Ve yaratıcı olduğu gibi nükleer enerjiyi kullanma yeteneği ( nükleer güç) ve yok edici (atom bombası) amaçlar, belki de son yirminci yüzyılın en önemli icatlarından biri haline geldi. Pekala, küçücük bir atomun bağırsaklarında gizlenen tüm bu müthiş gücün merkezinde nükleer reaksiyonlar var.
nükleer reaksiyonlar nelerdir
Fizikte, nükleer reaksiyonlar etkileşim süreci olarak anlaşılır. atom çekirdeği başka bir benzer çekirdek veya farklı temel parçacıklar ile çekirdeğin bileşiminde ve yapısında değişikliklere neden olur.
Nükleer reaksiyonların küçük bir tarihi
Tarihteki ilk nükleer reaksiyon, büyük bilim adamı Rutherford tarafından 1919'da çekirdeklerin bozunma ürünlerindeki protonları tespit etmek için yapılan deneyler sırasında yapıldı. Bilim adamı nitrojen atomlarını alfa parçacıklarıyla bombaladı ve parçacıklar çarpıştığında bir nükleer reaksiyon meydana geldi.
Ve bu nükleer reaksiyonun denklemi böyle görünüyordu. Rutherford, nükleer reaksiyonların keşfi ile tanınır.
Bunu, uygulama konusunda bilim adamlarının sayısız deneyi izledi. çeşitli tipler nükleer reaksiyonlar, örneğin, seçkin İtalyan fizikçi E. Fermi tarafından gerçekleştirilen, atom çekirdeğinin nötronlar tarafından bombardıman edilmesinin neden olduğu nükleer reaksiyon, bilim için çok ilginç ve önemliydi. Özellikle Fermi, nükleer dönüşümlerin yalnızca neden olamayacağını keşfetti. hızlı nötronlar, ama aynı zamanda termal hızlarla hareket eden yavaş. Bu arada, sıcaklığa maruz kalmanın neden olduğu nükleer reaksiyonlara termonükleer denir. Nötronların etkisi altındaki nükleer reaksiyonlara gelince, bilimdeki gelişimlerini çok hızlı bir şekilde aldılar ve başka ne, bunun hakkında daha fazla okuyun.
Bir nükleer reaksiyon için tipik formül.
Fizikte hangi nükleer reaksiyonlar var?
Genel olarak, şu anda bilinen nükleer reaksiyonlar aşağıdakilere ayrılabilir:
- nükleer fisyon
- termonükleer reaksiyonlar
Aşağıda her biri hakkında ayrıntılı olarak yazıyoruz.
atom çekirdeğinin bölünmesi
Atom çekirdeğinin fisyon reaksiyonu, bir atomun gerçek çekirdeğinin iki parçaya parçalanmasını içerir. 1939'da Alman bilim adamları O. Hahn ve F. Strassmann, bilimsel seleflerinin araştırmalarına devam ederek atomik fisyonu keşfettiler, uranyumu nötronlarla bombalarken orta kısmın elementlerinin ortaya çıktığını keşfettiler. periyodik tablo Mendeleev, yani Radyoaktif İzotoplar baryum, kripton ve diğer bazı elementler. Ne yazık ki, bu bilgi başlangıçta korkutma, yok etme amaçları için kullanıldı, çünkü ikincisi Dünya Savaşı ve Alman, öte yandan Amerikalı ve Sovyet bilim adamları gelişmek için yarışıyorlardı. nükleer silahlar(uranyumun nükleer reaksiyonuna dayanan) rezil bir şekilde sona erdi " nükleer mantarlar" üstünde Japon şehirleri Hiroşima ve Nagazaki.
Ancak fiziğe geri dönersek, uranyumun çekirdeğinin parçalanması sırasındaki nükleer reaksiyonu, bilimin hizmetine sunabildiği devasa enerjinin aynısına sahiptir. Böyle bir nükleer reaksiyon nasıl gerçekleşir? Yukarıda yazdığımız gibi, uranyum atomunun çekirdeğinin, çekirdeğin ayrıldığı nötronlar tarafından bombardımanı nedeniyle oluşur ve 200 MeV mertebesinde çok büyük bir kinetik enerji ortaya çıkar. Ancak en ilginç olanı, uranyum çekirdeğinin bir nötronla çarpışmasından kaynaklanan nükleer fisyon reaksiyonunun bir ürünü olarak, sırayla yeni çekirdeklerle çarpışan, onları bölen vb. Sonuç olarak, daha da fazla nötron ve onlarla çarpışmalardan ayrılan daha fazla uranyum çekirdeği var - gerçek bir nükleer zincirleme reaksiyon meydana geliyor.
Diyagramda böyle görünüyor.
Bu durumda, nötron çarpım faktörü birden büyük olmalıdır, bu gerekli kondisyon bu tür nükleer reaksiyonlar Başka bir deyişle, çekirdeklerin çürümesinden sonra oluşan nötronların sonraki her neslinde, bir öncekinden daha fazla olması gerekir.
Benzer bir ilkeye göre, bombardıman sırasındaki nükleer reaksiyonların, çekirdeklerin çeşitli temel parçacıklar tarafından bombardıman edilebileceği nüansları ile diğer bazı elementlerin atomlarının çekirdeklerinin bölünmesi sırasında da gerçekleşebileceğini belirtmekte fayda var. Bu tür nükleer reaksiyonların ürünleri, onları daha ayrıntılı olarak açıklamak için farklılık gösterecektir, tam bir bilimsel monografiye ihtiyacımız var.
termonükleer reaksiyonlar
Termonükleer reaksiyonlar füzyon reaksiyonlarına dayanır, yani aslında süreç fisyonun tersidir, atomların çekirdekleri parçalara ayrılmaz, aksine birbirleriyle birleşir. Aynı zamanda çok fazla enerji açığa çıkarır.
