Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Ядерные реакции

Реакции под действием нейтронов

Источники нейтронов

Для получения свободных нейтронов используют различные ядерные реакции. Широко применяется в портативных нейтронных источниках реакция  (см. §4.6). Источники нейтронов такого типа имеют сплошной энергетический спектр в диапазоне ~ 1 – 10 МэВ из-за ионизационного торможения первоначально моноэнергетических α-частиц.

Монохроматические нейтроны можно получать с помощью реакции (4.6.18) (Тn = 2,5 МэВ) и (4.6.19) (Тn = 14.1 МэВ). Реакция (4.6.19) широко используется для получения монохроматических нейтронов (Тn = 14,1 МэВ) в специальных сравнительно низковольтных (0,1 - 0,3 МВ) ускорителях дейтонов, которые получили название генераторов нейтронов.

Для получения моноэнергетических нейтронов используются эндоэнергетические реакции.

p + 7Li → 7Be + n, Q = -1,65 МэВ.

(4.9.10)

При энергии протонов возле порога (Тр = 1,88 МэВ) образуются нейтроны с энергией 30 кэВ, движущиеся в узком конусе. При увеличении энергии протонов угол раствора конуса растет. Изменяя энергию протонов от порога до 5 МэВ и угол отбора нейтронов с помощью этой реакции можно получать моноэнергетические нейтроны с энергией от 30 кэВ до 3,3 МэВ.

Реакция

+ 3H3He + n,      Q = -0,764 МэВ

(4.9.11)

почти вытеснила реакцию (4.9.10) на литии. Пороговое значение энергии протонов Тр = 1,019 МэВ, при которой образуются нейтроны с энергией 64 кэВ. Достоинством этой реакции является отсутствие возбужденных состояний ядра 3Не, что позволяет получать моноэнергетические нейтроны с энергией от 64 до 4 МэВ.

Для получения нейтронов используют фотоядерные реакции, например (энергии нейтронов указаны вблизи порога):

           Еn = 200 кэВ,

,      En = 110 кэВ.

(4.9.12)

При изменении энергии γ-квантов с помощью реакций (4.9.12) можно получать почти монохроматические нейтроны с энергиями ~ 0,1 ÷ 1 МэВ.

Свободные нейтроны можно получать при делении тяжелых ядер. Нейтроны деления образуются либо в актах спонтанного распада ядер, либо в результате реакций деления (вынужденное деление).

В настоящее время получили большое распространение источники нейтронов, использующие спонтанное деление , дающих большой удельный поток нейтронов ~ 2,5×106 нейтронов в секунду на 1 мкг . Энергетический спектр нейтронов источника - сплошной, с максимумом при энергии нейтронов около 1 МэВ, по внешнему виду мало отличается от спектра деления ядер урана и плутония.

Большие потоки нейтронов возникают при работе ядерных реакторов. Через поверхность активной зоны реактора проходит до 1017 – 1018 нейтронов в секунду. В центральной части активной зоны реакторов на быстрых нейтронах плотность потока нейтронов может достигать ~ 1016 (см2 с)-1.

Мощным источником нейтронов является ядерный взрыв. В цепной реакции деления при взрыве образуется 2×1023 нейтронов на 1 кт тротилового эквивалента (количества тротила, эквивалентное по энергии взрыва). При термоядерном взрыве образуется примерно в 10 раз больше нейтронов в расчете на 1 кт тротилового эквивалента. Ядерный взрыв, образующий 1024 нейтронов, на расстоянии 100 м создает интегральный по времени поток нейтронов (флюэнс) ~ 1010см-2.

Для получения нейтронов используются электронные ускорители (см. §4.8) в качестве генераторов тормозного излучения с последующим образованием нейтронов в (g,n) реакциях (§4.8).

При облучении тяжелымизаряженными частицами нейтроны можно получать из любой мишени при достаточной (> 10 MэB) энергии частиц р, a, d.

