1 / 30

Reakcje jądrowe

Reakcje jądrowe. Reakcja jądrowa – oddziaływania dwóch obiektów, z których przynajmniej jeden jest jądrem. W wyniku reakcji jądrowych powstają: Nowe jądra Jądra w innym stanie niż początkowe. Pierwsza zaobserwowana reakcja jądrowa (Rutherford, 1919) Zapisujemy: lub lub.

gaenor
Download Presentation

Reakcje jądrowe

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Reakcje jądrowe • Reakcja jądrowa – oddziaływania dwóch obiektów, z których przynajmniej jeden jest jądrem. • W wyniku reakcji jądrowych powstają: • Nowe jądra • Jądra w innym stanie niż początkowe Pierwsza zaobserwowana reakcja jądrowa (Rutherford, 1919) Zapisujemy: lub lub transmutacja – zamiana jednego jądra na inne

  2. Najprostsza reakcja - rozpraszanie

  3. Reakcje syntezy deuter d +d  31H + p (Q = 4.03 MeV) d +d 32He + n (Q = 3.27 MeV) tryt n + 63Li  31H + 42He 31H + 21H  n + 42He (Q = 17.58 MeV) wysokoenergetyczne neutrony (ok. 14 MeV)

  4. kanał wejściowy  kanał wyjściowy a + A  B + ... rozpraszanie elastyczne a + A  a + A a + A a + A* rozpraszanie nieelastyczne Reakcje jądrowe • Energie: • niskie < 20 MeV • średnie do kilkaset MeV • wielkie do kilku GeV • ultrawielkie powyżej kilku GeV

  5. Badamy: • przekroje czynne – miara prawdopodobieństwa zajścia danego procesu • tożsamości cząstek (masa, ładunek, spin, parzystość) • charakterystyki kinematyczne (pt, pl, E, ) Eksperymenty ekskluzywne – pełna informacja o wszystkich produktach reakcji. Eksperymenty inkluzywne – badanie niektórych produktów reakcji

  6. Przekrój czynny oddziaływanie pomiarprawdopodobieństa przekrój czynny 

  7. n - strumień padających cząstek k - koncentracja centrów tarczy (identycznych), m-3  - efektywna powierzchnia centrów, m2 Sdx - objętość warstwy kSdx - ilość centrów w warstwie kSdx - efektywna powierzchnia czynna warstwy (bez przekrywania) S dx

  8. ułamek cząstek, które uległy oddziaływaniu: prawdopodobieństwo oddziaływania pomiar  mierzymy n(x) dla różnych grubości x, znając k (koncentrację centrów) -wyznaczamy 

  9. średnia droga swobodna: pomiar  przez pomiar średniej drogi swobodnej jednostka przekroju czynnego: barn, b=10-28 m2(geometryczny przekrój poprzeczny jądraA~120)

  10. Energia progowa Reakcje jądrowe lub Zasada zachowania energii: Q > 0 – reakcja egzoenergetyczna Q < 0 – reakcja endoenergetyczna

  11. przykłady: reakcja ładunek liczba nukleonów 21H + 21H  32He + n 1 +1 = 2 + 0 2 + 2 = 3 + 1 p + 73Li  74Be + n 1 + 3 = 4 + 0 1 + 7 = 7 + 1 42He + 94Be  126C + n 2 + 4 = 6 + 0 4 + 9 = 12 + 1 42He + 115B  147N + n 2 + 5 = 7 + 0 4 + 11 = 14 + 1 Zasady zachowania Zasada zachowania ładunku: Zasada zachowania liczby barionowej:

  12. Modele reakcji

  13. Model jądra złożonego • Dwa etapy reakcji: • pocisk wchłonięty przez jądro – powstaje wzbudzone jądro złożone • rozpad jądra złożonego z emisją cząstek Przykłady:

  14. Model jądra złożonego Przykłady:

  15. Model jądra złożonego II etap: rozpad jądra pośredniego (najczęściej jest więcej scenariuszy rozpadu), dynamika procesów w drugim etapie nie zależy od sposobu powstania jądra złożonego. I etap: jądro wnika do tarczy, powstaje jądro złożone najczęściej w stanie wzbudzonym (emisja kwantów ), w wyniku szeregu zderzeń energia zostaje rozdzielona pomiędzy wszystkie nukleony jądra. Jądro złożone jest obiektem o długim czasie życia ~10-16s

  16. Model jądra złożonego a + AZX  C* I etap (powstanie jądra złożonego) przejście do niższego stanu wzbudzenia  C’* +  C’* b1 + Y1 + …II etap (rozpad jądra złożonego)  b2 + Y2 + … np.: 42He + 6028Ni6230Zn + 2n 6430Zn* p + 6329Cu6330Zn + n

  17. kształty rozkładów przekrojów czynnych podobne dla różnych reakcji – jądro złożone „nie pamięta” jak powstało. rozkłady pędów i energii neutronów wtórnych również podobne energia pocisku

  18. 2H 1H b 16O 17O Reakcje bezpośrednie stripping (zdarcie): d + 16O  p + 17O (Q=1.92 MeV)

  19. Reakcje bezpośrednie 2H 3H b 16O 15O pick-up (poderwanie): d + 16O  3H + 15O

  20. Reakcje bezpośrednie • Pocisk wchodzi w obszar oddziaływania jądra tarczy i może… • zostać schwytany w całości lub częściowo (zdarcie) • poderwać nukleony z jądra tarczy (poderwanie, zubożenie) • Część pocisku schwytana przez jądro przekazuje swoją energię nukleonowi (grupie nukleonów) i wybija je z jądra. • Względnie małe transfery energii i pędu • Jądro po reakcji może być w stanie wzbudzonym – dalsze przejścia, rozpady.

  21. Reakcje bezpośrednie • twarde widma (przesunięte do wyższej energii) z ostrym maksimum (n,p) jądro złożone liczba protonów (n,p) reakcja wprost energia protonów • Anizotropowy rozkład kątowyz maksimum dla małych kątów • Słaba zależność przekroju czynnego od energii cząstki padającej • Nukleony z którymi nie oddziałuje pocisk bezpośrednio nie uczestniczą w reakcji • Czas trwania całej reakcji porównywalny z czasem przelotu nukleonu przez obszar jądra, ~10-22s

  22. rozszczepienie synteza jądrowa Energia jądrowa

  23. rozpad  - wyzwala się 5,6 MeV Reakcja rozszczepienia wyzwala się 180 MeV

  24. Reakcja rozszczepienia

  25. reakcja rozszczepienia

  26. reakcja łańcuchowa 235U – 0,72%

  27. bilans energia kinetyczna jąder produktów 165 MeVenergia unoszona przez neutrony 5 MeVenergia natychmiastowych kwantów  7 MeVenergia rozpadów jąder promieniotwórczych 25 MeV razem 200 MeV spalanie węgla: 4 eV na atom (C + O2 = CO2)

More Related