Adından da anlaşılacağı gibi termonükleer reaksiyonlar (termo - sıcaklık) yalnızca çok yüksek sıcaklıklarda meydana gelebilir. yüksek sıcaklıklar Ah. Ne de olsa, iki atom çekirdeğinin birleşmesi için çok yakın olmaları gerekir. yakın kesimlerde elektriksel itmelerinin üstesinden gelirken birbirlerine pozitif yükler, bu, yüksek sıcaklıklarda mümkün olan büyük bir kinetik enerji olduğunda mümkündür. Hidrojenin termonükleer reaksiyonlarının meydana gelmediğine dikkat edilmelidir, ancak sadece onun üzerinde değil, diğer yıldızlarda da meydana gelir, hatta herhangi bir yıldızın doğasının temelinde yatan şeyin tam olarak bu olduğu söylenebilir.
Nükleer reaksiyonlar videosu
Ve son olarak, makalemizin konusu olan nükleer reaksiyonlar hakkında bir eğitim videosu.
Uzun bir süre, elementlerin birbirine dönüşmesi rüyası insanı terk etmedi - daha doğrusu, çeşitli metallerin bire dönüşmesi. Bu girişimlerin beyhudeliği anlaşıldıktan sonra, kimyasal elementlerin dokunulmazlığı konusunda bir bakış açısı oluştu. Ve sadece 20. yüzyılın başında çekirdeğin yapısının keşfi, elementlerin birbirine dönüşmesinin mümkün olduğunu gösterdi - ama mümkün değil. kimyasal yöntemler yani dış etki elektron kabukları atomlar, ancak atom çekirdeğinin yapısına müdahale ederek. Bu türden fenomenler (ve diğerleri), örnekleri aşağıda tartışılacak olan nükleer reaksiyonlarla ilgilidir. Ama önce, bu tartışma sırasında ihtiyaç duyulacak bazı temel kavramları hatırlamak gerekiyor.
Nükleer reaksiyonların genel konsepti
Bir veya başka bir elementin atomunun çekirdeğinin başka bir çekirdekle veya bazı temel parçacıklarla etkileşime girdiği, yani onlarla enerji ve momentum alışverişi yaptığı fenomenler vardır. Bu tür süreçlere nükleer reaksiyonlar denir. Sonuçları, çekirdeğin bileşiminde bir değişiklik veya belirli parçacıkların emisyonu ile yeni çekirdeklerin oluşumu olabilir. Bu durumda, aşağıdaki gibi seçenekler:
- birinin dönüşümü kimyasal element başka;
- füzyon, yani daha ağır bir elementin çekirdeğinin oluştuğu çekirdeklerin füzyonu.
Reaksiyonun içine giren parçacıkların türü ve durumuna göre belirlenen başlangıç aşamasına giriş kanalı denir. çıkış kanalları olası yollarüzerinden reaksiyon devam edecektir.
Nükleer reaksiyonları kaydetme kuralları
Aşağıdaki örnekler, çekirdekleri içeren reaksiyonları tanımlamanın alışılmış olduğu yolları göstermektedir. temel parçacıklar.
İlk yöntem kimyada kullanılanla aynıdır: ilk parçacıklar sol tarafa ve reaksiyon ürünleri sağ tarafa yerleştirilir. Örneğin, bir berilyum-9 çekirdeğinin gelen bir alfa parçacığı ile etkileşimi (sözde nötron keşif reaksiyonu) aşağıdaki gibi yazılır:
9 4 Ol + 4 2 O → 12 6 K + 1 0 n.
Üst indeksler nükleon sayısını yani çekirdeklerin kütle numaralarını, alt indeksler proton sayısını yani atom numaralarını gösterir. Sol ve sağ tarafların toplamları eşleşmelidir.
Fizikte sıklıkla kullanılan nükleer reaksiyonların denklemlerini yazmanın kısaltılmış bir yolu şöyle görünür:
9 4 Ol (α, n) 12 6 C.
Böyle bir girişin genel biçimi şöyledir: A (a, b 1 b 2 ...) B. Burada A hedef çekirdektir; a - gelen parçacık veya çekirdek; b 1 , b 2 vb. - hafif reaksiyon ürünleri; B son çekirdektir.
Nükleer reaksiyonların enerjisi
Nükleer dönüşümlerde, enerjinin korunumu yasası (diğer koruma yasalarıyla birlikte) yerine getirilir. Bu durumda, reaksiyonun giriş ve çıkış kanallarındaki parçacıkların kinetik enerjileri, durgun enerjideki bir değişiklikten dolayı farklılık gösterebilir. İkincisi parçacıkların kütlesine eşdeğer olduğundan, reaksiyon öncesi ve sonrası kütleler de farklı olacaktır. Ancak sistemin toplam enerjisi her zaman korunur.
Reaksiyona giren taneciklerin durgun enerjileri ile reaksiyondan çıkan taneciklerin dinlenme enerjileri arasındaki farka denir. enerji çıkışı ve kinetik enerjilerindeki bir değişiklik olarak ifade edilir.
Çekirdekleri içeren süreçlerde, üç tip söz konusudur. temel etkileşimler- elektromanyetik, zayıf ve güçlü. İkincisi sayesinde çekirdek, onu oluşturan parçacıklar arasında yüksek bir bağlanma enerjisi gibi önemli bir özelliğe sahiptir. Örneğin, çekirdek ile çekirdek arasında olduğundan önemli ölçüde daha yüksektir. atomik elektronlar veya moleküllerdeki atomlar arasında. Bu, gözle görülür bir kütle kusuru ile kanıtlanır - nükleon kütlelerinin toplamı ile çekirdeğin kütlesi arasındaki fark, her zaman daha azdır. enerji ile orantılı bağlantılar: Δm = E sv / c2 . Kütle kusuru basit bir formül kullanılarak hesaplanır Δm = Zm p + Am n - M i, burada Z nükleer yüktür, A kütle numarasıdır, m p protonun kütlesidir (1.00728 a.m.u.), m n kütlesidir nötron ( 1.00866 amu), Mi, çekirdeğin kütlesidir.
