Ядерное сечение

Ядерная сечение ядра используется для описания вероятности , что ядерная реакция будет происходить. Понятие ядерного поперечного сечения может быть количественно определено в терминах «характерной площади», где большая площадь означает большую вероятность взаимодействия. Стандартной единицей измерения поперечного сечения ядра (обозначается σ ) является сарай , равный ^10–28 м² или ^10–24 см². 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 инеупругое 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. Предполагая 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.${\ displaystyle \ gamma}$

Микроскопическое и макроскопическое поперечное сечение [ править ]

Ядерные сечения используются при определении 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:

${\ Displaystyle r_ {x} = \ Phi \ \ sigma _ {x} \ \ rho _ {A} = \ Phi \ Sigma _ {x}}$

куда:

• ${\ displaystyle r_ {x}}$ : количество реакций типа x, ед .: [1 / время / объем]
• ${\ displaystyle \ Phi}$ : поток луча, единицы: [1 / площадь / время]
• ${\ displaystyle \ sigma _ {x}}$ : микроскопическое сечение реакции , единицы: [площадь] (обычно амбары или см ² ).${\ displaystyle x}$
• ${\displaystyle \rho _{A}}$ : плотность атомов в мишени в единицах [1 / объем]
• ${\displaystyle \Sigma _{x}\equiv \sigma _{x}\ \rho _{A}}$: 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 ( ).${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle \sigma _{s}}$${\displaystyle \sigma _{\gamma }}$${\displaystyle \sigma _{a}}$${\displaystyle \sigma _{t}}$${\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.

См. Также [ править ]

• Сечение нейтрона
• Сечение рассеяния

Ссылки [ править ]

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

• Анализ Ядерный реактор по Джеймс Дж Duderstadt и Луи Дж Гамильтон - Опубликовано John Wiley & 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.