Реакции захвата нейтронов ядрами

Реакции захвата нейтронов ядрами [c.267]

Трансурановые элементы образуются в реакциях захвата нейтронов ядрами урана (или тория), имеющимися в активной зоне реактора. Кроме изотопов плутония, в реакторе образуются также нептуний и америций. Они имеют большие периоды полураспада и обладают большой токсичностью. Эти элементы следует накапливать и хранить вне активной зоны реактора. Через 1000 лет хранения радиоактивных отходов ядра этих тяжелых элементов будут основными источниками остаточной радиоактивности. [c.284]

Простейшим ядерным превращением этого вида является реакция радиационного захвата нейтрона ядром урана с последующим (3-распадом образовавшегося изотопа урана [c.413]

Одна из типичных реакций прямого взаимодействия — процесс неполного проникновения дейтона в ядро — заключается в поляризации дейтона кулоновскими силами с последующим разрывом его на протон и нейтрон и захватом нейтрона ядром. Для реакции неполного проникновения дейтона в ядро харак- [c.469]

Ранее об альфа-частицах и протонах уже говорилось как о возможных продуктах различных ядерных реакций. А не могут ли они возникнуть и при распаде ядер-осколков На первый взгляд это кажется невозможным, поскольку излучение альфа-частицы или протона ядром-осколком, содержащим избыток нейтронов, увеличивает, а не уменьшает этот избыток Однако некоторое количество альфа-частиц, несомненно, присутствует в ядерных реакторах, работающих на уране или плутонии, так как эти элементы подвергаются медленному радиоактивному распаду, сопровождающемуся испусканием альфа-частиц 32. Кроме того, альфа-частицы могут образовываться в результате ядерных реакций в реакторе, при которых нейтрон поглощается легким ядром, а не ядром урана. Одной из таких реакций, которую и на самом деле используют для управления реактором, является захват нейтрона ядром бора-10, которое затем делится на ядро лития-7 и альфа-частицу (ядро гелия-4) [c.57]

Примесные атомы образуются в результате ядерных реакций, протекающих при захвате нейтронов ядром атома (радиационное легирование). Внедряясь в решетку облучаемого вещества, они могут значительно изменять его свойства. [c.165]

Введением замедлителя достигается возможность уменьшить роль радиационного захвата нейтронов ядрами основного изотопа (приводящего к образованию плутония). Благодаря этому при замедлении нейтронов до тепловых энергий создаются благоприятные условия для развития реакции с использованием изотопа (главным образом) в качестве делящегося материала. [c.329]

При захвате нейтронов ядрами, которые не участвуют в цепной реакции, интенсивность самой реакции снижается при этом могут образовываться новые ценные изотопы. Схема такого образования [c.521]

Все взаимодействия нейтронов с веществом имеют ядерный характер. Различные типы реакций с нейтронами рассматривались в разделе 15. При захвате нейтронов ядрами с небольшими Z, и, следовательно, с небольшим кулоновским барьером, более вероятны реакции (п, а) и п, р), тогда как для больших Z более вероятна реакция п, у). Могут также иметь место процессы упругого и неупругого рассеяния. [c.61]

На рис. 9.5 ( 9.4.1) представлена энергетическая зависимость сечения радиационного захвата нейтронов ядрами серебра. При низких энергиях вплоть до первого резонанса сечение меняется как 1/и. Это общий закон, установленный Гамовым для всех реакций такого типа. [c.267]

Захват медленных нейтронов. Простейшей реакцией такого типа является захват нейтронов ядрами водорода [c.267]

Реакции (п, у). При захвате медленных нейтронов ядром возникшее возбужденное составное ядро испускает 7-квант пли (с гораздо меньшей вероятностью) испускает нейтрон с такой же энергией. Простейшими примерами реакции п, 7) являются реакции iH п, v)iD (п, y)iT (п, у) и др. Эффективное сечение первой реакции мало = = 0,30 барн, энергия реакции [c.282]

Реакции (р, 7). В реакциях этого типа ядро-мишень захватывает протон, в результате чего образуется составное ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в нормальное состояние путем испускания у-кванта. В результате образуется ядро с зарядом и массовым числом на единицу большими, чем у исходного ядра. Этот тип реакции называется радиационным захватом протона, подобно радиационному захвату нейтрона. [c.284]

Реакция деления ядер под действием нейтронов (протонов, а-частиц) протекает в два этапа. Первый этап реакции п, /) состоит в захвате нейтрона и образования составного ядра с массовым числом А I. Например, [c.306]