Nükleer reaksiyonları tarif ederken, kavram kullanılır spesifik enerji bağlar (yani nükleon başına: Δmc 2 /A).
Bağlanma enerjisi ve nükleer kararlılık
En kararlı, yani en yüksek spesifik bağlanma enerjisi, örneğin demir gibi kütle numarası 50 ila 90 olan çekirdeklerdir. Bu “istikrar zirvesi”, nükleer kuvvetlerin merkezi olmayan doğasından kaynaklanmaktadır. Her bir nükleon yalnızca komşularıyla etkileştiği için, çekirdeğin yüzeyindeki bağlılığı, içindekinden daha zayıftır. Çekirdekte ne kadar az etkileşen nükleon varsa, bağlanma enerjisi o kadar düşük olur, bu nedenle hafif çekirdekler daha az kararlıdır. Buna karşılık çekirdekteki tanecik sayısı arttıkça protonlar arasındaki Coulomb itme kuvvetleri artar, dolayısıyla ağır çekirdeklerin bağlanma enerjileri de azalır.
Bu nedenle, hafif çekirdekler için en olası, yani enerjik olarak uygun olan, kararlı bir çekirdek oluşumu ile füzyon reaksiyonlarıdır. orta ağırlıkta, ağır olanlar için, aksine, daha kararlı ürünlerin de oluştuğu çürüme ve bölünme süreçleri (genellikle çok aşamalı). Bu reaksiyonlar, bağlanma enerjisinde bir artışa eşlik eden pozitif ve genellikle çok yüksek bir enerji verimi ile karakterize edilir.
Aşağıda bazı nükleer reaksiyon örneklerini ele alıyoruz.
Çürüme reaksiyonları
Çekirdekler, alfa parçacıkları veya daha ağır kümeler gibi çekirdeğin bazı temel parçacıklarının veya parçalarının salındığı bileşim ve yapıda kendiliğinden değişikliklere uğrayabilir.
Yani, alfa bozunmasında, nedeniyle mümkün kuantum tünelleme, alfa parçacığı nükleer kuvvetlerin potansiyel engelini aşar ve buna göre azaltan ana çekirdeği terk eder. atomik numara 2 ile ve kütle numarası 4 ile. Örneğin, bir alfa parçacığı yayan radyum-226'nın çekirdeği radon-222'ye dönüşür:
226 88 Ra → 222 86 Rn + α (4 2 He).
Radyum-226 çekirdeğinin bozunma enerjisi yaklaşık 4.87 MeV'dir.
Şartlandırılmış beta bozunması, nükleon sayısını (kütle numarası) değiştirmeden, ancak bir antinötrino veya nötrino ve ayrıca bir elektron veya pozitron yayarken nükleer yükte 1 artış veya azalma ile gerçekleşir. Bir nükleer reaksiyon örneği bu türden flor-18'in beta artı bozunmasıdır. Burada çekirdeğin protonlarından biri nötrona dönüşür, bir pozitron ve bir nötrino yayınlanır ve flor oksijen-18'e dönüşür:
18 9 K → 18 8 Koç + e + + v e .
Flor-18'in beta bozunmasının enerjisi yaklaşık 0.63 MeV'dir.
nükleer fisyon
Fisyon reaksiyonları çok daha büyük bir enerji verimine sahiptir. Bu, çekirdeğin kendiliğinden veya zorla kütle olarak yakın parçalara (genellikle iki, nadiren üç) ve bazı daha hafif ürünlere ayrıldığı sürecin adıdır. Çekirdek, potansiyel enerjisi başlangıçtaki değeri belirli bir miktarda aşarsa bölünür, buna fisyon bariyeri denir. Bununla birlikte, ağır çekirdekler için bile kendiliğinden bir süreç olasılığı düşüktür.
Çekirdek, karşılık gelen enerjiyi dışarıdan aldığında (bir parçacık içine girdiğinde) önemli ölçüde artar. Nötron, elektrostatik itme kuvvetlerine tabi olmadığı için çekirdeğe en kolay şekilde nüfuz eder. Bir nötronun çarpması bir artışa yol açar içsel enerjiçekirdek, bir daralma oluşumu ile deforme olur ve bölünür. Parçalar eylem altında paramparça olur Coulomb kuvvetleri. Bir nükleer fisyon reaksiyonu örneği, uranyum-235'in bir nötronu emdiğini gösterir:
235 92 U + 1 0 n → 144 56 Ba + 89 36 Kr + 3 1 0 n.
Baryum-144 ve kripton-89'a ayrılma, bunlardan sadece bir tanesidir. seçenekler uranyum-235'in bölünmesi. Bu reaksiyon 235 92 U + 1 0 n → 236 92 U* → 144 56 Ba + 89 36 Kr + 3 1 0n olarak yazılabilir, burada 236 92 U* yüksek potansiyel enerjiye sahip oldukça uyarılmış bir bileşik çekirdektir. Fazlalığı, ana ve yavru çekirdeklerin bağlanma enerjilerindeki farkla birlikte, esas olarak (yaklaşık% 80) reaksiyon ürünlerinin kinetik enerjisi şeklinde ve ayrıca kısmen de formda salınır. potansiyel enerji fisyon parçaları. toplam enerji büyük bir çekirdeğin bölünmesi - yaklaşık 200 MeV. 1 gram uranyum-235 açısından (tüm çekirdeklerin reaksiyona girdiğini varsayarsak), bu 8,2 ∙ 10 4 megajuldür.
zincirleme reaksiyonlar
Uranyum-235'in yanı sıra uranyum-233 ve plütonyum-239 gibi çekirdeklerin bölünmesi, bir ile karakterize edilir. önemli özellik- reaksiyon ürünleri arasındaki mevcudiyet serbest nötronlar. Diğer çekirdeklere nüfuz eden bu parçacıklar, sırayla, yine yeni nötronların emisyonu ile vb. Bu sürece nükleer zincir reaksiyonu denir.
