+ + REACŢII NUCLEARE. Definitie

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "+ + REACŢII NUCLEARE. Definitie"

Κυβηλη Αγγελίδου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

Definitie REACŢII NUCLEARE Reacţii nucleare - ansamblul proceselor generate de interacţiunea a două sisteme nucleare sub acţiunea forţelor nucleare proiectil nucleu rezidual a X b Y Q sau X(a,b)Y

1 Definitie REACŢII NUCLEARE Reacţii nucleare - ansamblul proceselor generate de interacţiunea a două sisteme nucleare sub acţiunea forţelor nucleare proiectil nucleu rezidual a X b Y Q sau X(a,b)Y inta Energia de reactie Particula emergenta Prima reacţie nucleară -Rutherford în 99 Np 8 O Canal de intrare Canale de reacţie stări cuantice determinate ale sistemului proiectil-ţintă şi nucleu emergent-nucleu rezidual a X b c d Y Z W Canal de iesire

2 Clasificare Criterii de clasificare (a) natura nucleului ţintă, (b) energia nucleului proiectil, (c) natura nucleului proiectil a) Natura nucleului ţintă. b) Energia nucleului proiectil c) Natura nucleului proiectil reacţii pe nuclee foarte uşoare A< reacţii pe nuclee uşoare A reactii pe nuclee medii A reacţii pe nuclee grele A reacţii pe nuclee foarte grele A reacţiile nucleare la energii joase - energia particulei incidente are valori de până la MeV reacţiile nucleare la energii înalte - peste MeV până la câţiva GeV împrăştierea - elastică - neelastică reacţii nucleare de rearanjare reacţii nucleare de captură radiativă reacţii nucleare cu emisie de mai multe particule reacţii fotonucleare

3 Împrăştierea elastică Proces de interacţiune a două sisteme - starea internă a sistemului rămâne neschimbată; au loc schimbări doar în nivelul parametrilor cinetici (transfer de impuls şi energie) a X a X, Q = sau X(a,a)X ipuri de imprăştieri elastice ciocnire normală sau potenţială (shape-elastic scattering) - împrăştierea elastică a proiectilului are loc la suprafaţa nucleului ţintă împrăştiere anormală sau împrăştiere elastică de rezonanţă (resonance scattering) - formarea unui sistem intermediar de nucleu compus şi apoi emisia proiectilului cu aceeaşi energie (în sistemul centrului de masă) Imprăştierea elastică totală este o sumă coerentă dintre împrăştierea potenţială şi împrăştierea de rezonanţă

4 Împrăştierea neelastică Implică transferul de energie cinetică a proiectilului în energie de excitare a nucleului ţintă, fără ca identitatea compoziţională a celor două sisteme nucleare să fie modificată. a X a' X Q = * sau X(a,a' )X * împrăştierea neelastică are loc numai dacă energia de interacţiune în SCM depăşeşte primul nivel de excitare a nucleului ţintă, (~o. MeV) şi este dependent de energia şi natura nucleului ţintă

5 Reacţii nucleare de rearanjare natura nucleelor emergente este diferită de natura nucleelor incidente a X b Y Q reacţii nucleare de rearanjare reacţii nucleare de rearanjare sub influenţa neutronilor reacţii nucleare de rearanjare sub influenţa particulelor sau nucleelor încărcate Reacţii de rearanjare sub acţiunea neutronilor- grupa cea mai largă de procese nucleare datorita lipsei barierei de potenţial (a) Reacţii de tip (n, p) au loc cu neutroni rapizi (.- MeV) A A n Z Xp Z conduc la formarea unor radioizotopi activi β - - exces de neutroni = ani / C = 8.zile / S Y N β Cl β

6 (b) Reacţii de tip (n, ) n X(A, Z) Y(A,Z ) nucleele grele - neutroni rapizi (.- MeV)-bariera inalta pentru emisie n Al Na nucleele uşoare - şi cu neutroni termici n n Li B Reacţii de rearanjare sub acţiunea particulelor/nucleelor încărcate bariera de potenţial coulombian z Z e B = R H Li / cu R = R A si R =. - m. sau z Z e B =.9 / A ipuri a)-reacţii de reacţii: generate de protoni b)-reacţii generate de deuteroni c)-reacţii generate de particulele d)-reacţii generate de ioni grei.

7 a)reacţii generate de protoni două tipuri (p, n) şi (p, ) p p X(A,Z) X(A,Z) Y(A,Z ) n Y(A,Z ) Reacţii de tip (p,n) - shimbare dintre un proton şi un neutron -un surplus de masă (masa neutronului este mai mare decât masa protonului) -un surplus de protoni faţă de nucleul de echilibru nucleul rezultat - prezintă radioactivitate β sau captură de electroni (captură K) p Li Be n Q =. MeV Reacţii de tip (p, ) reactii exoterme -au loc doar la energii mari ale protonului (~MeV) p p Li Li He Q =. MeV