Вернемся к вопросу об определении момента и четности уровней ядра Измерение углового распределения протонов реакции (59.2) показало, что для протонов с максимальной энергией оно совпадает с теоретической кривой, соответствующей захвату нейтрона с /э = /п = 2, а для протонов с кинетической энергией 7 р, = [(Т р)макс — 0,9] Мэе экспериментальное угловое распределение совпадает с наиболее анизотропной теоретической кривой k = U = 0). Первый случай соответствует образованию ядра в основном состоянии, второй — в первом возбужденном состоянии. [c.468]

Обсудим теперь свойства важных для практики резонансных реакций (п, у) и (п, п) на средних и тяжелых ядрах. Графики сечений Onv радиационного захвата нейтронов как функции их энергий представляют собой частокол из узких резонансов. В области энергий между нулем и низшим резонансом выполняется закон 1/то (см. формулу (4.35)). В окрестности каждого резонанса Е,, сечение имеет обычную брейт-вигнеровскую форму (4.43) (см. примечание к (4.43)) [c.140]

Захват нейтронов не участвующими в цепной реакции ядрами снижает интенсивность реакции, но может быть полезным в отношении образования новых ценных изотопов. Так, при поглощении нейтронов неспособными к цепной реакции изотопами урана [c.568]

А так как замедление на таком тяжелом ядре, как уран, идет мелкими шагами , то при прохождении через резонансную область замедляющийся нейтрон обязательно наткнется на один из резонансов и поглотится. Отсюда следует, что на естественном уране без посторонних примесей цепную реакцию осуществить нельзя на быстрых нейтронах реакция не идет из-за малости коэффициента т], а медленные нейтроны не могут образоваться. Для того чтобы избежать резонансного захвата нейтрона, надо использовать для замедления очень легкие ядра, на которых замедление идет крупными шагами , что резко увеличивает вероятность благополучного проскакивания нейтрона через резонансную область энергий. Как мы знаем из гл. X, 4, наилучшими элементами-замедлителями являются водород, дейтерий, бериллий, углерод. Поэтому используемые на практике замедлители в основном сводятся к тяжелой воде, бериллию, окиси бериллия, графиту, а также обычной воде, которая замедляет нейтроны не хуже тяжелой воды, но поглощает их в гораздо большем количестве. Замедлитель должен быть хорошо очищен. Заметим, что для осуществления медленной реакции замедлителя должно быть в десятки, а то и в сотни раз больше, чем урана, чтобы предотвратить резонансные столкновения нейтронов с ядрами [c.574]

Реакция деления тяжелых элементов. Основным процессом реакторной техники является реакция деления. Захват нейтрона делящимся ядром приводит к его расщеплению с выделением значительной энергии и испусканием избыточных нейтронов. Когда скорость образования нейтронов равна или превосходит суммарную скорость их поглощения внутри реактора и вылета за его пределы, возникает самоподдерживающаяся цепная реакция. Реакторная физика исследует условия поддержания цепной реакции деления в рассматриваемой системе делящихся и неделящихся материалов и определяет распределение плотности нейтронных реакций внутри системы. Ядерная химия изучает химические последствия тех или иных нейтронных реакций (в том числе реакции деления), протекающих в реакторе. Первоочередная задача при этом состоит в определении состава продуктов деления и в оценке важности их свойств для практического использования. Сначала будет проведено общее рассмотрение процесса деления, а затем дана классификация продуктов деления с точки зрения их полезности и важности в реакторной технике. [c.120]

Упругое рассеяние нейтронов (п, п ) происходит на всех ядрах и при любых энергиях с заметной вероятностью. При ниже энергии первого возбуждённого уровня ядра-мишени возможны также неупругие экзо-термич. ядерные реакции радиац. захват нейтрона (п, у), реакции с вылетом протонов (п, р) и а-частиц (п, а), деление ядер (п, / . [c.276]

ПОГЛОЩЕНИЕ НЕЙТРОНОВ в веществе связано с реакциями захвата нейтронов ядрами вещества (п, Y), (п, а), (п, р) напр., dii (n, [c.68]

