Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 221. Ядерные реакции под действием нейтронов



Pdf көрінісі
бет298/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   294   295   296   297   298   299   300   301   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 221. Ядерные реакции под действием нейтронов. Столк-

новение быстрого нейтрона с ядром в большинстве случаев при-

водит к р а с с е я н и ю нейтрона, т. е. к изменению направления

его полета и передаче при этом ядру части энергии. Возможен,

однако, и другой результат столкновения: нейтрон захватыва-

ется ядром, и благодаря этому происходит ядерная реакция.

Примером ядерной реакции под действием нейтронов является

расщепление бора:

10

5

B + n



7

3



Li +

4

2



He.

(221.1)


Ядро бора, захватывая нейтрон, расщепляется на ядра лития

и гелия, разлетающиеся с большой скоростью.

Реакцию бора с нейтронами можно наблюдать, поместив в ка-

меру Вильсона тонкий слой бора. Облучая камеру быстрыми

нейтронами, мы увидим на снимках жирные следы ядер лития

и гелия, выходящих во все стороны из слоя (рис. 398, а).

Окружим источник нейтронов веществом, содержащим много

водорода, например парафиновой сферой диаметром 15–20 см.

Теперь на пути в камеру нейтроны будут испытывать соударения



552

Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия

с ядрами углерода (A = 12) и, что особенно существенно, с про-

тонами. При этом, как мы выяснили в предыдущем парагра-

фе, нейтроны будут замедляться и попадут в камеру Вильсона

с энергией, во много раз меньшей своей начальной энергии

1

).



Действие парафина будет неожиданным: число следов на сним-

ках, а значит число расщеплений ядер бора, многократно уве-

личится (рис. 398, б). Следовательно, чем медленнее нейтроны,

тем с большей эффективностью они захватываются ядрами

и производят ядерные реакции.

Рис. 398. Схема опыта по наблюдению расщепления бора быстрыми (а)

и медленными (б) нейтронами: — источник нейтронов, — тонкая

борная пленка в камере Вильсона, — парафиновая сфера. Короткие

жирные следы вызваны ядрами

7

3



Li, более длинные —

α

-частицами.



Штриховой линией указан путь одного из нейтронов в парафиновой

сфере


Помимо скорости нейтрона, эффективность, с которой ней-

троны захватываются веществом, зависит еще от рода атомов.

Наблюдая прохождение м е д л е н н ы х нейтронов через слой

бора, обнаружим, что они почти полностью задерживаются слоем

1

) Источники испускают нейтроны с энергией, как правило, свыше 1 МэВ.



Двигаясь в большой толще парафина, нейтроны замедляются настолько, что

их энергия снижается до энергии теплового движения атомов среды (0,03–

0,04 эВ).



Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия

553


бора толщиной в доли миллиметра. Подобные же опыты показы-

вают, что, кроме бора, сильными поглотителями медленных ней-

тронов являются кадмий, литий, хлор, серебро и др. Напротив,

такие вещества, как бериллий, тяжелая вода, углерод, висмут,

поглощают медленные нейтроны крайне слабо.

Сильное поглощение ядрами медленных нейтронов объяс-

няется отсутствием сил электрического отталкивания (так как

нейтрон лишен заряда) и с у щ е с т в о в а н и е м с и л п р и т я-

ж е н и я м е ж д у я д р а м и и н е й т р о н а м и (см. § 225).

Быстрый нейтрон пролетает мимо ядра за такой короткий проме-

жуток времени, что силы притяжения не успевают отклонить его

и втянуть в ядро. Чем медленнее движется нейтрон, тем большее

время находится он под действием сил притяжения со стороны

ядра и тем легче захватывается им. Захват ядрами является

одной из причин, почему нейтроны не существуют длительно

в свободном виде. Второй причиной является р а д и о а к т и в-

н о с т ь нейтрона. Опыты показывают, что свободный нейтрон

с течением времени превращается в протон, испуская при этом

электрон и нейтрино (см. § 230). Период полураспада нейтрона —

около 15 мин.





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   294   295   296   297   298   299   300   301   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет