Неупругое рассеяние ( n, n'g ) - энергетически возможно лишь для быстрых нейтронов. Оно является частным случаем захвата нейтрона ядром. Процесс неупругого рассеяния ( n, n'g) возможен для нейтронов с энергией, превышающей энергию первого возбужденного уровня. Энергия испущенного нейтрона обычно бывает меньше энергии падающего нейтрона, так как после испускания нейтрона конечное ядро может остаться в возбужденном состоянии и испускает g-кванты. Первые возбуждённые уровни тяжёлых ядер имеют, как правило, энергию не более 10 кэВ, а лёгких ядер - 0,5-5 МэВ, следовательно, энергетический порог неупругого рассеяния составляет для тяжёлых ядер 100 кэВ, а для лёгких 0,5 - 5 МэВ. Неупругое рассеяние для быстрых нейтронов более вероятно, чем упругое. При рассеянии на ядрах водорода, неупругого рассеяния не происходит при любой энергии нейтронов, так как у протона нет возбуждённых состояний.
Неупругое рассеяние нейтронов существенно лишь для тяжелых ядер. Если энергия нейтрона становится ниже порога неупругого рассеяния, то из-за очень слабого замедления он может пройти в тяжелых материалах большое расстояние. Поэтому тяжелые материалы не годятся в защиту.
Радиационный захват ( n,g) - является наиболее распространнёной реакцией, так как под действием тепловых нейтронов он происходит на ядрах практически всех элементов. Некоторые ядра захватывают нейтроны при определенных энергиях надтепловых нейтронов происходит так называемый резонансный захват. В некоторых реакциях ( n,g) конечное ядро представляет собой стабильный изотоп облучаемого ядра ( например, 113 Cd ( n,g) 114 Cd ). Но у большинства ядер радиационный захват приводит к образованию нестабильного (радиоактивного ) конечного ядра. Гамма-лучи, испускаемые при захвате нейтрона, имеют энергию в несколько МэВ. Данное фотонное излучение часто играет определяющую роль в формировании поля излучения за защитой.
Эффективное сечение захвата нейтронов сильно зависит от энергии нейтронов и свойств конкретного ядра и может различаться на несколько порядков даже для изотопов. В области низких энергий сечение:
.
Реакции с вылетом заряженных частиц ( n, p), ( n, d ), ( n,g) и т.д. Так как заряженные частицы перед вылетом из ядер должны преодолеть кулоновский барьер, то эти реакции наиболее вероятны для лёгких ядер и быстрых нейтронов, сообщающих энергию, достаточную для преодоления этого барьера заряженной частицей. Однако реакции ( n; p ) и ( n, d ) могут быть не только эндотермическими, но и экзотермическими, характеризующимися выделением энергии. Примером таких реакций, протекающих на тепловых нейтронах, являются 6 Li ( n,a), 10 B ( n,a), 13 N ( n, p ). Первые две реакции используются для детектирования нейтронов, реакция на ядрах азота протекает в тканях человеческого тела при поглощении тепловых нейтронов и тем важна для нас.
Деление ядер ( n, f ). При делении ядер составное ядро делится на два и более осколков с испусканием одного или нескольких нейтронов. Захват нейтрона, сопровождаемый делением, наблюдается практически только для очень тяжелых ядер, атомные ядра с массовым числом A<220 практически не делятся. Некоторые ядра делятся под влиянием тепловых нейтронов ( 235 U, 233 U, 239 Pu и др. ), другие - только под действием быстрых нейтронов ( 238 U, 232 Th ). Процесс деления тяжелых ядер сопровождается выделением большого количества энергии ( до 150 МэВ ), которой обладают полученные в результате распада осколки деления. Помимо осколков деления происходит испускание нейтронов, которые получаются вследствие того возможность цепной реакции, а следовательно, и развитие ядерной энергетики вообще.
Во всех рассмотренных видах взаимодействия имеются и косвенно и прямоионизирующие частицы. Суммируя кинетические энергии всех заряженных частиц и относя полученную сумму к массе, получим значение кермы.
Полное макроскопическое сечение S взаимодействия нейтронов равно:
S = SS + Sa + Sf , где SS - макроскопическое сечение рассеяния;
Sa - макроскопическое сечение поглощения;
Sf - макроскопическое сечение деления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.