Особенности работы реакторов при скользящем давлении пара перед турбиной. Применение скользящего давления для турбоагрегатов АЭС оказывает существенное влияние на физические процессы в реакторах. Мощность реактора пропорциональна числу делений ядер в его активной зоне за единицу времени. Деление происходит в результате захвата нейтрона ядром изотопа урана или другого ядерного горючего, поэтому мощность пропорциональна участвующему в реакции потоку нейтронов. При каждом акте деления образуются 2—3 мгновенных нейтрона. При последующем распаде осколков деления выделяется дополнительное количество запаздывающих нейтронов. Отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов предшествующего поколения называют эффективным коэффициентом размножения йэф. Величину р= кэф 1)1кдф называют реактивностью реактора. [c.152]

Медленные нейтроны в основном упруго рассеиваются на ядрах или вызывают экзотермич. ядерные реакции. К таким реакциям относится захват нейтрона ядром, сопровождающийся вылетом из ядра одного или неск. у-квантов (радиационный захват). Три др. типа ядерных реакций, энергетически выгодных для ряда ядер после захвата медленного нейтрона,— (п, р), (п. а) п деление ядер. Реакции Не(п, р) Н B(n,a) Li [c.278]

Происхождение подавляющего большинства изотопов тяжёлых хим. элементов, начиная с углерода и кончая долгоживущими трансактиниевыми нуклидами (а возможно, и сверхтяжёлыми), обязано синтезу ядер в звёздах и во взрывах звёзд. Ядра элементов от углерода до никеля образуются в недрах звёзд в условиях высокой темп-ры в реакциях термоядерного синтеза. Ядра более тяжёлых элементов образуются, скорее всего, в массивных звёздах и во взрывах звёзд в результате последоват. реакций захвата нейтронов. Ядерный [c.364]

Варьируя сорт и энергию бомбардирующих частиц и ядра мишени, можно возбуждать в изучаемых ядрах раэл. системы состояний. Так, в реакциях захвата нейтронов низкой энергии (< I кэВ) в ядро мишени вносится небольшой угл. момент /, что позволяет изучать систему низкоспиновых состояний ядер вплоть до энергии связи нейтро- [c.657]

В Процессе выгорания ядерного (уранового) топлива (в результате ядерных реакций) происходят значительные изменения его нуклидного состава. На рис. 5.7 приведен типичный график этого процесса применительно к проектным условиям активной зоны реактора ВВЭР-1000 при начальном обогащении л =4,4% (44 кг/т) и средней проектной глубине выгорания топлива В= = 40-103 МВт-сут/т (или а=42 кг/т), а на рис. 5.8 — расчетный график изменения нуклидного состава топлива при х=2 % и В=20-10з МВт-сут/т в активной зоне реактора РБМК-ЮОО Видно, что по мере выгорания в результате радиационного захвата нейтронов ядрами 11 возникают и накапливаются делящиеся изотопы плутония 3 Pu, Фи и неделящиеся изотопы [c.129]

Предположение о невозможности диссоциации НВг при радиационном захвате нейтрона ядром брома было подвергнуто опытной проверке [ПО]. Все свободные атомы брома, которые могли бы появиться при облучении, немедленно захватывались добавленным для этой цели ацетиленом. Вопреки ожиданиям, диссоциация НВг имела место. В качестве объяснения было выдвинуто предположение, что, хотя молекула и не получает энергии, достаточной для немедленной диссоциации, она все же остается сильно возбужденной и легко может разрушиться при столкновениях. Такие же. соображения (при еще одном дополнительном предположении) были высказаны [101] для объяснения успешного разделения изомеров брома (Вг ). Материнское вещество (с периодом полураспада 4,4 час.) наблюдалось в виде раствора трибутилбромида в смеси воды со спиртом. Дочернее вещество—Вг в основном состоянии (период полураспада 18 мин.)—было обнаружено в виде свободного иона Вг , несмотря на то, что эффективная энергия распада составляет всего только 49 кеУ, и, следовательно, энергия отдачи не превышает нескольких сотых долей электрон-вольта. Этого совершенно недостаточно не только для разрушения связи С—Вг, но даже и для заметного увеличения скорости термической реакции, в которой образуются ионы Вг-, а именно гидролиза [c.108]

Реакции захвата пойтропов ядрами вещества применяются 1) для ослабления интенсивности нейтронного и.члучения (см. Защита от ионизирующих излучении) и деформирования энергетич. спектра нейтронов (см. Нейтронные [c.69]

