Нейтрон - высокая энергия
Cтраница 2
Нейтроны, рождаемые в результате реакции деления, распределены по всему спектру энергий; однако большинство из них имеет энергию значительно большую тепловой. Эти нейтроны высоких энергий замедляются до тепловых скоростей, испытывая ряд рассеивающих столкновений с ядрами среды. Термализованные ( замедленные до тепловой энергии) нейтроны подвергаются процессам диффузии в реакторной системе, пока в конце концов не поглотятся или не покинут реактор через границы. Односкоростное диффузионное уравнение (5.13) описывает пространственное распределение этих замедлившихся нетронов, если выражение для источника S ( r) задано. [16]
Замедление нейтронов высокой энергии лучше всего достигается с помощью элементов с большим атомным номером. Однако после превращения нейтронов в тепловые для дальнейшего их замедления и поглощения наиболее эффективными оказываются элементы с малой атомной массой - такие, как водород. [17]
В отличие от рентгеновской и электронографической аппаратуры аппаратура для нейтронографических структурных исследований изготовляется по индивидуальным проектам, так как число лабораторий, имеющих источники нейтронов, все еще невелико. Нейтронный источник представляет собой пучок нейтронов высокой энергии ( 1 - 2 МэВ), образующихся в результате ядерных реакций. Эти нейтроны проходят через специальное устройство, называемое замедлителем, и испытывают большое количество столкновений с материалом замедлителя, в процессе которых теряют часть своей энергии. В результате этих столкновений энергия нейтронов, вылетающих из замедлителя, обычно составляет 10 - 20 кэВ, что соответствует длинам волн Я, 1 - 2 А. [18]
X, раздел 3) испускаются нейтроны высоких энергий - главным образом в пределах узкого конуса под малыми углами относительно первичного пучка. Энергетическое распределение этих нейтронов приблизительно соответствует гауссовому распределению, причем максимум расположен при половинной энергии дейтрона. Работающие в настоящее время ускорители на самые высокие энергии разгоняют протоны до миллиардов и десятков миллиардов электронвольт. Сталкиваясь с ядрами вещества мишени, такие протоны будут, по-видимому, выбивать вследствие упругих соударений нейтроны, обладающие почти такой же максимальной энергией и вылетающие вперед. Сверхбыстрые протоны можно также конвертировать в нейтроны посредством перезарядки при прохождении мишени. [19]
 |
Классификация реакторов по энергии нейтронов. [20] |
Тепловые реакторы работают на природном уране, который, как мы помним, почти целиком ( более 99 %) состоит из урана-238. Последний не расщепляется, а лишь поглощает нейтроны высоких энергий и тем самым исключает распространение в нем цепной реакции. Так как же работает данный реактор. [21]
Индий имеет очень высокие резонансные максимумы с поперечными сечениями захвата, превышающими 30 000 барн для нейтронов энергий от 1 0 до 10 0 Мэв. Даже в тепловой колонне ядерного реактора будет несколько нейтронов высокой энергии, которые приводят к более высокому самопоглощению, как видно из уравнения / / Ое-пет, где х ( см / сек. [22]
Элементы вплоть до висмута образуются в недрах звезд-гигантов за счет поглощения ядрами нейтронов и испускания р - частиц. При взрыве сверхновых звезд высвобождается колоссальная энергия ( температура достигает порядка 4 млрд. градусов) и возникают ядра и нейтроны высокой энергии, обусловливающие синтез ядер самых тяжелых элементов за счет чередующихся циклов поглощения нейтронов и р - - распада. Предполагается, что первоначальное вещество Солнечной системы содержало элементы тяжелее урана. [23]
 |
Плотность замедления для плоского источника плоскости источника ( 0и0м1и2м3 - - - со -. л. [24] |
На рис. 6.2 представлены кривые q ( х, и) как функции х для нескольких значений и. Необходимо иметь в виду, что т, согласно зависимости (6.15), есть монотонно возрастающая функция и. Из кривых видно, что те нейтроны высокой энергии, которые испытывают лишь немного столкновений, концентрируются в окрестности источника. [25]
Большая часть изученных реакций этого вида относится к области атомных номеров ЗЭ. У элементов с большими атомными номерами реакция эта очень редка вследствие большой высоты барьера. В сравнении с другими реакциями, идущими с нейтронами высокой энергии, реакция ( п, а) является менее подходящей для производства изотопов. [26]
Этот процесс называется термализацией нейтронов. Практически тепловое равновесие полностью установиться не успевает, так как тепловые нейтроны сильно поглощаются и в среде все время существует заметное количество замедляющихся нейтронов, порождаемых источником. Приближенно можно считать, что при равновесии между рождением и поглощением нейтронов в среде их энергетический спектр описывается максвелловским распределением (10.14) только в области тепловых энергий, а выше имеет форму (10.13), соответствующую повышенной концентрации нейтронов высоких энергий. [27]
Нейтроны и у-лучи обладают наиболее высокой проникающей способностью, поэтому защита от них представляет собой весьма сложную проблему. Нейтроны возникают при делении ядер, а у-лучи испускаются продуктами деления и конструкционными материалами реактора и его защитой, превращающимися в результате захвата нейтронов в излучатели. Для защиты от Y-лучей наиболее эффективны материалы с высокой плотностью и большим атомным номером. В случае нейтронных потоков задача несколько усложняется. Хотя нейтроны с высокой энергией при соударении с ядрами иногда и захватываются последними, более вероятно отражение или появление вторичного излучения. Вероятность захвата значительно возрастает, если нейтроны высоких энергий в результате серии соударений замедляются и превращаются в тепловые нейтроны. [28]
Следует также остановиться на некоторых специфических свойствах бериллия. Он слабо поглощает рентгеновские лучи. Бериллий является хорошим замедлителем нейтронов. Быстрые нейтроны хорошо замедляются веществами небольшого атомного иеса. Однако водород, литий и бор сильно поглощают нейтроны, претерпевая ядерные превращения. Бериллий же при небольшом атомном весе почти не захватывает нейтроны, он просто замедляет скорость их движения за счет столкновений с атомами бериллия. После нескольких таких столкновений скорость быстрых нейтронов уменьшается примерно с 20 000 000 до 2200 м / сек, нейтроны высокой энергии превращаются в тепловые нейтроны, которые захватываются бериллием очень незначительно. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов для бериллия равно 0 009 барна. [29]
Следует также остановиться на некоторых специфических свойствах бериллия. Он слабо поглощает рентгеновские лучи. Бериллий является хорошим замедлителем нейтронов. Быстрые нейтроны хорошо замедляются веществами небольшого атомного иеса. Однако водород, литий и бор сильно поглощают нейтроны, претерпевая ядерные превращения. Бериллий же при небольшом атомном весе почти не захватывает нейтроны, он просто замедляет скорость их движения за счет столкновений с атомами бериллия. После нескольких таких столкновений скорость быстрых нейтронов уменьшается примерно с 20 000 000 до 2200 м / сек, нейтроны высокой энергии превращаются в тепловые нейтроны, которые захватываются бериллием очень незначительно. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов для бериллия равно 0 009 барна. [30]
Страницы: 1 2