Bir zincirleme reaksiyonun seyri, bir sonraki neslin yayılan nötronlarının sayısının bir önceki nesildeki sayıları ile nasıl ilişkili olduğuna bağlıdır. Bu oran k = N ben /N ben -1'dir (burada N parçacık sayısıdır, i - seri numarası nesil) nötron çarpım faktörü olarak adlandırılır. Çatal< 1 zincirleme tepki gitmez. k > 1 için nötronların sayısı ve dolayısıyla bölünebilir çekirdeklerin sayısı çığ gibi artar. Bu tür nükleer zincirleme reaksiyona bir örnek, bir patlamadır. atom bombası. k = 1 için, nükleer reaktörlerde nötron soğuran çubuklar tarafından kontrol edilen reaksiyonda örneklendiği gibi, süreç durağandır.
Nükleer füzyon
En büyük enerji salınımı (bir nükleon başına), hafif çekirdeklerin füzyonu sırasında meydana gelir - sözde füzyon reaksiyonları. Bir reaksiyona girmek için, pozitif yüklü çekirdekler Coulomb bariyerini aşmalı ve belli bir mesafeden yaklaşmalıdır. güçlü etkileşimçekirdeğin kendisinin boyutunu aşmamak. Bu nedenle son derece yüksek kinetik enerjiye, yani yüksek sıcaklıklara (on milyonlarca derece ve üzeri) sahip olmalıdırlar. Bu nedenle füzyon reaksiyonlarına füzyon reaksiyonları da denir.
Bir nükleer füzyon reaksiyonu örneği, döteryum ve trityum çekirdeklerinin füzyonu sırasında bir nötron emisyonu ile helyum-4 oluşumudur:
2 1 H + 3 1 H → 4 2 O + 1 0 n.
Burada, nükleon başına uranyum fisyonunun enerjisinin 3 katından fazla olan 17.6 MeV'lik bir enerji açığa çıkar. Bunlardan 14.1 MeV düşüyor kinetik enerji nötron ve 3.5 MeV - helyum-4 çekirdeği. Böylesine önemli bir değer, bir yanda döteryum (2.2246 MeV) ve trityum (8.4819 MeV) ve diğer yanda helyum-4 (28.2956 MeV) çekirdeklerinin bağlanma enerjilerindeki büyük fark nedeniyle yaratılır.
Nükleer fisyon reaksiyonlarında, elektriksel itme enerjisi açığa çıkarken, füzyonda, doğadaki en güçlü olan güçlü etkileşim nedeniyle enerji açığa çıkar. Bu, bu tür nükleer reaksiyonların çok önemli bir enerji verimini belirler.
Problem çözme örnekleri
235 92 U + 1 0 n → 140 54 Xe + 94 38 Sr + 2 1 0n fisyon reaksiyonunu ele alalım. Enerji çıkışı nedir? İÇİNDE Genel görünüm Reaksiyondan önce ve sonra parçacıkların dinlenme enerjileri arasındaki farkı yansıtan hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Q \u003d Δmc 2 \u003d (m A + m B - m X - m Y + ...) ∙ c 2.
Işık hızının karesiyle çarpmak yerine, megaelektronvolt cinsinden enerji değerini elde etmek için kütle farkını 931,5 faktörüyle çarpabilirsiniz. Formülde uygun değerlerin değiştirilmesi atomik kütleler, şunu elde ederiz:
Q = (235,04393 + 1,00866 - 139,92164 - 93,91536 - 2∙1,00866) ∙ 931,5 ≈ 184,7 MeV.
Başka bir örnek, füzyon reaksiyonudur. Bu, güneş enerjisinin ana kaynağı olan proton-proton döngüsünün aşamalarından biridir.
3 2 O + 3 2 O → 4 2 O + 2 1 1 H + γ.
Aynı formülü kullanalım:
Q = (2 ∙ 3,01603 - 4,00260 - 2 ∙ 1,00728) ∙ 931,5 ≈ 13,9 MeV.
Bu enerjinin ana payı - 12.8 MeV - bu durum bir gama fotonuna.
Nükleer reaksiyonların yalnızca en basit örneklerini ele aldık. Bu süreçlerin fiziği son derece karmaşıktır, çok çeşitlidirler. Nükleer reaksiyonların araştırılması ve uygulanması, büyük önem nasıl pratik alan(enerji) ve temel bilimde.
– çekirdeğin yapısının ve özelliklerinin değiştiği bir çekirdeğin bir temel parçacık veya başka bir çekirdek ile etkileşim süreci. Örneğin, çekirdek tarafından temel parçacıkların emisyonu, bölünmesi, yüksek enerjili fotonların emisyonu ( gama niceliği). Nükleer reaksiyonların sonuçlarından biri de Dünya'da doğal olarak bulunmayan izotopların oluşmasıdır.
Nükleer reaksiyonlar, atomlar hızlı parçacıklarla bombardıman edildiğinde gerçekleşebilir ( protonlar , nötronlar , iyonlar , alfa parçacıkları ).
Daha kullanışlı bilgiİle farklı konular- telgrafımızda.
nükleer reaksiyonlar
İnsanlar tarafından gerçekleştirilen ilk nükleer reaksiyonlardan biri gerçekleştirildi. Rutherford V 1919 Protonu tespit etmek için yıl. O zamanlar çekirdeğin onlardan oluştuğu henüz bilinmiyordu. nükleonlar (protonlar Ve nötronlar). Birçok elementin parçalanması sırasında, hidrojen atomunun çekirdeği olan bir parçacık keşfedildi. Deneylere dayanarak Rutherford, bu parçacığın tüm çekirdeklerin bir parçası olduğu varsayımında bulundu.
