§ 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: 1 — источник нейтронов, 2 — тонкая
борная пленка в камере Вильсона, 3 — 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: |