Пороговое значение энергии нейтрона в образовании смещенного атома для железа составляет 360 эв. Однако привести к образованию смещенных атомов могут и нейтроны меньших энергий в результате их радиационного захвата [46, 47]. При п, у)-реакции энергия, получаемая ядром отдачи после испускания у-кванта, может превысить энергию смещения атома ( 25 эв). Учитывая спектр захватных у-квантов для ядер железа, можно получить, что средняя энергия ядра отдачи составляет примерно 390 эв [48]. Таким образом, в результате п, у)-реакции в железе может появиться свыше 15 смещенных атомов. Поскольку наибольшим сечением радиационного захвата обладают тепловые нейтроны, то самый большой вклад в образование элементарных дефектов в результате ( , у)-реакции вносят именно эти нейтроны. Доля тепловых нейтронов в полном числе образованных элементарных дефектов сильно зависит от доли этих нейтронов в спектре и может быть заметной, если поток тепловых нейтронов на порядок превышает поток надтепловых и быстрых нейтронов. Например, в водо-водяном реакторе она составляет 2—3%, а в графитовом—25—30% [47]. Это верхняя оценка эффекта тепловых нейтронов, поскольку имеются экспериментальные данные [48, 50] о том, что дефекты, создаваемые тепловыми нейтронами, отжигаются несколько [c.70]

Реакции под действием протонов, дейтронов н других заряженных частиц отличаются от реакций под действием нейтронов прежде всего тем, что для них существует потенциальный барьер ядра и частица должна преодолеть это сильное кулоновское отталкивание. Поэтому, только обладая большой энергией, заряженные частицы в состоянии подойти близко к ядру и вызвать ядериую реакцию. В случае легких ядер энергия налетающей заряженной частицы может быть меньшей, так как при этом появляется вероятность захвата частицы ядром в результате туннельного перехода. Протоны могут вызвать реакции (р, у), (р, п) и (р, а). [c.284]

В тех случаях, когда энергия возбуждения ядра-продукта оказывается равной энергии отделения нуклона или больше ее, испускание у-лучей также может быть преобладающим эффектом, если испускание нуклона почему-либо затруднено. В части второй книги будут рассмотрены реакции радиационного захвата медленных нейтронов, в которых возбуждение ядра, полученное за счет энергии связи захваченного нейтрона, снимается испусканием двух-трех Y-KBaHTOB. Процесс испускания у-кван-тов в этом случае оказывается более вероятным, чем обратное отделение нейтрона, так как последнее связано с необходимостью концентрации всей энергии возбуждения на одном нуклоне, который к тому же должен находиться вблизи границы ядра. Это явление маловероятно из-за того, что сразу же после захвата нейтрона вносимая им энергия связи быстро перераспределяется в ядре между всеми его нуклонами. [c.165]

Разрешение этой, а также некоторых других трудностей (большие сечения, высокая плотность уровней) в интерпретации результатов опытов по изучению резонансного захвата медленных нейтронов ядрами было дано в 1936 г. Н. Бором в предложенной им теории ядерных реакций, опираюш,ейся на капельную модель ядра. [c.316]

Укажем, какого рода реакции взаимодействия с ядрами характерны для нейтронов разных энергий. Начнем с медленных нейтронов. Энергия этих нейтронов в ядерной шкале близка к нулю. Поэтому они не могут вызывать неупругого рассеяния и других эндотермических процессов. Действительно, например, первый возбужденный уровень у ядер обычно имеет энергию порядка десятка кэВ, а часто и больше. Ясно, что нейтрон с энергией меньше 10 кэВ рассеиваться с возбуждением ядра не может. Таким образом, для медленных нейтронов возможны только упругое рассеяние на ядрах и экзотермические реакции. Наиболее универсальной (идуш ей на всех ядрах, кроме аНе и гНе ) экзотермической нейтронно-ядерной реакцией является радиационный захват (п, у) [c.534]

Для ряда элементов, особенно легких, активация медленными нейтронами либо слишком мала, либо приводит к образованию слишком короткоживущих ядер, что делает невозможным активационный анализ по крайней мере в его традиционной форме. В таких случаях для активации используют быстрые нейтроны, быстрые заряженные частицы (протоны, дейтроны, а-частицы, ядра аНе ), а также у-кванты с энергией свыше 10—15 МэВ из электронных ускорителей. Нейтронный пучок с энергией 14 МэВ из d — t-разрядной трубки используется, например, для определения концентрации празеодима. Празеодим имеет единственный стабильный изотоп 5вРг , который обладает замкнутой нейтронной оболочкой (N =82). Сечение захвата нейтрона этим ядром мало, так что оно практически не активируется тепловыми нейтронами. Быстрые же нейтроны вступают с празеодимом в реакцию (п, 2п) с образованием пози-тронно-активного изотопа (Г , = 3,4 мин). По активности [c.687]