Bu reaksiyon, bilim adamının deneylerinden birini anlatıyor. Yukarıdaki deneyde, gaz ( azot) bombalandı alfa parçacıkları (helyum çekirdeği), hangi, nitrojen çekirdeklerini yok eder proton oksijen izotopuna dönüştürür. Bu yanıt şöyle görünür:
Nükleer reaksiyonlarla ilgili problemleri çözerken, bunların seyri sırasında, klasik yasalar kaydetmek: şarj , açısal momentum , itme Ve enerji .
ayrıca var baryon yükünün korunumu yasası . Bu, reaksiyonda yer alan nükleon sayısının değişmeden kaldığı anlamına gelir. Reaksiyona bakarsak, toplamların olduğunu görürüz. kütle sayıları (yukarıdaki sayı) ve atom numaraları Denklemin sağ ve sol taraflarındaki l (alt) aynıdır.
Bu arada! Tüm okurlarımıza indirim var. 10% Açık .
Çekirdeklerin özgül bağlanma enerjisi
Bilindiği gibi, çekirdeğin içinde, büyüklüğü mertebesinde mesafelerde, temel yapı taşlarından biri fiziksel etkileşimler – güçlü etkileşim . Bunun üstesinden gelmek ve çekirdeği "yok etmek" için gereklidir çok sayıda enerji.
Çekirdek bağlama enerjisi - bir atomun çekirdeğini onu oluşturan temel parçacıklara ayırmak için gereken minimum enerji.
Herhangi bir atom çekirdeğinin kütlesi, onu oluşturan parçacıkların kütlesinden daha azdır. Çekirdek ile onu oluşturan nükleonlar arasındaki kütle farkına denir. kütle kusuru:
Sayılar Z Ve N ile kolayca belirlenir periyodik tablolar ve bunun nasıl yapıldığını okuyabilirsiniz. Bağlanma enerjisi aşağıdaki formülle hesaplanır:
Nükleer reaksiyonların enerjisi
nükleer reaksiyonlar enerji dönüşümleri eşlik eder. Reaksiyonun enerji verimi denen bir miktar vardır ve formülle belirlenir.
Delta M - kütle kusuru, ancak bu durumda bir nükleer reaksiyonun ilk ve son ürünleri arasındaki kütle farkıdır.
Reaksiyonlar hem enerjinin salınması hem de emilmesi ile devam edebilir. Bu tür reaksiyonlara sırasıyla denir ekzotermik
Ve endotermik
.
Akışına bırakmak için egzotermik reaksiyon
, gerçekleştirmek için gerekli sonraki koşul: Başlangıç ürünlerinin kinetik enerjisi, reaksiyon sırasında oluşan ürünlerin kinetik enerjisinden büyük olmalıdır.
endotermik reaksiyon ne zaman mümkün özgül bağlanma enerjisi nükleonlar orijinal ürünler nihai ürünlerin çekirdeklerinin spesifik bağlanma enerjisinden daha azdır.
Nükleer reaksiyonla ilgili problem çözme örnekleri
Ve şimdi bir çift pratik örneklerçözüm ile:
Yıldız işaretli bir sorunla karşılaşsanız bile çözülemeyecek sorun olmadığını hatırlamakta fayda var. Öğrenci servisi, herhangi bir görevi tamamlamanıza yardımcı olacaktır.
izomerik geçiş
Nükleer reaksiyon- çekirdeklerin veya parçacıkların çarpışması sırasında yeni çekirdeklerin veya parçacıkların oluşum süreci. İlk kez, 1919'da Rutherford tarafından nitrojen atomlarının çekirdeklerini a-parçacıkları ile bombardıman eden bir nükleer reaksiyon gözlemlendi, gazda a- aralığından daha büyük bir menzile sahip olan ikincil iyonlaştırıcı parçacıkların ortaya çıkmasıyla kaydedildi. parçacıklar ve protonlar olarak tanımlanır. Daha sonra, bir bulut odası kullanılarak bu sürecin fotoğrafları elde edildi.
Etkileşim mekanizmasına göre, nükleer reaksiyonlar iki türe ayrılır:
- Bileşik bir çekirdeğin oluşumu ile reaksiyonlar, bu, çarpışan parçacıkların çok yüksek olmayan kinetik enerjisinde (yaklaşık 10 MeV'ye kadar) meydana gelen iki aşamalı bir işlemdir.
- doğrudan nükleer reaksiyonlar nükleer zaman Parçacığın çekirdeği geçmesi için gereklidir. Bu mekanizma, kendisini esas olarak bombardıman eden parçacıkların yüksek enerjilerinde gösterir.
Bir çarpışmadan sonra, orijinal çekirdekler ve parçacıklar korunur ve yenileri doğmazsa, reaksiyon, yalnızca parçacığın ve hedefin kinetik enerjisinin ve momentumunun yeniden dağılımının eşlik ettiği, nükleer kuvvetler alanında elastik saçılmadır. çekirdek ve denir potansiyel saçılma .
Nükleer reaksiyon mekanizmaları
Bileşik çekirdek
Bileşik bir çekirdeğin oluşumu ile reaksiyon mekanizması teorisi, 1936'da Niels Bohr tarafından çekirdeğin damla modeli teorisi ile birlikte geliştirildi ve temelini oluşturuyor. çağdaş fikirler nükleer reaksiyonların büyük bir kısmı hakkında.
Bu teoriye göre, bir nükleer reaksiyon iki aşamada ilerler. Başlangıçta, ilk parçacıklar için bir ara (kompozit) çekirdek oluştururlar. nükleer zaman, yani parçacığın çekirdeği geçmesi için gereken süre, yaklaşık olarak 10 −23 - 10 −21'e eşittir. Bu durumda, bileşik çekirdek her zaman uyarılmış bir durumda oluşur, çünkü parçacık tarafından çekirdeğe getirilen fazla enerjiye, bileşik çekirdekteki nükleonun bağlanma enerjisi ve kinetik enerjisinin bir kısmı şeklinde sahiptir. kütle numaralı hedef çekirdeğin kinetik enerjisi ile sistem atalet merkezindeki parçacığın toplamına eşittir.
uyarma enerjisi
Serbest bir nükleonun soğurulmasıyla oluşan bir bileşik çekirdeğin uyarılma enerjisi, nükleonun bağlanma enerjisi ile kinetik enerjisinin bir kısmının toplamına eşittir:
Çoğu zaman nedeniyle büyük farkçekirdeğin ve nükleonun kütlelerinde, çekirdeği bombalayan nükleonun kinetik enerjisine yaklaşık olarak eşittir.
