, що ефективний переріз гафнію щодо теплових нейтронів складає 120 барн, а цирконію – лише 0,18 барн. Цей факт широко використовується при розробці конструкційних деталей енергетичних ядерних установок (див. розділ V). Ефектиний переріз ядерної реакції, як і її вірогідність, залежить від енергії бомбардуючих частинок. Наявність таких залежностей пояснюється тим, що параметри ядерних реакцій визначаються не стільки геометричними розмірами мікрочастинок і радіусом дії ядерних сил, а хвильовими властивостями взаємодіючих частинок, які, в свою чергу, залежать від їх енергії. Так, вірогідність ядерної реакції визначається можливістю потрапляння бомбарнуючої частники у ядро і вірогідністю проходження конкретної реакції. Вірогідність ядерної реакції стає відмінною від нуля при певному мінімальному значенні енергії бомбардуючих частинок, яка називається пороговою енергією. На відміну від вірогідності ядерної реації, яка вище порогої енергії залишається сталою, ефективний переріз ядерної реакції проходить через максимум, який відповідає певному оптимальному значенню енергії бомбардуючих частник. Таким чином, ефективний переріз ядерної реакції визначається двома основними факторами: - природою ядерної взаємодії - енергією снарядів. Джерела високоенергетичних частинок, які у якості снарядів використовуються у ядерних реакціях Для отримання потоку заряджених частинок (елементарних частинок, йонів) високої енергії використовуються пристрої, що називаються прискорювачами заряджених частинок. Сучасні прискорювачі - це величезні комплекси високої вартості, які може собі дозволити побудувати навіть не кожна розвинута багата держава. Наприклад, найбільший з існуючих сьогодні прискорювачів – великий адронний колайдер у ЦЕРНі є колом довжиною майже 27 кілометрів. В основу роботи прискорювачів покладена взаємодія заряджених частинок з електричних та магнітним полями. При цьому електричне поле може збільшувати енергію частинки, виконуючи над нею роботу. А магнітне поле, створюючи силу Лоренца, відчиляє частинку, не змінюючи її енергії, тобто задає її орбіту. За конструкцією прискорювачі можна розділити на дві великі групи: лінійні, в яких потік частинок один раз проходить скрізь проміжки прискорення, і циклічні, у яких потоки частинок рухаються по замкнутим кривим (наприклад, по колу), багаторазово проходячи через проміжкипрскорення. За призначенням прискорювачі поділяють на: колайдери, джерела нейтронів, бустери, джерела синхротронного випромінювання, медичні установки та промислові прискорювачі. Головні види прискорювачів та їх конструкційні особливості. Лінійний прискорювач, найбільш простий. У ньому частинки прискорюються за помогою постійного високовольтного електричного поля, рухаються прямолінійно у вакуумній камері, вздовж якої розташовані прискорюючі електроди. Перевагами даного типу прискорювачів є можливість отримання малого розкиду частинок до енергії, високий КПД (до 95%) і відносна простота установки при її великій потужності (500 кВт та вище). Лінійний індукційний прискорювач. Прискорення частинок у цьому типі машин видбувається за допомогою вихрового електричного поля, яке створюють феромагнітні кільця з обмотками, що встановлені вждовж руху потоку частинок. Лінійний резонансний прискорювач або лінак (скорочено від LINear ACcelerator). При скорення частинок у ньому відбувається електричним полем високочастотних резонаторів. Основною перевагою лінаків є відсутність втрат енергії на випромінювання, які пропорційні четвертому ступеню енергії частинок. Бетатрон – малопотужний циклічний прискорювач, оскільки у ньому прискорення частинок здійснюється вихровим електричним полем з фокусуванням потоку частинок зміною магнітного поля. Оскільки для створення вихрового електричного поля необхідно змінювати магнітне поле сердечника, яке обмежене ефектом насичення заліза, ці прискорювачі мають обмеження у максимальній енергії частинок. Тому зараз використовуються переважно для прискорення електронів до енергії 10-100 МеВ (максимум енергії, яку можна досягти у бетатроні, – 300 МэВ). Циклотрон, історично