Вероятно, наиболее значительное воздействие на материалы оказывают ядерные превращения основных и легирующих элементов при взаимодействии их с тепловыми нейтронами. При этом больщннство эффектов связано с появлением гелия, образующегося при взаимодействии нейтронов с ядрами °В, или при реакции, в которой Ni сначала превращается в Ni, затем в результате реакции (п, а) превращается в Ре и гелий. Реакция на ядрах бора существенна при относительно малых дозах облучения, так как имеет высокое сечение захвата нейтронов и поэтому быстро выгорает, а реакция на ядрах никеля существенна при очень высоких дозах, так как образование гелия пропорционально квадрату флюенса нейтронов. Рис. 8.4 иллюстрирует изменение числа атомов гелия на 1г никеля с флюенсом тепловых нейтронов. При содержании бора 2-10 % это число составляет l,6 10 (в естественном боре 20% изотопа Б). Бор в количестве 2-10 —5-10 2% добавляют к некоторым аустенитным сталям для улучшения их свойств, где обычно он концентрируется по границам зерен. При флюенсах тепловых нейтронов 3-1№4 нейтр/см гелий, получающийся при ядерных реакциях В, является преобладающим, но при более высоких флюенсах количество гелия, образовавшегося по реакции (и, а) на ядрах никеля, далеко превосходит его. Однако гелий, получаемый на ядрах никеля, первоначально диспергирован по всему материалу и только при температуре >750° С он мигрирует к границам зерен. Действие гелия, полученного таким образом, хотя и недостаточно для уменьшения пластичности, приводящего к разрушению изделия, должно учитываться в расчетах. Уменьшение пластичности малозаметно до концентрации гелия 10 % при температуре <750° С. Более заметен этот эффект для таких сплавов, как Р516, которые содержат до 5-10 7о В и 40% Ni, хотя изготовляемые из них узлы не подвергаются значительному нагружению при высокой температуре в процессе эксплуатации тепловыделяющего элемента. [c.97]

Широкое распространение нейтронно-активац. анализа обусловлено его высокой чувствительностью, связанной с большим сечением реакции захвата ядрами тепловых нейтронов н наличием мощных источников нейтронов (ядерные реакторы, ускорители и др.). Чувствительность (предел обнаружения) большинства элементов при использовании нейтронных потоков 10 см" с составляет 10 —10 %. Предел обнаружения 10 —10 %, достаточный для решения многих задач, может быть по,чучен при исиользованик ампульных нейтронных источников (калифорниевого, сурьмяно-бериллиевого). Анализ лёгких элементов, плохо активирующихся тепловыми ней- [c.37]

Образованно обойдённых ядер (не способных образо-ват1.ся при захватах нейтронов) теория объясняет существованием р-процссса, т. с. захвата ядрами протонов в реакциях (р, у), (р, i), (р, 2п), а также процесса образования этих ядер в реакциях с участием нейтрино (напр., Z- -l)+e-], излучаемых кол- [c.271]

Радиоактивные индикаторы. Захват нейтрона стабильными ядрами часто приводит к образованию р-ак-тивных ядер. Облучённые нейтронами вещества (индикаторы) в виде тонких фольг (Ап, 1п, Ag, Си и т. д.) помещаются перед детектором р-частиц. Если период полураспада 2 <д значительно больше времени облучения индикатора, то по величине р-активности можно определить кол-во нейтронов, попавших в индикатор аа время облучения. Измерения абс. р-активности требуют знания телесного угла, поглощения и рассеяния р-частиц в самом индикаторе и стенках детектора. Для относит, измерений нейтронных потоков достаточно ограничиться измерениями 8-активностей индикаторов в тождеств, условиях. Так измеряют, напр., пространств, распределение нейтронов в активной зоне реактора. Для измерения интенсивности слабых нейтронных потоков пользуются радиохимия, методом, основанном на Сциларда — Чалмерса эффекте. Для детектирования быстрых нейтронов используются реакции (п, р) (п, 2 п) (п, а), пороги к-рых 10 МэВ, а сечения 0,5 барна, приводящие к образованию р-активных ядер. Бета-расиад короткожи-вущих ядер радиатора (Т>/, й 1с) вызывает электрич. ток в т. н. датчиках прямой зарядки, применяемых для детектирования интенсивных потоков нейтронов. [c.280]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...