Ядерное сечение

редактировать

Ядерная сечение ядра используется для описания вероятности, что ядерная реакция будет происходить. Понятие ядерного поперечного сечения можно количественно выразить в терминах «характерной площади», где большая площадь означает большую вероятность взаимодействия. Стандартной единицей измерения поперечного сечения ядра (обозначается как σ ) является сарай, равный 10 −28 м², 10 −24 см² или 100 фм². Сечения могут быть измерены для всех возможных процессов взаимодействия вместе, и в этом случае они называются полными сечениями, или для конкретных процессов, различающих упругое рассеяние и неупругое рассеяние ; последнего, среди нейтронных сечений в сечения поглощения представляют особый интерес.

В ядерной физике принято рассматривать падающие частицы как точечные частицы, имеющие незначительный диаметр. Сечения могут быть вычислены для любого типа процесса, такого как рассеяние при захвате, образование нейтронов и т. Д. Во многих случаях количество испускаемых или рассеянных частиц в ядерных процессах напрямую не измеряется; просто измеряют затухание, создаваемое параллельным пучком падающих частиц за счет введения известной толщины определенного материала. Сечение, полученное таким образом, называется полным сечением и обычно обозначается сгом или σ T.

Типичные радиусы ядер составляют порядка 10 -14 м. Принимая сферическую форму, мы поэтому ожидаем, что сечения ядерных реакций будут порядка π r  ² или 10 -28 м² (т.е. 1 барн). Наблюдаемые сечения сильно различаются - например, медленные нейтроны, поглощенные реакцией (n,), в некоторых случаях имеют сечение, намного превышающее 1000 барн (бор-10, кадмий-113 и ксенон-135), в то время как сечения для трансмутаций за счет поглощения гамма-лучей находятся в районе 0,001 барн. γ {\ displaystyle \ gamma}

Микроскопическое и макроскопическое поперечное сечение

Ядерные сечения используются для определения скорости ядерной реакции и регулируются уравнением скорости реакции для определенного набора частиц (обычно рассматриваемого как мысленный эксперимент «пучок и мишень», где одна частица или ядро ​​является «мишенью» [обычно в состоянии покоя], а другой рассматривается как «луч» [снаряд с заданной энергией]).

Для нейтронных взаимодействий, падающих на тонкий лист материала (в идеале, сделанный из одного типа изотопа ), уравнение скорости ядерной реакции записывается как:

р Икс знак равно Φ   σ Икс   ρ А знак равно Φ Σ Икс {\ Displaystyle r_ {x} = \ Phi \ \ sigma _ {x} \ \ rho _ {A} = \ Phi \ Sigma _ {x}}

где:

  • р Икс {\ displaystyle r_ {x}} : количество реакций типа x, ед.: [1 / время / объем]
  • Φ {\ displaystyle \ Phi} : поток луча, единицы: [1 / площадь / время]
  • σ Икс {\ displaystyle \ sigma _ {x}} : микроскопическое сечение реакции, единицы: [площадь] (обычно амбары или см 2). Икс {\ displaystyle x}
  • ρ А {\ displaystyle \ rho _ {A}} : плотность атомов в мишени в единицах [1 / объем]
  • Σ Икс σ Икс   ρ А {\ Displaystyle \ Sigma _ {x} \ Equiv \ sigma _ {x} \ \ rho _ {A}}: макроскопическое сечение [1 / длина]

Типы реакций, часто встречающихся в ы: рассеяние,: радиационный захват,: поглощение (радиационный захват принадлежит к этому типу), е: деления, соответствующие обозначения для сечений являются:,, и т.д. Особый случай представляет собой общее сечение, которое дает вероятность того, что нейтрон подвергнется какой-либо реакции (). γ {\ displaystyle \ gamma} σ s {\ displaystyle \ sigma _ {s}} σ γ {\ displaystyle \ sigma _ {\ gamma}} σ а {\ displaystyle \ sigma _ {a}} σ т {\ displaystyle \ sigma _ {t}} σ т знак равно σ s + σ γ + σ ж + . . . {\ displaystyle \ sigma _ {t} = \ sigma _ {s} + \ sigma _ {\ gamma} + \ sigma _ {f} +...}

Формально приведенное выше уравнение определяет макроскопическое нейтронное сечение (для реакции x) как константу пропорциональности между потоком нейтронов, падающим на (тонкий) кусок материала, и количеством реакций, которые происходят (на единицу объема) в этом материале. Различие между макроскопическим и микроскопическим поперечным сечением состоит в том, что первое является свойством определенного куска материала (с его плотностью), а второе - внутренним свойством одного типа ядер.

Смотрите также

Рекомендации

  • Анализ Ядерный реактор по Джеймс Дж Duderstadt и Луи Дж Гамильтон - Опубликовано John Wiley amp; Sons, Inc.
  • Перкинс, Дональд Х. (1999). Введение в физику высоких энергий. Издательство Кембриджского университета. ISBN   978-0-521-62196-0.
  • Мубаракманд, Самар ; Масуд Ахмад ; М. Анвар; MS Chaudhry (1977). «Измерения поперечного сечения с нейтронным генератором». Ядро. Нилор, Исламабад: PINSTECH. 42 (1–2): 115–185.
Последняя правка сделана 2023-08-08 09:01:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте