- •89. Фотоядерні реакції
- •90. Поділ Ядра урану
- •91. Коефіцієнт розмноження нейтронів, моментальні та запізнені нейтрони
- •92. Формула чотирьох множників для коефіцієнта розмноження нейтронів
- •94. Типи ядерних реакторів
- •95. Будова ядерного реактора
- •96. Реакції синтезу
- •97. Керовані термоядерні реакції
89. Фотоядерні реакції
Фотоядерними реакціями звичайно називають процеси взаємодії у- квантів високої енергії з ядрами. Такі взаємодії супроводжуються випусканням протонів, нейтронів та ін. Очевидно, фотоядерні реакції можуть виникати в тому випадку, коли енергія є більшою від енергії зв’язку нуклона в ядрі, тобто понад 8 МеВ. Більшість фотоядерних реакцій відбувається за допомогою жорсткого гальмівного випромінювання, що виникає під час гальмування швидких електронів. Оскільки спектр гальмівного випромінювання є суцільним, то виникають певні труднощі в поясненні механізму перебігу реакцій цього типу і взагалі інтерпретаїтії експепиментальних результатів. Особливістю фотоядерних реакцій типу тощо є те, що їх характеризує функція збудження з дуже широким максимумом за 12-15 МеВ (рис. 12.4). Як бачимо, залежність перерізу реакції від енергії має чітко виражений резонансний характер.
Рис. 12.4. Залежність виходу продуктів фотоядерних реакцій від енергії у-квантів.
Максимум перерізу для легких ядер є за енергій приблизно 22 МеВ і зміщується в бік менших енергій, приблизно до10 МеВ. для важких ядер. Цю залежність описує емпірична формула В більшості випадків ширина резонансу є в межах від 2 до 8 МеВ. Ці широкі резонанси отримали назву “велетенських”. Природа велетенського резонансу в фотоядерних реакціях відрізняється від природи залежності перерізу різних розглянутих досі ядерних реакцій від енергії падаючих частинок. Тут спад перерізу після максимуму не можна приписати ефекту конкурентних каналів, що видно з рис. 12.4, де максимуми перерізів для реакцій типу збігаються. Очевидно, максимуми на кривій можна пояснити тим, що ймовірність поглинання фотонів ядрами має немонотонну залежність. Велетенський резонанс можна пояснити, якщо прийняти до уваги, що в разі поглинання фотонів збуджуються коливання внутрішньоядерних протонів і нейтронів один щодо одного. Припускаючи, що протони і нейтрони під дією жорсткого електромагнітного випромінювання роблять коливання як дві нестисливі рідини, можна довести, що резонансна частота поглинання -променів
Звідси випливає, що енергія, яка відповідає положенню максимуму перерізу фотоядерних реакцій повинна також змінюватись як що добре узгоджується з експериментом.
Отже, ця проста модель дала змогу пояснити залежність резонансної енергії від масового числа. Останніми роками виявлено “тонку структуру” велетенського резонансу - реакцій для деяких легких ядер, що пояснюють звичайними уявленнями про окремі рівні збудження. Очевидно, ці дві картини не заперечують, а доповнюють одна одну, тобто залежно від енергії фотона і маси ядра можливі різні способи поглинання у-квантів ядрами. Вивчення енергетичного і кутового розподілу фотопротонів засвідчило, що є два механізми фотоядерних реакцій: прямий фотоефект і випаровування. У першому випадку у-квант передає значну частину своєї енергії безпосередньо протонові, що перебуває поблизу поверхні ядра. Складове ядро в цьому разі не утворюється, тому енергетичний розподіл протонів значно відрізняється від енергетичного розподілу, який є під час випаровування