Ortalama olarak, bağlanma enerjisi 8 MeV'dir ve elde edilen bileşik çekirdeğin özelliklerine bağlı olarak değişir, ancak verilen hedef çekirdek ve nükleonlar için bu değer sabittir. Bombardıman yapan parçacığın kinetik enerjisi herhangi bir şey olabilir, örneğin nükleer reaksiyonlar, potansiyeli bir Coulomb bariyeri olmayan nötronlar tarafından uyarıldığında, değer sıfıra yakın olabilir. Bu nedenle, bağlanma enerjisi, bileşik çekirdeğin minimum uyarılma enerjisidir.
reaksiyon kanalları
Uyarılmamış duruma geçiş olabilir Farklı yollar, isminde reaksiyon kanalları. Tepkime başlamadan önce gelen parçacıkların ve çekirdeklerin türleri ve kuantum durumu, giriş kanalı reaksiyonlar. Reaksiyon tamamlandıktan sonra oluşan set reaksiyon ürünleri ve kuantum durumları belirler çıkış kanalı reaksiyonlar. Reaksiyon tamamen giriş ve çıkış kanalları ile karakterize edilir.
Reaksiyon kanalları, bileşik çekirdeğin uzun ömürlü olmasıyla açıklanabilecek bileşik çekirdeğin oluşum yöntemine bağlı değildir, nasıl oluştuğunu "unutmuş" gibi görünür, bu nedenle bileşik çekirdeğin oluşumu ve çürümesi olarak kabul edilebilir bağımsız olaylar. Örneğin, aşağıdaki reaksiyonlardan birinde uyarılmış bir durumda bileşik bir çekirdek olarak oluşturulabilir:
Daha sonra, aynı uyarılma enerjisi koşulunda, bu bileşik çekirdek, belirli bir olasılıkla, bu çekirdeğin kökeninin tarihinden bağımsız olarak, bu reaksiyonların herhangi birinin tersi şekilde bozunabilir. Bileşik bir çekirdeğin oluşma olasılığı, hedef çekirdeğin enerjisine ve tipine bağlıdır.
Doğrudan nükleer reaksiyonlar
Nükleer reaksiyonların seyri, mekanizma aracılığıyla da mümkündür. doğrudan etkileşim, temel olarak böyle bir mekanizma, çekirdeğin nükleonlarının serbest kabul edilebildiği durumlarda, bombardıman yapan parçacıkların çok yüksek enerjilerinde kendini gösterir. Doğrudan reaksiyonlar, her şeyden önce, ürün parçacıklarının momentum vektörlerinin bombardıman parçacıklarının momentumuna göre dağılımı ile bileşik çekirdeğin mekanizmasından farklılık gösterir. Bileşik çekirdeğin mekanizmasının küresel simetrisinin aksine, doğrudan etkileşim, gelen parçacıkların hareket yönüne göre reaksiyon ürünlerinin baskın uçuş yönü ile karakterize edilir. Bu durumlarda ürün parçacıklarının enerji dağılımları da farklıdır. Doğrudan etkileşim, yüksek enerjili parçacıkların fazlalığı ile karakterize edilir. Çekirdeklerle çarpışırken karmaşık parçacıklar(yani diğer çekirdekler), nükleonların çekirdekten çekirdeğe transferi veya nükleon değişimi işlemleri mümkündür. Bu tür reaksiyonlar, bileşik bir çekirdek oluşmadan gerçekleşir ve doğrudan etkileşimin tüm özellikleri bunların doğasında vardır.
Nükleer reaksiyon kesiti
Bir reaksiyonun olasılığı sözde tarafından belirlenir nükleer bölüm reaksiyonlar. Laboratuvar referans çerçevesinde (hedef çekirdeğin hareketsiz olduğu yerde), birim zaman başına etkileşim olasılığı, enine kesitin (alan birimleriyle ifade edilir) ve gelen parçacıkların akışının (sayısıyla ifade edilir) ürününe eşittir. birim zamanda birim alanı geçen parçacıklar). Bir giriş kanalı için birkaç çıkış kanalı uygulanabiliyorsa, reaksiyon çıkış kanallarının olasılıklarının oranı bunların kesitlerinin oranına eşittir. Nükleer fizikte, reaksiyon kesitleri genellikle özel birimlerle ifade edilir - 10 −24 cm²'ye eşit ahırlar.
reaksiyon verimi
Hedefi bombalayan parçacıkların sayısı ile ilgili reaksiyon vakalarının sayısına denir. Nükleer reaksiyon. Bu değer deneysel olarak belirlenir. kantitatif ölçümler. Verim doğrudan reaksiyon kesiti ile ilgili olduğundan, verimin ölçümü esasen reaksiyon kesitinin bir ölçümüdür.
Nükleer reaksiyonlarda koruma yasaları
Nükleer reaksiyonlarda, klasik fiziğin tüm korunum yasaları karşılanır. Bu yasalar, bir nükleer reaksiyon olasılığına kısıtlamalar getirir. Enerjik olarak elverişli bir süreç bile, bazı koruma yasalarının ihlali eşlik ediyorsa, her zaman imkansız hale gelir. Ek olarak, mikro dünyaya özgü koruma yasaları vardır; bilindiği kadarıyla bazıları her zaman yerine getirilir (baryon sayısının korunumu yasası, lepton sayısı); diğer korunum yasaları (izospin, parite, gariplik), bazı temel etkileşimler için tatmin olmadıkları için yalnızca belirli reaksiyonları bastırır. Koruma yasalarının sonuçları, belirli reaksiyonların olasılığını veya yasaklanmasını gösteren sözde seçim kurallarıdır.
