49. Реакция радиационного захвата. Символьная запись, типичная энергетическая значимость сечения, примеры, значимость для физики размножающих систем.

Реакция радиационного захвата: ядро, захватив нейтроны, испускает гамма-лучи – реакция типа

Т.к. нуклонный состав остаётся такой же, то куда девается энергия возбуждения?? – ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ

К ак правило, все ядра, испускающие и , испускают мощнейшее гамма-излучение

Пусть ядро тяжёлое  кинематику не рассматриваем

Существует A(Z, N+1) в основном состоянии  имеет положительную энергию связи - условие существование этого ядра

При E_n=0

В такой реакции энергия выделяется (равна энергии связи нейтрона)  экзотермическая ядерная реакция

В этих реакциях нейтроны теряются

Проект кобальтовой бомбы (оболочка из кобальта вокруг термояда - возникает кобальтовый пояс с мощнейшим гамма-излучением)

Сечение радиационного захвата (capture)

17. Макроскопические сечения и коэффициент размножения в бесконечной размножающей среде

Микроскопическое сечение - характеристика вероятности взаимодействия нейтрона с ядром, для того чтобы реакция шла в нужном направлении

Макроскопическое сечение или - учитывает факт наличия смеси

Многокомпонентная смесь – в единице объема содержится некоторое количество элементов того или иного вещества

- концентрация (???) ядра (i=2 для урана, т.к. 2 изотопа)

- условие нормировки

Макроскопическое сечение деления: (0,07 и 0,993 т.к. 0,7% ²³⁵U и 99,3% ²³⁸U)

Макроскопическое сечение захвата:

, где j – индекс типа реакции

При реакции (n, f)  возникает нейтронов

, где i – индекс ядра, а f – деление (т.к. реакция захвата)

- эффективный коэффициент размножения – отношение числа нейтронов данного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения в реакторе. Он определяет динамику цепной ядерной реакции:

• при k=1 реакция идет с постоянной скоростью (критика)

• при k>1 (надкритика) ускоряется

• при k<1 (подкритика) затухает

- количество нейтронов, испущенных при делении, умноженное на фактор, характеризующий убыток нейтронов на радиационный захват

k_эфф

• > 1 выедание слабое; на один исходящий нейтрон получается несколько

• - выедание сильное; < 1 – реакция затихает

• = 1 – на каждый испущенный нейтрон образуется 1 нейтрон

58. Уравнение скорости деления для бесконечной размножающей среды. Физический смысл его основных параметров.

- , где

• N(t) – число нейтронов в материале после воздействия инициирующего пучка

• N₀ – число нейтронов в инициирующем пучке

• Т_ж – время жизни поколения нейтронов

• - количество нейтронов, испущенных при делении, умноженное на фактор, характеризующий убыток нейтронов на радиационный захват

27. Основные принципы достижения цепного процесса в естественной смеси изотопов урана. Назначение отражателя.

Для развития цепной реакции необходимо:

1. Критическая масса – минимальная масса делящегося вещества, в которой может происходить цепная реакция

2. Вещество принципиально делимо (на один влетевший нейтрон испускается больше 1)

Если исключить утечку нейтронов  реакция пойдёт сама в зависимости от характеристик вещества

Возьмём огромный кусок урана, нейтроны не замедляем

- есть утечка нейтронов

- утечки нет

		(барн)	(барн)
235U	2,3	1,2	0,12
238U	2,3	0,02	0,12

реакция не пойдёт в естественном уране!

Замедлим нейтроны:

		(барн)	(барн)
235U	2,41	1,2	100
238U	0	0	2,7

(для бесконечно большого)

Как вызвать цепную реакцию? Замедлить нейтроны!

В естественном уране много ²³⁸U, который поглощает все нейтроны

Пусть есть 100% ²³⁵U

- реакция пойдёт

- для нахождения концентрации ²³⁵U  при - ядерный материал прямого назначения

Отражатель – слой неделящегося вещества с малых сечением захвата и большим сечением рассеяния (позволяет сохранить вылетающие с поверхности нейтроны, вернув их в делящийся материал: береги нейтроны, ослина, и т.д.). Способность нейтронов отражаться – альбедо!

Итого 2 пути:

1. Замедлить нейтроны, чтобы получить  РЕАКТОР

2. Удалить ²³⁸U БОМБА

59. Факторы, влияющие на величину критической массы размножающей системы.

• Критическая масса – минимальная масса делящегося вещества, при которой в нём может происходить самоподдерживающаяся ядерная реакция деления. Если масса вещества ниже критической, то слишком много нейтронов, необходимых для реакции деления, теряется, и цепная реакция не идёт. При массе больше критической цепная реакция может лавинообразно ускоряться, что приводит к ядерному взрыву.

• Критическая масса зависит от размеров и формы делящегося образца, так как они определяют утечку нейтронов из образца через его поверхность. Минимальную критическую массу имеет образец сферической формы, так как площадь его поверхности наименьшая.

• Критическая масса чистого металлического ²³⁹Pu сферической формы 11 кг (диаметр такой сферы 10 см), ²³⁵U – 50 кг (диаметр сферы 17 см).

• Критическая масса также зависит от химического состава образца.

• Отражатели и замедлители нейтронов, окружающие делящееся вещество, могут существенно снизить критическую массу.

• С отражателем КМ ²³⁵U ~ 30 кг, диаметр – 12,5

• ²³⁹Pu с отражателем – диаметр 8 см