Fotonukleáris reakciók

A fotonukleáris reakciók ( angolul photodisintegration , phototransmutation ) olyan magreakciók , amelyek akkor jönnek létre, amikor a gamma-sugarakat az atommagok elnyelik [1] . Azt a jelenséget, amikor a reakció során a magok nukleonokat bocsátanak ki, nukleáris fotoelektromos hatásnak nevezik . Ezt a jelenséget Chadwick és Goldhaber fedezte fel 1934- ben [2] , majd Bothe és Wolfgang Gentner [3] , később pedig Niels Bohr [4] [5] vizsgálta tovább .

Amikor egy gamma-sugárzás elnyelődik, az atommag többlet energiát kap anélkül, hogy megváltoztatná nukleonösszetételét, és a többletenergiával rendelkező mag összetett mag . A többi magreakcióhoz hasonlóan a gamma-kvantum elnyelése az atommagban csak akkor lehetséges, ha a szükséges energia- és spin - arányok teljesülnek. Ha az atommagba átvitt energia meghaladja a magban lévő nukleon kötési energiáját , akkor a kialakult összetett atommag bomlása leggyakrabban nukleonok, főként neutronok kibocsátásával történik . Az ilyen bomlás nukleáris reakciókhoz vezet, amelyeket fotonukleárisnak neveznek , és ezekben a reakciókban a nukleonemisszió jelensége a nukleáris fotoelektromos hatás . Megnevezések: $(\gamma ,n)$ $(\gamma ,p)$

$\gamma$ - gamma-sugárzás vagy gamma-kvantum részecske (nagy energiájú foton );
$n$ - neutron ;
$p$ - proton .

A fotonukleáris reakciók elméletében az összetett atommag statisztikai modelljét és a rezonáns közvetlen fotoelektromos hatás modelljét [6] alkalmazzák .

A fotonukleáris reakciók egy összetett mag képződésével mennek végbe, azonban ha tömegszámú atommagokon indultak el reakciók , a hozam kísérletileg túl magasnak bizonyult az e mechanizmus által megjósolt hozamhoz képest. Ezenkívül a legnagyobb energiájú protonok szögeloszlása nem-izotrópnak bizonyult. Ezek a tények a közvetlen kölcsönhatás további mechanizmusára utalnak, amely csak a nehéz és közepes magokon végbemenő -reakciók esetén lényeges. A reakció mindig egy összetett mag képződésével megy végbe. $(\gamma ,p)$ $A>100$ $(\gamma ,p)$ $(\gamma ,n)$

Az első megfigyelt fotonukleáris reakció a deuteron fotodezintegrációja volt :

\gamma +{}^{{2}}{\textrm {H}}\rightarrow p+n

Összetett magképződés nélkül megy, mivel a deutériummagnak nincsenek gerjesztett állapotai, és viszonylag alacsony energiájú (2,23 MeV feletti) gamma-kvantumok okozhatják [7] .

A nukleonok kötési energiája azonban csak néhány nuklid létezik , és ahhoz, hogy más atommagokkal fotonukleáris reakciókat gerjeszthessenek, legalább 8 MeV energiájú fotonokra van szükség. Ilyen energiájú fotonok keletkeznek egyes magreakciókban, vagy akkor keletkeznek, amikor nagyon gyors elektronok lelassulnak az anyagban . A radioaktív bomlás során általában nem képződnek ilyen gamma-kvantumok, ezért a β-bomlás gamma- kvantumjai nem tudnak fotonukleáris reakciókat gerjeszteni és más anyagokban új indukált radioaktivitás megjelenését idézni elő.

Ha a berillium vagy a nehézvíz moderátorként szolgál egy atomreaktorban , akkor a neutron szokatlanul alacsony kötési energiája miatt 9 Be-ben és 2 H-ban a fotonukleáris reakciók hatékonyan mennek végbe ezen nuklidok magjain radioaktív gamma-kvantumok hatására. bomlás . Ugyanakkor az urán radioaktív hasadási termékei különösen sok gamma-kvantumot bocsátanak ki, de az atomreaktorban lévő gamma-kvantumok más, neutronok által aktivált anyagokat is bocsátanak ki. Így a nehézvizes és berillium atomreaktorokban a fotonukleáris reakció miatt további neutronforrás is van [1] . $(\gamma ,n)$

Jegyzetek

↑ 1 2 Klimov A.N. Atommagfizika és atomreaktorok. - Moszkva: Energoatomizdat, 1985. - S. 352.
↑ J. Chadwick , M. Goldhaber . Nukleáris fotoelektromos hatás (deuteron-bomlás γ-sugárzással) // Fizik . - 1934 . - T. 14 , 8. sz . Archiválva az eredetiből 2013. május 22-én.
↑ W. Bothe és W. Gentner. Atomumwandlungen durch γ-Strahlen // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. – 1937 . - T. 106 , 3-4 . (nem elérhető link)
↑ N.Bohr . Nukleáris fotoeffektusok // Természet . – 1938 . - 141. sz . Az eredetiből archiválva: 2012. március 20.
↑ N. Bor . Nukleáris fotoelektromos hatás // UFN . – 1938 . - 7. sz . Az eredetiből archiválva: 2012. március 20.
↑ J. Levinger. fotonukleáris reakciók. - Moszkva: IL, 1962. - S. 258.
↑ NCRP jelentés #79. Neutronszennyeződés orvosi elektrongyorsítókból. - Országos Sugárvédelmi és Sugármérési Tanács, 1984. - P. 19. - ISBN 0-913392-70-7 . ISSN 0083-209X

Linkek

Fotonukleáris reakciók - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból .
Fotonukleáris reakciók , Fizikai Enciklopédia .