Enerjinin korunumu yasası
, , , iki parçacığın reaksiyondan önceki ve sonraki toplam enerjileri ise, o zaman enerjinin korunumu yasasına göre:
İkiden fazla parçacık oluştuğunda, bu ifadenin sağındaki terim sayısı sırasıyla daha fazla olmalıdır. toplam enerji parçacık dinlenme enerjisine eşittir Mc 2 ve kinetik enerji E, Bu yüzden:
Reaksiyonun "çıkışı" ve "girişi"ndeki parçacıkların toplam kinetik enerjileri arasındaki fark Q = (E 3 + E 4) − (E 1 + E 2) isminde reaksiyon enerjisi(veya reaksiyonun enerji verimi). Şu koşulu karşılıyor:
çarpan 1/ C 2 genellikle, enerji dengesi hesaplanırken, parçacıkların kütlelerini enerji birimlerinde (veya bazen enerjiyi kütle birimlerinde) ifade ederek atlanır.
Eğer Q> 0, ardından reaksiyona salınım eşlik eder bedava enerji ve aradı ekzoenerjik , Eğer Q < 0, то реакция сопровождается поглощением свободной энергии и называется endoenerjik .
bunu görmek kolay Q> 0, ürün parçacıklarının kütlelerinin toplamı, ilk parçacıkların kütlelerinin toplamından daha az olduğunda, yani serbest enerjinin serbest bırakılması ancak reaksiyona giren parçacıkların kütlelerinin azaltılmasıyla mümkün olur. Ve tam tersi, ikincil parçacıkların kütlelerinin toplamı ilk parçacıkların kütlelerinin toplamını aşarsa, o zaman böyle bir reaksiyon ancak dinlenme enerjisini artırmak için belirli bir miktar kinetik enerji harcanırsa, yani, yeni parçacıkların kütleleri. En az değer Bir endoenerjik reaksiyonun mümkün olduğu gelen bir parçacığın kinetik enerjisi denir. eşik reaksiyon enerjisi. Endoenerjik reaksiyonlar da denir eşik reaksiyonları, çünkü eşiğin altındaki parçacık enerjilerinde oluşmazlar.
Momentumun korunumu yasası
Parçacıkların reaksiyondan önceki toplam momentumu, parçacıkların reaksiyon ürünlerinin toplam momentumuna eşittir. Eğer , , , iki parçacığın reaksiyondan önceki ve sonraki momentum vektörleri ise, o zaman
Vektörlerin her biri, bir manyetik spektrometre ile olduğu gibi, deneysel olarak bağımsız olarak ölçülebilir. Deneysel veriler, momentumun korunumu yasasının hem nükleer reaksiyonlarda hem de mikropartiküllerin saçılma süreçlerinde geçerli olduğunu göstermektedir.
Açısal momentumun korunumu yasası
nükleer füzyon reaksiyonu
nükleer füzyon reaksiyonu- iki atom çekirdeğinin yeni, daha ağır bir çekirdeğin oluşumu ile füzyon süreci.
Yeni çekirdeğe ek olarak, füzyon reaksiyonu sırasında, kural olarak, çeşitli temel parçacıklar ve (veya) elektromanyetik radyasyon miktarı da oluşur.
arz olmadan dış enerji pozitif yüklü çekirdekler elektrostatik itme kuvvetlerine maruz kaldığından, çekirdeklerin füzyonu imkansızdır - bu sözde "Coulomb bariyeri" dir. Çekirdekleri sentezlemek için, onları güçlü etkileşimin elektrostatik itme kuvvetlerini aşacağı yaklaşık 10 -15 m'lik bir mesafeye yaklaştırmak gerekir. Yaklaşan çekirdeklerin kinetik enerjisi Coulomb bariyerini aşarsa bu mümkündür.
Bu tür koşullar iki durumda ortaya çıkabilir:
- Madde bir yıldız veya füzyon reaktöründe aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtılırsa. Kinetik teoriye göre, bir maddenin (atomlar, moleküller veya iyonlar) hareket eden mikropartiküllerinin kinetik enerjisi sıcaklık olarak temsil edilebilir ve bu nedenle maddenin ısıtılmasıyla bir nükleer füzyon reaksiyonu elde edilebilir. Bu durumda termonükleer füzyon veya termonükleer reaksiyondan söz ederler.
termonükleer reaksiyon
termonükleer reaksiyon- termal hareketlerinin kinetik enerjisinden dolayı iki atom çekirdeğinin yeni, daha ağır bir çekirdeğin oluşumu ile füzyonu.
Bir nükleer füzyon reaksiyonu için, aynı adla pozitif olarak yüklendiklerinden, elektrostatik itme yaşadıklarından, ilk çekirdeklerin nispeten büyük bir kinetik enerjiye sahip olmaları gerekir.
Her şeyden önce, aralarında Dünya'da çok yaygın olan iki hidrojen izotopu (döteryum ve trityum) arasındaki reaksiyona dikkat edilmelidir, bunun sonucunda helyum oluşur ve bir nötron salınır. Reaksiyon şu şekilde yazılabilir:
+ enerji (17,6 MeV).
