Физика \ Дозиметрия нейтронного излучения

Нейтроны. Основные свойства. Взаимодействие нейтронов с веществом. Тканевая и эквивалентная дозы нейтронов, страница 2

1 квт*ч= 3,60*1013 эрг;

1 АЕМ= 1,49*10-3 эрг= 9,31*108 эв.

Скорость n (см/сек), соответствующая энергии нейтрона Е эв, определяется соотношением

n= 1,38*106*Е ½

Температура Т, соответствующая энергии нейтрона Е, определяется соотношением Е=k*Т, где Е выражено в эргах, а k- постоянная Больцмана, равная 1,3803*10-16 эрг/ К. Из этого соотношения следует, что

Т=1,16*104Е, где Е –энергия, эВ; Т- температура в градусах Кельвина.

Несколько слов следует сказать о классификации нейтронов по энергиям. Нейтроны с различными кинетическими энергиями относят к определенным группам согласно следующей классификации:

1-медленные нейтроны………………….0<Е<1 кэВ;

1-  нейтроны промежуточных энергий…1 кэВ<Е<500кэВ;

2-  быстрые нейтроны……………………0,5 МэВ<Е<10МэВ;

3-  нейтроны с очень большой энергией (очень быстрые нейтроны)……………………………..10 Мэв<Е<50МэВ;

4-   сверхбыстрые нейтроны ……………..Е>50 МэВ.

При всей произвольности подобной разбивки нейтронов по группам эта классификация оправдана тем, что взаимодействие нейтронов соответствующих групп с ядрами или большими массами вещества характеризуются различными типами реакций и явлений. Кроме того, методы получения и регистрации нейтронов в различных группах также совершенно различны.

Потоки свободных нейтронов получают с помощью ядерных реакций, осуществляемых при бомбардировке некоторых элементов заряженными частицами от радиоактивных источников (радий, полоний, плутоний) или частицами, ускоренными на линейных ускорителях, циклотронах, синхроциклотронах.

Огромной интенсивности потоки нейтронов достигают при делении U235 и Pu239  в ядерных реакторах и при атомных взрывах.

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ

Представление о нейтронах как о сильно проникающих ионизирующих частицах не без основания сложилось с момента их открытия. Характер явлений, наблюдаемых при прохождении нейтронов через вещество, определяется силами взаимодействия между нейтронами и частицами вещества - ядрами атомов и электронами. Известно, что в наибольшей мере проявляются силы, называемые ядерными силами. В меньшей степени проявляются кулоновские силы, действующие между нейтронами и электронами, что объясняется отсутствием у нейтрона электрического заряда. Наличие магнитных моментов у нейтрона и электрона не исключает электромагнитного взаимодействия этих частиц, приводящего к ионизации атомов. Однако вероятность такого взаимодействия чрезвычайно мала. Можно считать, что ионизационные столкновения нейтронов с атомами практически не отражаются на поведении нейтронов внутри вещества и несущественны для описания взаимодействия нейтронов с веществом. Значение величины n-e-взаимодействия представляется важным не с точки зрения влияния этого взаимодействия на поведение нейтронов в веществе, а с точки зрения представления о структуре самого нейтрона, т.е. для мезонной теории ядерных сил, пытающейся изучить эту структуру.

Таким образом, решающее значение в определении судьбы нейтронов при прохождении через вещество имеет механизм взаимодействия нейтронов с ядрами атомов, в котором главную роль играют не электромагнитные , а ядерные силы. Взаимодействие нейтронов с веществом проявляется в результатах столкновений нейтронов с ядрами.

На основании изучения свойств ядер установлено, что ядерные силы при их высоком потенциале действуют на очень малых расстояниях, порядка 10-13 см от «центра» атома. Зависимость ядерных сил от расстояния остается до настоящего времени неизвестной. Такие важные характеристики ядерных сил, как энергия связи ядер и глубина потенциальной ямы ядерных сил, насыщение ядерных связей, обусловливающее независимость энергии связи нейтрона в ядре от размеров ядра, и, наконец, приблизительная одинаковость нейтрон- нейтронных и протон- протонных сил, продолжают быть предметом дальнейших исследований и дискуссий. Для точного количественного описания результатов столкновения нейтронов с ядрами в настоящее время не имеется достаточных данных. Однако некоторые общие результаты ядерных столкновений можно предсказать уже на основании имеющихся сведений о ядерных силах.

Скачать файл