 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
| Ядерная физика |
|---|
 |
| Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерная материя · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
Откол - это процесс, при котором фрагменты материала ( скола ) выбрасываются из тела в результате удара или напряжения. В контексте механики удара он описывает выброс материала из цели во время удара снарядом . В планетной физике расщепление описывает удары метеоритов о поверхность планеты и влияние звездных ветров и космических лучей на атмосферы и поверхности планет . В контексте добычи полезных ископаемых или геологии под отколом могут подразумеваться куски породы, отколовшиеся от поверхности скалы.из-за внутренних напряжений в породе; это обычно происходит на стенках шахты . В контексте антропологии скалывание - это процесс, используемый для изготовления каменных орудий, таких как наконечники стрел, путем раскалывания . В ядерной физике расщепление - это процесс, при котором тяжелое ядро испускает множество нуклонов в результате столкновения с частицей высокой энергии , что значительно снижает его атомный вес .
В механике твердого тела [ править ]
Откол может произойти, когда волна растягивающего напряжения распространяется через материал, и может наблюдаться при испытаниях на удар плоской пластины. Это вызвано внутренней кавитацией из-за напряжений, которые возникают в результате взаимодействия волн напряжения, превышающих локальную прочность материалов на растяжение . На свободном конце пластины будет создан фрагмент или несколько фрагментов. Этот фрагмент, известный как « скол », действует как вторичный снаряд со скоростью, которая может достигать одной трети скорости волны напряжения на материале. Этот тип отказа обычно является следствием использования фугасных зарядов сжимающей головки ( HESH ).
Лазерное скалывание [ править ]
Лазер индуцированная скалывания Недавний экспериментальный метод , разработанный , чтобы понять адгезию из тонких пленок с подложками . Импульсный лазер высокой энергии (обычно Nd: YAG ) используется для создания импульса сжимающего напряжения в подложке, где он распространяется и отражается как волна растяжения на свободной границе. Этот импульс растяжения раскалывает / отслаивает тонкую пленку по мере продвижения к подложке. Используя теорию распространения волн в твердых телах, можно определить прочность границы раздела. Импульс напряжения, создаваемый в этом примере, обычно составляет около 3-8 наносекунд.по продолжительности, в то время как его величина изменяется в зависимости от плотности энергии лазерного излучения . Благодаря бесконтактному приложению нагрузки этот метод очень хорошо подходит для скалывания ультратонких пленок (толщиной 1 микрометр или меньше). Также возможно преобразовать продольную волну напряжения в напряжение сдвига с помощью импульсной призмы и добиться скалывания при сдвиге.
Ядерный скалы [ править ]
Ядерное растрескивание происходит естественным образом в атмосфере Земли из-за воздействия космических лучей , а также на поверхности космических тел, таких как метеориты и Луна.. Свидетельства расщепления космических лучей (также известного как «расщепление») наблюдаются на внешних поверхностях тел и позволяют измерить продолжительность воздействия. Состав самих космических лучей также указывает на то, что они подверглись отколу до того, как достигли Земли, потому что доля легких элементов, таких как литий, бор и бериллий, в них превышает средние космические содержания; Эти элементы космических лучей, очевидно, образовались в результате расщепления кислорода, азота, углерода и, возможно, кремния в источниках космических лучей или во время их длительного путешествия сюда. Космогенные изотопы из алюминия , бериллия , хлора , йода и неонаобразовавшиеся в результате откола земных элементов под бомбардировкой космическими лучами, были обнаружены на Земле.
