Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 16 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
16
Dung lượng
140 KB
Nội dung
Chương 9: PHẢN ỨNGHẠTNHÂN §1. KHÁI NIỆM VỀ PHẢNỨNGHẠTNHÂN Dùng một hạt đạn đã biết bắn phá hạtnhân bia: phảnứng xảy ra khi hạt đạn đi vào miền tác dụng của hạtnhân bia(~10 -15 m), có sự sắp xếp lại điện tích và các nuclon của hạtnhân làm xuất hiện hạtnhân mới(hạt nhân lùi) Phương pháp tạo phảnứnghạt nhân: Dùng chùm hạt (đạn) bắn phá hạtnhân (bia) Một số hạt đạn thường dùng: D, t, h( 2 He 3 ), α, … • Tán xạ đàn tính: Trạng thái nội tại của các hạt tương tác không thay đổi nhưng động lượng và động năng các hạt lại thay đổi. a + X → X + a Phảnứnghạtnhân được phân chia theo hạt tới, hạt bay ra và hạt lùi: + Tán xạ + Phảnứng trực tiếp + Phảnứng phức hợp • Phảnứng trực tiếp: là tương tác của hai hạt, dẫn đến xuất hiện các hạt mới: a + X → Y + b Trong đó kí hiệu a là hạt đạn, X là hạtnhân bia, Y là hạtnhân sản phẩm (hạt nhân lùi) và b là hạt nhẹ bay ra sau phảnứng X (a , b) Y Tán xạ không đàn tính: Trạng thái nội tại của các hạt tương tác không thay đổi nhưng động lượng và động năng các hạt lại thay đổi. a + X → X’ + a’ Trong đó: X * chỉ hạtnhân ở trạng thái năng lượng kích thích; a′ chỉ hạt a ở trạng thái khác Thí dụ 19 18 99 17 20 19 8 10 10 F p F d O h Ne Ne n + + + → → + M M • Phảnứng phức hợp: Hạt tới và hạtnhân bia tạo thành một hạtnhân hợp phần (thời gian sống ~10 -6 s) rồi tiếp tục phân rã thành hạtnhân khác. Có thể có nhiều phảnứng khác nhau cho một hạtnhân hợp phần và cũng có thể từ một hạtnhân hợp phần có nhiều cách phân rã khác nhau (các kênh phân rã) Tiết diện hiệu dụng hạt nhân: mỗi hạtnhân được gắn với một tiết diện, gọi là tiết diện hiệu dụng theo hướng vuông góc với phương tới của các hạt đạn a. Bia được xem là đủ mỏng sao cho không có một hạtnhân nào bị che lấp. Diện tích của tiết diện được chọn sao cho nếu một hạt đạn tới nào lọt vào tiết diện này thì phản ứnghạtnhân xảy ra §2. TIẾT DIỆN HIỆU DỤNG CỦA PHẢN ỨNGHẠTNHÂN Xác suất gây phản ứng: t n NSd p Nd n S = = = t n p n = Đơn vị: 1barn = 10 −24 cm 2 = 10 −28 m 2 d: Độ dày của bia S: Diện tích của bia N: Mật độ hạtnhân – số hạtnhân của bia trong 1 đơn vị thể tích Tiết diện tán xạ hiệu dụng σ: ( ) 0 1 N d t N N e σ − = − Thí dụ: Tìm tiết diện hiệu dụng của bia nếu số neutron bị tán xạ trên bia thí nghiệm bằng 10 -6 % chùm tới. Bia có khối lượng riêng 4,1.10 3 kg/m 3 , số khối A=30, dày d=10 -8 m d: Độ dày của bia N 0 : Số hạt tới bia N t : Số hạt tới bị tán xạ N: Mật độ hạtnhân của bia theo thể tích Giải: 8 1 10 Nd σ − ≈ 6 8 0 8 8 1 10 % 10 1 10 10 N d t N d N e N e N d σ σ σ − − − − − − = − = = ⇒ = − ⇒ ≈ A A n NA m A N N ρ = ⇒ = Mặt khác Vậy 8 10 0,121 barn A A N d σ ρ − ≈ = §3. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢNỨNGHẠTNHÂN 1. Định luật bảo toàn số nuclôn 2. Định luật bảo toàn điện tích 3. Định luật bảo toàn động lượng 4. Định luật bảo toàn mômen động lượng bao gồm cả bảo toàn mômen spin của hạtnhân 5. Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng toàn phần không thay đổi trước và sau phảnứng X (a,b) Y X + a → b + Y ( ) b Y a Q D D D= + − 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) a a X b b Y Y m c D M c m c D M c D+ + = + + + Bảo toàn năng lượng 2 ( ) ( ) a x b Y Q m M m M c = + − + Q>0: Phảnứng tỏa năng lượng Q<0: Phảnứng thu năng lượng Q=0: Tán xạ đàn tính [...]... p + + e− + υ Chu kỳ bán rã: T=11,7 phút Thời gian sống: T τ= = 16,88 phút 0, 693 3 Các nguồn neutron (α,n), (γ,n), phân chia tự phát của hạtnhân • (α,n): α từ phóng xạ tự nhiên (4,8-7,7MeV) bắn phá nhân Be E= (1-13MeV) Be9 (α,n) C12 • (γ,n): Be9 (γ,n) Be8, D (γ,n) H • Phân chia hạt nhân: Z X + Y + 3 ÷ 4n 252 98 Cf 248 ] α +96 Cm • Máy gia tốc: Li7 (p,n) Be7, D (D,n) He3, T(D,n) He4 §5 MÁY GIA TỐC Tự... 1H Năng lượng ∆m = mα + mN − (mH + mO) = (4,00386 + 14,00753) − (1,000813 + 17,00450) = − 0,00124 đvklnt nên Q = − 0,00124 .93 1 = − 1,16 MeV Phản ứng thu năng lượng 1,16 MeV §4 NEUTRON 1 Khối lượng Dùng γ bắn phá deuton D+γ → p + n Eγ min=2,225MeV tương đương độ hụt khối ∆m=0,002 39 u mn=1,0086652 u 4 Phân loại neutron • Neutron chậm: E < 1 eV: neutron nhiệt 1 eV < E < 0,1 MeV: neutron trung gian • Neutron . hạt nhân ở trạng thái năng lượng kích thích; a′ chỉ hạt a ở trạng thái khác Thí dụ 19 18 9 9 17 20 19 8 10 10 F p F d O h Ne Ne n + + + → → + M M • Phản ứng. phút 0, 693 T τ = = Thời gian sống: (α,n), (γ,n), phân chia tự phát của hạt nhân 3. Các nguồn neutron • (α,n): α từ phóng xạ tự nhiên (4,8-7,7MeV) bắn phá nhân Be Be 9 (α,n) C 12 252 98 248 96 3. đvklnt nên Q = − 0,00124 .93 1 = − 1,16 MeV Phản ứng thu năng lượng 1,16 MeV §4. NEUTRON Dùng γ bắn phá deuton 1. Khối lượng E γ min =2,225MeV tương đương độ hụt khối ∆m=0,002 39 u + D p n γ + → m n =1,0086652