Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Ядерные реакции

§4.1.Основные понятия и классификация

Ядерной реакцией называют процесс образования новых ядер и частиц при сближении ядер и частиц до расстояний ~ 10-13см, когда вступают в действие ядерные силы. Образование новых ядер и частиц может происходить и под действием γ-квантов, т.е. под действием электромагнитных, а не ядерных сил. Этот процесс следует также отнести к ядерным реакциям, поскольку взаимодействие происходит в области ядра и приводит к его преобразованию. Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то процесс называется рассеянием. При рассеянии происходит только перераспределение энергии и импульса между взаимодействующими объектами.

Наиболее распространенным видом реакции является взаимодействие легкой частицы а с ядром А, в результате чего образуется также легкая частица b и ядро В:

.

(4.1.1)

Здесь частица а – бомбардирующая частица, ядро А – ядро-мишень. Обычно частицы а и bпредставляют: нейтрон (n), протон (p), дейтон (d), α-частицу (α-), γ-квант (γ-). Существует сокращенная запись процесса (4.1.1): A(a,b)B. Используется также запись (a,b), когда речь идет только о типе ядерной реакции безотносительно к ядру-мишени и образующемуся ядру. Например, (p,n), (α,n), (γ,p) и т.д. Первой в скобках указывают бомбардирующую частицу, а второй – частицу, возникшую в результате реакции. Начальный этап реакции а+А называют входным каналом, а конечный b+B - выходным. Реакция может протекать неоднозначно и иметь несколько конкурирующих между собой выходных каналов:

Каждый выходной канал характеризуется своей относительной вероятностью ηi,причем , где η - относительная вероятность открытия входного канала. Величины ηiиη зависят от кинетической энергии частицы а. Два последних канала представляют собой рассеяние.

Рассеяние представляет частный случай ядерного взаимодействия и может быть упругим и неупругим. При упругом рассеянии (столкновении) не изменяются структура ядра и его внутренняя энергия. В случае неупругого рассеяния изменяется структура ядра и происходит изменение его внутренней энергии.

Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд (1919 г.), бомбардируя α-частицами атомы газообразного азота:

(4.1.3)

Реакция была обнаружена по возникновению вторичных ионизирующих частиц, длина пробега которых  в газообразном азоте была больше, чем у α-частиц. Впоследствии эти частицы были идентифицированы как протоны.

В настоящее время известно много различных ядерных реакций, которые условно можно разделить на три большие группы (класса), и каждая из которых обладает своими характерными особенностями: реакции, идущие под действием заряженных частиц; реакции под действием g-квантов(фотоядерные реакции); реакции под действием нейтронов.

Электроны обладают волновыми свойствами.

Обладают ли другие частицы волновыми свойствами?

В лаборатории Штерна 1932 г. На атомах водорода и гелия поставлены опыты, доказавшие наличие волновых свойств.

В 1940 опыт на нейтронах.

Обладает ли волновыми свойствами каждая частица или только их совокупность?

1949 г. Поставлен опыт Фабрикана, Бибермана, Сушкина.

Через установку проходило буквально по 1му электрону и присутствовала дифрагционная картина.

Каждой частице присущи волновые свойства.

Нельзя отождествлять частицу и волну. Корпускулярность природы электрона (фотоэффект).

§3 Общие свойства волн. Волновой пакет.

1)Волновое уравнение

V – фазовая скорость

d2S/dx2 = d2S/V2dt2  волновое уравнение в одномерном случае

d2S/dx2 + d2S/dy2 + d2S/dz2 = d2S/V2dt2  3мерный случай

d2S/dx2 + d2S/dy2 + d2S/dz2 = ∆S – оператор лапласса

∆S = d2S/V2dt2 

Прямые экспериментальные исследования строения атома были выполнены в 1911 году Э. Резерфордом, который изучал рассеяние [частиц при прохождении через тонкую фольгу. Угловое распределение частиц, рассеянных на золоте, свидетельствовало о том, что положительный заряд атома сосредоточен в пространственной области размером меньше 10-12 см. Это явилось основанием для планетарной модели атома Резерфорда, согласно которой атом состоит из тяжелого положительно заряженного атомного ядра с радиусом меньше 10-12 см и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Размер атома определяется размерами его электронной оболочки и составляет ~10-8 см, что в десятки тысяч раз превышает размер атомного ядра. Несмотря на то, что атомное ядро занимает лишь небольшую часть объема атома в нем сосредоточено 99,98% его массы.

§4.1.Основные понятия и классификация

Инженерная графика

 

Сопромат