8 b) Reacţii generate de de deuteroni ipuri de reacţii: (d, p), (d, n) şi (d, ) d X(A, Z) Y(A,Z) p d X(A, Z) Y(A,Z ) n d X(A, Z) Y(A,Z ) în funcţie de energia cinetică a deuteronului se pot produce diferite reactii: 9Cu p d 9Cu ( Zn) nc Zn n 8Ni Cu nucleele uşoare la energii mici ale deuteronilor (~kev) d d d d H He n Q =.8 MeV neutroni de, MeV H He n Q =. MeV neutroni de, MeV H H p Q =. MeV He He p d Na obţinerea radioizotopilor in acceleratorii de particule d d P Mg Na P Na =.8 ore =. zile =. ani / Na p p / P / Na Mg β S β Ne β

9 c) Reacţii generate de particulele sunt de două tipuri: (,n) şi (,p). Reactii de tip (, n) X(A,Z) n Y(A,Z ) radioactive β B Mg n n N = min / N Si = sec / S C β Al β surse izotopice de neutroni; particulele emise de radioizotopi produc reacţii cu elemente uşoare şi emisie de neutroni: surse Am-Be, Ra-B sau Pu-Be 9 Be B ( C) C n Q = ( N) N n Q =.8 MeV. MeV Reacţii de tip (,p) prima reactie nucleara Rutherford X(A, Z) Y(A,Z ) p N 8O p Exemplu: ( P) Si p Q. MeV Al =

10 d) Reacţii generate de ioni grei Reacţiile cu ioni grei (A>) - posibilitatea studierii unui mare număr de nuclee aflate în condiţii extreme ale stărilor nucleare: obtinerea unor stări izomere de mare densitate (nuclee superdense) formarea unor stări cvasiatomice cu Z mare sinteza de nuclee supragrele sinteza unor nuclee neutrono excedentare studiul unor noi mecanisme de dezintegrare, etc. Exemple: Sintetizare elemente supragrele N N 9 Ne 8 Al Am 9 Pu [ Ca] Jl 8 Ku Ar au fost sintetizate elemente cu Z=,, n []?? n 8Ni 8Pb 999- au fost descoperite elementele cu Z= şi 8 8? []?? n Kr 8Pb8? n

11 Reacţii nucleare de captură radiativă (a,γ) Principalele de tip: (n,γ ) şi (p,γ ) Reacţii de tip (n,γ ) - se realizeaza cu neutroni lenţi şi termici rezultă de obicei radioizotopi care se dezintegrează β - n n n n n Na P Co Ag Au / Na β / P β / Co β =. zile / Ag β =.9 ore =. ani =. min =.9 zile / Au β Mg (stabil) S (stabil) 8 Ni (stabil) Cd (stabil) Hg (stabil) -constituie baza analizei prin activare cu neutroni (NAA) În urma reacţiilor (n,γ) cu atomii de 8 U şi h se obţin materiale fisionabile utilizate drept combustibil nuclear în reactori U(n, γ) 9 9 h(n, γ) U 9 β min 9 9 β 9. min h β Np. zile β Pa zile 9 9 Pu 9. U. 9 ani U 9 9 ani h

12 Reacţii de tip (p,γ ) - constă în captura unui proton de către nucleul ţintă şi emiterea surplusului de energie sub forma de radiaţie γ Nucleul format se situează în tabelul periodic cu o poziţie la dreapta faţă de elementul ţintă şi poate fi un izotop stabil sau un izotop radioactiv β p p p p Li γ Al γ N γ Cr 8 Be (stabil) 8 8 γ 8 Si (stabil) O β. s O Mn β ani Mn. N (stabil) Cr (stabil) Există şi situaţii rare în care nucleu rezidual este radioactiv β - p Ca γ Sc β. zile Sc i (stabil)

13 Reacţii nucleare cu emisie de mai multe particule Emisie de mai multe particule - reacţii de sfărâmare a nucleului (spallation) si au loc la energii foarte mari ale proiectilului (de peste MeV) a X b,c,d... Y n O N n p sau d As V n 9 p 8 proiectilul transfera energie unuia sau mai multor nucleoni ai nucleului ţintă, care pot părăsi nucleul, iar proiectilul poate să treacă prin nucleu proiectilul se opreaste în nucleu cedând întreaga energie; nucleul se încălzeşte instantaneu la valori mari ale temperaturii nucleare - explozie a nucleului la energii ultraînalte,( MeV) a proiectilului nucleul ţintă să fie sfărâmat în întregime, producând dezintegrarea lui în toţi nucleonii constituienţi ai sistemului nuclear

14 Reacţii fotonucleare Conditia de realizare energia radiatiei γ sa fie mai mare decât energia de legătură a nucleonilor in nucleu dacă nucleul ţintă are numărul de masă A< nucleul rezidual-radioactiv β sau e k dacă nucleul ţintă are numărul de masă A>, nucleul rezidual-radioactiv β - energii ale radiaţiei γ peste MeV sunt probabile reacţii de tip (γ, p), (γ, n), (γ, np) şi (γ, ) iar la energii de peste MeV au loc şi reacţii cu emisie de mai multe particule. γ γ γ γ 9 8 C Al Ag a n n C Al n 8 n 8 C Al 8 Ag Ag 8 β.9 min β. β 8. min a CE CE ani β 8 8. ore a B (stabil) Mg (stabil) Pd (stabil) W (stabil)

Σχετικά έγγραφα

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii Problemele neliniare sunt in general rezolvate prin metode iterative si analiza convergentei acestor metode este o problema importanta. 1 Contractii