перший серед циклічних прискорювачів, розроблений та побудований у 1930 році Лоуренсом і Лівінгстоном, за що першому була присуджена Нобелівскька премія. У циклотроні частинки з невеликою початковою швидкістю інжектируются поблизу центра магніта з однорідним полем. Рухаючись у магнітному полі по колу навколо електродів (так званих «дуантів»), до яких прикладене змінне електричне поле, частинки поступово прискорюються на кожному обороті. Для цього потрібно, щоб частота зміни полярності напруги на дуантах була рівною частоті обертання частинок навколо них. Зі збільшенням енергії радіус траєкторії частинки буде збільшуватись, поки вона не вилетить на межі магніта. Циклотрони і нині використовуються для прискорення важких частинок до відносно невисоких енергій (до 50 МеВ/нуклон). FFAG – прискорювач з постійним (як у циклотроні), але неоднорідним полем, та змінною частотою прискорюючого поля. Фазотрон (синхроциклотрон). Принципова відмінність цього прискорювача від циклотрона – змінна частота електричного поля, що дозволяє збільшити максимальну енергію прискорених йонів до 600-700 МеВ. Синхротрон – циклічний прискорювач з постійною довжиною орбіти частинок, що прискорюються, при постійній частоті прискорюючого електричного поля, але зі змінним провідним магнітним полем. Синхрофазотрон – найпотужніший циклічний прискорювач зі змінним провідним магнітним полем та змінною частотою прискорюючого електричного поля для створення постійної довжини орбіти частинок в процесі прискорення. Прискорювач-рекуператор – це лінак, у якому потік прискорених частинок після використання не скидається, а спрямовується у прискорюючу структуру в «невірній» фазі і уповільнюються, віддаючи енергію назад. У багатопрохідних прискорювачах-рекуператорах, потік частинок декілька разів проходить скрізь прискорюючу структуру (по різних доріжках), спочатку набираючи енергію, а потім її повертаючи. Кола́йдер – прискорювач на зустрічних потоках частинок. Суто експериментальна установка для вивчення процесів зіткнення частинок високих енергій. Крім наукових досліджень прискорювачі широко застосовуються у медицині для напрацювання рідкісних ізотопів, що використовуються для лікування онкологічних захворювань та у діагностиці; для стерилізації продуктів харчування та медичних інструментів; для інжекції домішок у виробництві напівпровідників; для радіаційного зшивання полімерів; для радіаційного очищення топкових газов і стічних вод. Класифікації ядерних реакцій Ядерні реакціїкласифікують за різними показниками. - За зміною масового числа ядерні реакції поділяють на такі, які відбуваються із збільшення, зменшенням та без зміни (наприклад, типу (p, n) або (е, γ)) масового числа. - За типом змін, що відбуваються з ядром-мішенню в ході реакції розрізняють ядерні реакції розщеплення, ділення (поділу) та синтезу (злиття або термоядерні). Ядерні реакції розщеплення супроводжуються незначною зміною нуклонного складу вихідного ядра. При ядерних реакціях ділення материнське ядро розпадається на 2-3 уламки. В ході ядерних реакцій синтезу відбувається злиття двох ядер в одне більш важке ядро. - За величиною енергії бомбардуючих частинок ядерні реакції діляться на невисокої (< 50 МеВ) та високої енергії ( ≥ 50 МеВ); Для ядерних реакцій високої енергії характерні процеси злипання (зколювання) різноманітних високоенергетичних частинок (нейтронів, протонів, дейтеронів, α-частинок), які утворюються в ході реакції. В результаті вихідне материнське ядро змінюється більш суттєво, ніж при звичайних реакціях розщеплення. Наприклад: 63Cu (p, pn6α) 38Cl, 14N (γ, p2n) 11C, 133Cs (d, 8n) 127Ba. - За типом частинки, яка викликає ядерну реакцію, ядерні реакції класифікують на реакції нейтронів, протонів, дейтеронів, α-частинок, важких йонів, електронів та γ-квантів (фотоядерні). Серед ядерних реакцій, викликаних різними типами бомбардуючих частинок, найлегше ядерні перетворення відбуваються під дією нейтронів, бо маса нейтрону є достатньою для ядерного перетворення, а відсутність електричного заряду не викликає електростатичного