Столкновение нейтрона с ядром может оканчиваться или простым отклонением нейтрона в поле ядерных сил от первоначального направления движения, то есть рассеянием, или вследствие того, что ядерные силы являются силами притяжения- захватом нейтрона ядром, т.е. образованием составного ядра. Так называемое потенциальное рассеяние, представляющее простое отклонение нейтрона под влиянием поля ядерных сил, является простейшим процессом взаимодействия нейтрона с ядром. При захвате нейтрона составное ядро оказывается в возбужденном состоянии. Энергия возбуждения ядра Е* близка к сумме энергии связи нейтрона e и его кинетической энергии Е. Время существования составного ядра значительно больше времени, необходимого для пересечения нейтроном размеров ядра, т.е. времени простого столкновения, например при потенциальном рассеянии. Последнее- порядка 10-22 сек, тогда как время жизни возбужденного ядра порядка 10-12-10-16 сек, т.е. в миллионы раз больше. Переход возбужденного составного ядра на более низкие энергетические уровни происходит путем испускания g-квантов или путем распада с испусканием частиц- протонов, нейтронов, a-частиц или еще более тяжелых ядерных осколков (при делении ядер).
Захват нейтрона, сопровождающийся испусканием g- квантов, называется радиационным захватом.
Захват нейтрона, сопровождающийся испусканием той или иной частицы, представляет собой ядерное превращение. Ядерного превращения не происходит при испускании возбужденным ядром нейтрона. В этом случае внешне процесс взаимодействия выглядит как рассеяние нейтрона, отличающееся от потенциального только тем, что оно связано с промежуточным состоянием составного ядра. После испускания составным ядром нейтрона конечное ядро может остаться не только в основном, но и в одном из возбужденных состояний. Если конечное ядро остается невозбужденным, то рассеяние называется неупругим. В случае неупругого рассеяния часть кинетической энергии нейтрона, следовательно, тратится на возбуждение ядра- мишени. Зависимость вероятности образования составного ядра от энергии бомбардирующего нейтрона носит резонансный характер и отличается максимумами при определенных энергиях нейтрона. В связи с этим рассеяние, связанное с промежуточным состоянием составного ядра, часто называют резонансным в отличие от потенциального рассеяния. Таким образом, столкновение нейтрона с ядром в зависимости от энергии нейтрона приводит к самым различным результатам. Это может быть:
упругое рассеяние - потенциальное и резонансное (n, n);
неупругое рассеяние- (n, n /);
радиационный захват- (n, g);
расщепление с вылетом заряженных частиц (n, p), (n, a) и т.п.;
деление тяжелого ядра на элементарные «осколки» (n, f).
Процессы расщепления ядра становятся тем разнообразнее, чем выше энергия бомбардирующих нейтронов по сравнению с энергией связи нуклонов в бомбардируемом ядре. Так, уже при энергиях более 10 Мэв существенным становится процесс (n, 2n) с вылетом двух нейронов из составного ядра. При более высоких энергиях оказываются возможным процессы (n, 3n), (n, pn), (n, p3n), (n, a3n) и т. п., в которых составное ядро испускает несколько нейтронов и заряженных частиц. Так, например, при энергиях нейтронов порядка 12-20 МэВ дезинтеграция ядер углерода с известной вероятностью заканчивается вылетом трех a-частиц, образующих так называемую звезду в месте попадания нейтрона.
3. НЕЙТРОННАЯ ДОЗИМЕТРИЯ
3.1.Краткие сведения.
Для регистрации нейтронов можно использовать различные виды вторичных излучений, возникающих в результате ядерных реакций или рассеяния нейтронов на ядрах с передачей им энергии. При этом энергия нейтронов в поглощающей среде преобразуется в энергию протонов и ядер отдачи, a- частиц, g- квантов и продуктов деления.
Процесс упругого рассеяния нейтронов на ядрах отдачи используется в нейтронной дозиметрии, так как ядра отдачи могут производить ионизацию среды.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.