II З. Ньютона

F = eE + eEкр – без эфф. массы

Перманентное истечение плазмы из Солнца образно назвали солнечным ветром довольно давно, еще до первых прямых измерений в космосе, до создания правильных физических представлений о физической природе этого явления и до разработки первых количественных теоретических моделей. Сначала этот красивый термин, по-видимому, появился в немецкоязычной литературе (Sonnenwind). Он был введен в обиход исследователями кометных хвостов более полувека назад. С течением времени этот термин практически полностью вытеснил все другие названия и сейчас является общепринятым.

Цель данного раздела – дать самое общее представление об основных характеристиках солнечного ветра и гелиосферы, о состоянии исследований в данной области науки для достаточно широкого круга читателей, не являющихся в ней специалистами. Количество оригинальных исследований и публикаций по соответствующим вопросам в настоящее время огромно, поэтому мы не приводим сколько-нибудь полной библиографии, отсылая за ней, а также за деталями и дополнительной информацией к имеющимся книгам, обзорам и трудам конференций. Наиболее подробные и точные сведения о свойствах солнечного ветра и межпланетного магнитного поля можно найти в специальной литературе, оригинальных журнальных статьях, обзорах и книгах, посвященных этим вопросам. Удобным источником современной информации могут служить труды конференций по солнечному ветру, проводившихся на протяжении последних десятилетий. Первая из них состоялась в 1970 г., а самая недавняя, одиннадцатая по счету, – в июне 2005 г. (Solar Wind 11 – SOHO16: Connecting the Sun and Heliosphere, 12-17 June 2005, Whistler, British Columbia, Canada, http://www.solarwind11.org/). Вопросам физики внутренней гелиосферы посвящен двухтомник (Physics of the Inner…, 1990, 1991). Некоторые современные проблемы физики внешней гелиосферы более подробно освещены в сборниках статей и трудах недавних конференций (The Outer… 2000; Physics of the Outer …, 2004). Многие вопросы в данной области исследований уже изучены весьма детально и приобрели вполне ясные количественные ответы, некоторые же проблемы продолжают оставаться практически полностью нерешенными даже в чисто качественном отношении. Обходить их стороной значило бы создавать у читателей неправильную иллюзию полной ясности и завершенности.

Благодаря дистанционным наблюдениям с Земли и многочисленным прямым измерениям на космических аппаратах и спутниках уже на протяжении многих десятков лет хорошо известно, что межпланетное пространство постоянно заполнено плазмой, движущейся от Солнца. Потоки плазмы, направленные от Солнца, и магнитные поля в них были обнаружены косвенно намного раньше по наблюдениям связанных с ними геомагнитных возмущений, отклонений кометных хвостов и вариаций космических лучей. Эти потоки существуют всегда и всюду вокруг Солнца на достаточно больших расстояниях, превышающих несколько солнечных радиусов за пределами внешней короны. Они приобретают там почти радиальное направление, а их скорость превосходит скорость звука и альвеновскую скорость в несколько раз, так что поток носит сверхмагнитозвуковой характер. Поток плазмы практически всегда за очень редкими исключениями постоянно сохраняет свой сверхмагнитозвуковой характер до очень больших расстояний порядка сотни астрономических единиц.

К середине 20-х годов стало очевидно, что полуклассическая теория атома Н. Бора не может дать полного описания свойств атома. В 1925 - 1926 гг. в работах В. Гейзенберга и Э. Шредингера был разработан общий подход описания квантовых явлений - квантовая теория. Эволюция квантовой системы в нерелятивистском случае описывается волновой функцией, удовлетворяющей уравнению Шредингера.

Некоторое время атомное ядро и электроны считались элементарными составляющими вещества. Первое указание на существование атомного ядра связано с открытием в 1898 году А. Беккерелем радиоактивности. Это произошло задолго до того, как Резерфорд экспериментально доказал его существование. Оказалось, что некоторые минералы естественного происхождения самопроизвольно испускают излучение неизвестной природы.

Реакции под действием нейтронов

Инженерная графика

 

Сопромат