Расщепление ядер - один из процессов, с помощью которых ускоритель частиц может быть использован для получения пучка нейтронов . Пучок частиц, состоящий из протонов с энергией около 1 ГэВ, попадает в мишень, состоящую из ртути , тантала , свинца [1] или другого тяжелого металла. Ядра мишени возбуждаются, и при снятии возбуждения от каждого ядра выбрасывается от 20 до 30 нейтронов. Несмотря на то, что это гораздо более дорогой способ получения нейтронных пучков , чем с помощью цепной реакции из ядерного деления в ядерном реакторе, его преимущество состоит в том, что пучок можно относительно легко подавать импульсами. Кроме того, энергетическая стоимость одного нейтрона отщепления в шесть раз ниже, чем у нейтрона, полученного в результате деления ядра. В отличие от ядерного деления, нейтроны расщепления не могут запускать дальнейшие процессы расщепления или деления с образованием дополнительных нейтронов. Следовательно, отсутствует цепная реакция, что делает процесс некритичным. Наблюдения за расщеплением космических лучей проводились уже в 1930-х годах [2], но первые наблюдения с помощью ускорителя частиц произошли в 1947 году, а термин «расщепление» был придуман нобелевским лауреатом Гленном Т. Сиборгом в том же году. [3]
Производство нейтронов на источнике нейтронов отщепления [ править ]
| Наука с нейтронами |
|---|
| Фонды |
|
| Рассеяние нейтронов |
|
| Другие приложения |
|
| Инфраструктура |
|
| Нейтронные объекты |
|
Обычно производство нейтронов в источнике расщепления начинается с мощного ускорителя протонов . Ускоритель может состоять только из линейного ускорителя (как в Европейском источнике расщепления ) или комбинации линейного ускорителя и синхротрона (например, нейтронный источник ISIS ) или циклотрона (например, PSI ). Например, нейтронный источник ISIS основан на некоторых компонентах бывшего синхротрона Nimrod . Nimrod был неконкурентоспособным в области физики элементарных частиц, поэтому его заменили новым синхротроном, изначально использующим оригинальные инжекторы., но который производит очень интенсивный импульсный пучок протонов. В то время как Nimrod производит около 2 мкА при 7 ГэВ, ISIS производит 200 мкА при 0,8 ГэВ. Это пульсирует с частотой 50 Гц, и этот интенсивный пучок протонов фокусируется на мишени. Эксперименты проводились с мишенями из обедненного урана, но, хотя они производят наиболее интенсивные пучки нейтронов, они также имеют самый короткий срок службы. Поэтому обычно используются танталовые или вольфрамовые мишени. Процессы расщепления в мишени производят нейтроны, первоначально при очень высоких энергиях - значительную долю энергии протонов. Затем эти нейтроны замедляются в замедлителях, заполненных жидким водородом или жидким метаном.до энергий, необходимых для приборов рассеяния. В то время как протоны могут быть сфокусированы, поскольку они имеют заряд, нейтральные нейтроны не могут быть сфокусированы, поэтому в этом устройстве инструменты расположены вокруг замедлителей.
Термоядерный синтез с инерционным удержанием может произвести на порядки больше нейтронов, чем расщепление. [4] Это может быть полезно для нейтронной радиографии , которая может использоваться для определения местоположения атомов водорода в структурах, определения теплового движения атомов и изучения коллективных возбуждений фотонов более эффективно, чем рентгеновские лучи .
См. Также [ править ]
- Усилитель энергии
- Подкритический реактор (система с ускорителем)
Оборудование для откола [ править ]
- Европейский источник скола , строящийся, Швеция
- Источник нейтронов ИГИЛ, Харвелл, Великобритания
- J-PARC
- LANSCE Los Alamos
- PSI Spallation Neutron Source (SINQ) , Швейцария
- Источник нейтронов расщепления Ок-Ридж, США
- Источник нейтронов расщепления в Китае
Ссылки [ править ]
- ^ "Мишень расщепления | Институт Пола Шеррера (PSI)" . Psi.ch . Проверено 12 декабря 2015 .
- ^ Росси, Бруно (1933). "Über die Eigenschaften der durchdringenden Korpuskularstrahlung im Meeresniveau" [О свойствах проникающей корпускулярной радиации на уровне моря]. Zeitschrift für Physik . 82 (3–4): 151–178. Bibcode : 1933ZPhy ... 82..151R . DOI : 10.1007 / BF01341486 . S2CID 121427439 .
- ^ Краса, Антонин (май 2010). «Источники нейтронов для ADS» (PDF) . Факультет ядерных наук и физической инженерии . Чешский технический университет в Праге. S2CID 28796927 . Проверено 20 октября 2019 года .
- ^ Тейлор, Эндрю; Данн, М; Bennington, S; Ansell, S; Гарднер, я; Norreys, P; Брум, Т; Финдли, Д. Нельмес, Р. (февраль 2007 г.). «Путь к самому яркому источнику нейтронов?». Наука . 315 (5815): 1092–1095. Bibcode : 2007Sci ... 315.1092T . DOI : 10.1126 / science.1127185 . PMID 17322053 . S2CID 42506679 .
Внешние ссылки [ править ]
- База данных МАГАТЭ по источникам нейтронов расщепления на портале знаний по ускорителям
- Описание ускорителя ISIS и др.
- Техническая информация об источнике нейтронов расщепления .
- Как происходит расщепление нейтронов и мюонов ISIS