відштовхування. Найскладніше ядерні перетворення відбуваються під дією електронів. Як видно з таблиці 4.2, зафіксовано всього декілька прикладів ядерних реакцій і всі вони належать до типу (e, en). Ядерні реакції ділення – це примусовий поділ (розпад) материнського ядра під дією снарядів на 2-3 уламки. Закономірності примусового розпаду ядра є аналогічними спонтанному діленню і пояснюються правилами стійкості ядер. Головною умовою можливості примусового поділу ядра під дією частинки-снаряда є Z2/A ≥ 35, яка випливає з краплинної моделі будови атомного ядра (див. розділ І). Подлі ядра при ядерній реакції ділення ніколи не відбувається з утворенням однієї пари ізотопів. Завжди утворюється набір різних пар уламкових ядер з переважанням декількох варіантів. Розрізняють симетричний і несиметричний поділ ядра в результаті ядерної реакції ділення. При симетричному поділі серед продуктів ядерної реакції переважають ті, масові числа яких дорівнюють половині масового числа материнського ядра. Так на рисунку 4.3 показаний вихід продуктів ядерної реакції ділення 209Bi при опроміненні його дейтеронами з енергією близько 14 МеВ. Як видно з цього рисунку, серед уламкових ядер, що утворились в результаті поділу 209Bi, значно переважають ізотопи з масовоми числами 103-105. Хоча серед уламкових ядер зустрічаються ізотопи з масовими чслами у проміжку від 80 до 125. Відомо, що в результаті даної ядерної реакції ділення найбільший вихід припадає на нукліди 97Zr, 99Mo, 105Ru, 109Pd. Рис. 4.3. Вихід продуктів ядерної реакції ділення 209Bi під дією високогоенергетичних дейтеронів При несиметричному (нерівноцінному) поділі ядра маси уламкових ядер з найбільшим виходом співвідносяться як 2:3 (40% :60% маси вихідного ядра). Несиметричний поділ характерний для ядер урану під дією нейтронів. Таблиця 4.2. Ядерні реакції різних видів бомбардуючих частинок . Тип бомбардуючої частинки-снаряду Тип ядерної реакції Приклади ядерних реакцій нейтрон (n, γ) 31P (n, γ) 32P, 37Cl (n, γ) 38Cl, 59Co (n, γ) 60Co " - " -" -" -" -" -" -" - (n, p) 14N (n, p) 14C, 35Cl (n, p) 35S, 32S (n, p) 32P протон (p, γ) 7Li (p, γ) 8Be 14N (p, γ) 15O, 19F (p, γ) 20Ne, 27Al (p, γ) 28Si, 50Cr (p, γ) 51Mn " - " -" -" -" -" -" -" – (p, d) 9Be (p, d) 8Be " - " -" -" -" -" -" -" – (p, α) 14N (p, α) 11C " - " -" -" -" -" -" -" - (p, n) 7Li (p, n) 7Be, 11B (p, n) 11C, 18O (p, n) 18F, 19F (p, n) 19Ne, 23Na (p, n) 23Mg. " - " -" -" -" -" -" -" - злипання 88Sr (p, 3n) 86Y, 127I (p, 5n) 123Xe, 133Cs (p, 6n) 128Ba, 65Cu (p, pn) 64Cu. 63Cu (p, 2p6nα) 52Fe, 63Cu (p, pn6α) 38Cl дейтерон (d, p) 7Li (d, p) 8Li, 23Na (d, p) 24Na, 114Cd (d, p) 115Cd, 209Bi (d, p) 210Bi. " - " -" -" -" -" -" -" - (d, T) 7Li (d, T) 6Li, 107Ag (d, T) 106Ag, 124Sn (d, T) 123Sn " - " -" -" -" -" -" -" - (d, n) 54Fe (d, n) 55Co 75As (d, 7n) 70Se, 133Cs (d, 8n) 127Ba α-частинка (α, n) 9Be (α, n) 12C Важкі йони: (12C)6+, (14N)6+, (16O)6+, (9Be)4+, (20Ne)9+ 14N (14N, 13N) 15N, 14N (10B, 11B) 13N. електрони (e, en) 63Сu, 64Zn, 109Ag, 181Ta. γ-кванти (γ, α) 16O (γ, α) 12C, 14N (γ, 2α) 6Li " - " -" -" -" -" -" -" - (γ, d) 32S (γ, d) 30P " - " -" -" -" -" -" -" - (γ, T) 16O (γ, T) 13N " - " -" -" -" -" -" -" - (γ, n) 19F (γ, 2n) 17F, 27Al (γ, 2n) 25Na " - " -" -" -" -" -" -" - злипання 14N (γ, p2n) 11C Явище поділу ядер 235U під дією теплових нейтронів - одне з найвидатніших відкриттів ХХ століття. Дослідження опромінення ядер урану нейтронами проводились Фермі з 30-х років минулого століття з метою синтезу нових трансуранових хімічних елементів. Проте у 1939 році німецькі хіміки Отто Ган (Хан) і Штрасман довели,. що при взаємодії ядер урану з нейтронами відбувається їх несиметричний поділ. Серед продуктів ділення 235U під дією теплових нейтронів вони виявили понад 300 ізотопів хімічних елементів від цинку до гадолінію. На рисунку 4.6 зображена графічна залежність логарифму виходу ізотопів, що утворюються при поділі ядер 235U в результаті бомбардування тепловими нейтронами, від масових чисел ізотопів. | |
| Просмотров: 1195 | Загрузок: 20 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |