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原子核反应

更新时间:2023-11-07 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

我们晓得,核衰变是不稳定的原子自发形成的转变,转变后的原子核成为稳定的原子核。据悉,稳定的原子核也能转弄成不稳定的原子核,不过这些转变不能自发形成,只能通过原子核反应能够实现。uua物理好资源网(原物理ok网)

11.7.1核反应及其分类uua物理好资源网(原物理ok网)

原子核原子核,或则原子核与其他粒子(中子、γ光子等)之间的互相作用所造成的各类变化称为核反应。核反应式通常可表示为uua物理好资源网(原物理ok网)

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式中A表示靶核;a表示入射粒子;B表示剩余核;b表示出射粒子(可以有多个)。上述反应过程也可简成A(a,b)B。若果只考虑入射粒子和出射粒子,这一反应也常称为(a,b)过程。uua物理好资源网(原物理ok网)

比如,用30MeV的α粒子(即)轰击60Ni,其反应为uua物理好资源网(原物理ok网)

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可缩写为60Ni(α,pn)62Cu。uua物理好资源网(原物理ok网)

核反应释放的能量,称为反应能,用符号Q表示。若果将反应能考虑进去,则(11.7-1)式可写成uua物理好资源网(原物理ok网)

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Q>0,为放能反应;Quua物理好资源网(原物理ok网)

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目前已知的核反应有1500多种,我们可以从不同的角度对它们进行分类:uua物理好资源网(原物理ok网)

1)按出射粒子的优缺,可分为:uua物理好资源网(原物理ok网)

a.核散射。是出射粒子与入射粒子相同的核反应,又可分为弹性散射和非弹性散射两类。uua物理好资源网(原物理ok网)

弹性散射是指散射前后体系的总动能相等,原子核内部能量不发生变化的核散射,可表示为A(a,a)A。诸如,质子被碳核散射后,碳核仍处于能级,核反应为12C(p,p)12C。uua物理好资源网(原物理ok网)

非弹性散射是指散射前后体系的总动能不相等,而原子核内部能量发生了变化的核散射。最常见的反应为A(a,a′)A*,出射粒子a′比入射粒子a的能量低,剩余核A*处于迸发态。诸如质子被碳核散射后,碳核处于迸发态,反应为12C(p,p′)12C*。又如在银核上发生的γ射线非弹性散射,反应式为107Ag(γ,γ′),生成半衰期为44s的同质异能素。b.核转变。是出射粒子与入射粒子不同的核反应,可表示为A(a,b)B。uua物理好资源网(原物理ok网)

2)按入射粒子的种类,可分为:uua物理好资源网(原物理ok网)

a.中子核反应。按能量的不同,中子可分为慢中子(能量为0~1keV)、中能中子(能量为1~100keV)、快中子(能量为0.1~10MeV)、特快中子(为10~50MeV)四类。中子引发的核反应除弹性散射(n,n)、非弹性散射(n,n′)、辐射打动(n,γ)以外,中能中子的(n,n′)反应、快中子的(n,p)、(n,α)、(n,n′)反应,14MeV特快中子的(n,2n)、(n原子核,p)、(n,α)反应等,能够使稳定的原子核转弄成放射性原子核,称为原子核的活化。活化核按一定的半衰期衰变,并放出β射线和γ射线。uua物理好资源网(原物理ok网)

b.带电粒子核反应。包括质子造成的核反应,如(p,p)、(p,n)、(p,α)等;氘核造成的核反应原子核,如(d,p)、(d,α)等(d表示氘核);α粒子造成的核反应,如(α,n)、(α,p)等;以及重离子(其质量小于α粒子质量)造成的核反应,如(12C,4n)、(16O,α3n)等。uua物理好资源网(原物理ok网)

c.光核反应。即能量较大的γ光子造成的核反应,如(γ,n)、(γ,p)等。uua物理好资源网(原物理ok网)

据悉,电子也能导致核反应,其特征与光核反应类似。uua物理好资源网(原物理ok网)

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3)按入射粒子能量的不同,可分为:uua物理好资源网(原物理ok网)

a.低能核反应。入射粒子动能Euua物理好资源网(原物理ok网)

b.中能核反应。50MeV时,还可以形成介子。uua物理好资源网(原物理ok网)

c.高能核反应。E>1000MeV,除形成介子外,还可以形成其他基本粒子或产生奇异核。uua物理好资源网(原物理ok网)

11.7.2核反应截面和核反应产额uua物理好资源网(原物理ok网)

当一定能量的入射粒子轰击靶核时,可能发生各种类型的反应。每种反应都有一定的概率,反应概率的大小可用反应截面σ表示,即uua物理好资源网(原物理ok网)

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所以反应截面σ是表示一个粒子同单位面积靶上一个靶核发生核反应的概率。从几何意义上讲,反应截面相当于在单位面积上只富含一个核的靶体上存在着一个有效面积σ,入射粒子只要与它相撞,还会发生反应。uua物理好资源网(原物理ok网)

σ的单位是10-28m2(过去曾用b表示,称为“靶”),它具有面积的量纲。uua物理好资源网(原物理ok网)

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核反应的实际疗效可用核反应产额描述。核反应产额是指入射粒子在靶核中造成的反应数与入射粒子数之比。它是表征入射粒子在靶中导致核反应的概率的一个量纲为一的数学量。与反应截面、靶的长度、纯度或靶核在样品中的含量等诱因有关。uua物理好资源网(原物理ok网)

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