Ядерные реакции, общие свойства

Благодаря действию ядерных сил две частицы (два ядра или ядро и нуклон) при сближении до расстояний порядка 10−13 см вступают между собой в интенсивное ядерное взаимодействие, приводящее к преобразованию ядра. Этот процесс называется ядерной реакцией. Во время ядерной реакции происходит перераспределение энергии и импульса обеих частиц, которое приводит к образованию нескольких других частиц, вылетающих из места взаимодействия.

Классификация ядерных реакций

Первичную классификацию взаимодействий нейтрона с ядром можно свети к двум процессам: упругому рассеянию в поле ядерных сил (потенциальное рассеяние), либо захвату нейтрона ядром с образованием составного ядра.

Взаимодействие первого типа сопровождается только перераспределением энергии между нейтроном и ядром мишенью.

Взаимодействие второго типа в соответствии с гипотезой Бора протекают в два этапа: на первом этапе нейтрон поглощается ядром-мишенью _ZX^A, в результате чего возникает промежуточное ядро _ZX^A+1 в возбужденном состоянии – на втором этапе промежуточное ядро сбрасывает энергию возбуждения тем или иным каналом (испуская ту или иную частицу).

Сказанное можно записать так:

Столкновение нейтрона с ядром без образования промежуточного ядра, когда происходит обмен только кинетической энергией нейтрона с ядром (процесс, аналогичный соударению двух абсолютно упругих тел), называется реакцией упругого потенциального рассеяния. Реакция (1), в ходе которой промежуточное ядро после испускания нейтрона оказывается в основном состоянии, с точки зрения обмена энергией нейтрона с ядром ничем не отличается от потенциального рассеяния и называется реакцией упругого резонансного рассеяния. Однако вероятность этих процессов весьма различны и по-разному зависят от кинетической энергии налетающего нейтрона.

В реакции (2) промежуточное ядро после испускания нейтрона оказывается в возбужденном состоянии и остаток энергии возбуждения сбрасывает в виде γ-кванта. Эта реакция, называемая реакцией неупругого рассеяния, также приводит к снижению энергии нейтрона, но при этом часть его кинетической энергии уносится в виде энергии γ-кванта.

В реакции (3) вся энергия возбуждения промежуточного ядра сбрасывается в виде γ-кванта и в основном состоянии остается ядро более тяжелого изотопа, имеющего массовое число на единицу больше, чем у ядра-мишени. Эта реакция называется реакцией радиационного поглощения.

Реакция (4) – реакция деления – может протекать на тяжелых ядрах, для которых процесс деления один из энергетически выгодных каналов сброса энергии возбуждения.