Serbest bırakılan enerji (helyum-4'ün çok güçlü olmasından kaynaklanır) nükleer bağlar) kinetik enerjiye dönüştürülür, en bunun 14.1 MeV'si nötronu daha hafif bir parçacık olarak beraberinde alır. Ortaya çıkan çekirdek sıkı bir şekilde bağlıdır, bu nedenle reaksiyon çok güçlü bir ekzoenerjiktir. Bu reaksiyon, en düşük Coulomb bariyeri ile karakterize edilir ve büyük çıkış, yani temsil eder özel ilgi yönetilen için termonükleer füzyon.
fotonükleer reaksiyon
Bir gama ışını emildiğinde, çekirdek, nükleon bileşimini değiştirmeden fazla enerji alır ve fazla enerjiye sahip bir çekirdek, bileşik çekirdektir. Diğer nükleer reaksiyonlarda olduğu gibi, bir gama kuantumunun çekirdek tarafından soğurulması ancak gerekli enerji ve dönüş oranları karşılandığında mümkündür. Çekirdeğe aktarılan enerji çekirdekteki nükleonun bağlanma enerjisini aşarsa, ortaya çıkan bileşik çekirdeğin bozunması çoğunlukla nükleonların, özellikle nötronların emisyonuyla gerçekleşir. Bu tür bir bozunma, nükleer reaksiyonlara yol açar ve buna denir. fotonükleer ve bu reaksiyonlarda nükleon emisyonu fenomeni - nükleer fotoelektrik etki.
Diğer
Nükleer reaksiyonların kaydedilmesi
Nükleer reaksiyonlar, atom çekirdeği ve temel parçacıkların tanımlarının meydana geldiği özel formüller şeklinde yazılır.
ilk yol nükleer reaksiyonlar için formül yazmak, kimyasal reaksiyonlar için formül yazmaya benzer, yani, ilk parçacıkların toplamı solda, ortaya çıkan parçacıkların (tepkime ürünleri) toplamı sağda yazılır ve bir ok yerleştirilir onların arasında.
Böylece, bir nötronun bir kadmiyum-113 çekirdeği tarafından radyasyonla yakalanmasının reaksiyonu aşağıdaki gibi yazılır:
Sağdaki ve soldaki proton ve nötron sayılarının aynı kaldığını görüyoruz (baryon sayısı korunuyor). aynı şey için de geçerli elektrik ücretleri, lepton sayıları ve diğer nicelikler (enerji , momentum , açısal momentum , ...). Zayıf etkileşimin söz konusu olduğu bazı reaksiyonlarda, protonlar nötronlara dönüşebilir veya tam tersi olabilir, ancak toplam sayıları değişmez.
ikinci yol nükleer fizik için daha uygun olan notasyon şu şekildedir: A (a, bcd…) B, Nerede A- hedef çekirdek A- bombardıman parçacığı (çekirdek dahil), b, c, d, ...- yayılan parçacıklar (çekirdekler dahil), İÇİNDE- artık çekirdek. Reaksiyonun daha hafif ürünleri parantez içinde, daha ağır ürünleri ise dışına yazılır. Dolayısıyla, yukarıdaki nötron yakalama reaksiyonu bu formda yazılabilir.
düşük (< 1 МэВ),
средних (1-100 МэВ) и высоких (>100 MeV) enerjiler. Hafif çekirdekler üzerindeki bölgeleri ayırt edin (hedef çekirdekler A< 50), ядрах ср.
массы (50 < А < 100) и тяжелых ядрах (А > 100).
BEN İçinde yer alan iki parçacık, çekirdeğin çapından (yaklaşık 10-13 cm) daha az bir mesafede, yani çekirdek içi etkileşim kuvvetlerinin hareket ettiği bir mesafede yaklaşırsa nükleer oluşabilir. oluşturan nükleonlar arasında Eğer her iki katılımcı nükleer parçacıklar s - hem bombardıman hem de hedef çekirdek - pozitif yüklüdür, ardından parçacıkların yaklaşması, iki atışın itici kuvveti tarafından engellenir. yükler ve bombardıman parçacığı sözde üstesinden gelmelidir. Coulomb potansiyel bariyeri. Bu bariyerin yüksekliği, bombardıman yapan parçacığın yüküne ve hedef çekirdeğin yüküne bağlıdır. Yanıt veren çekirdekler için bkz. değerler ve +1 yüklü parçacıkların bombardımanı, bariyer yüksekliği yakl. 10 MeV. Yükü () olmayan parçacıkların nükleer olana katılması durumunda, Coulomb potansiyel engeli yoktur ve nükleer olanlar, sahip parçacıkların katılımıyla ilerleyebilir. Termal enerji(yani, termal titreşimlere karşılık gelen enerji).
Nükleer sızıntı olasılığı, gelen parçacıklar tarafından hedef çekirdeklerin bombardımanının bir sonucu olarak değil, katı veya katı bir cisimde bulunan çekirdeklerin süper güçlü yaklaşımı (yani, çekirdeğin çapıyla karşılaştırılabilir mesafelerde yaklaşma) nedeniyle tartışılmaktadır. yüzeyde (örneğin, içinde çözünmüş çekirdeklerin katılımıyla); şimdiye kadar (1995), bu tür nükleer ("soğuk termonükleer füzyon") uygulanmasına ilişkin güvenilir veri yoktur.
BEN nükleer, geleneksel kimya ile aynı genel doğa yasalarına uyar. p-tion (ve enerji, yükün korunumu, momentum). Ayrıca nükleerin seyri sırasında belirli belirli olanlar da hareket eder. kimyada tezahür etmeyen yasalar. p-tions, örneğin, baryon yükünün korunumu yasası (baryonlar ağırdır).
Bir plütonyum hedefi çekirdeklerle ışınlandığında Pu çekirdeğinin Ku çekirdeğine dönüşmesi örneğinde gösterildiği gibi nükleer olanları yazabilirsiniz:
Bu girişten soldaki ve sağdaki yüklerin toplamı (94 + 10 = 104) ile toplamlarının (242 + 22 = 259 + 5) birbirine eşit olduğu görülebilir. Kimyanın sembolü olduğundan beri. öğe benzersiz bir şekilde at olduğunu gösterir. sayı (çekirdeğin yükü), o zaman parçacıkların yükünün nükleer değerlerini kaydederken, genellikle göstermezler. Daha sıklıkla, nükleer olanlar daha kısa yazılır. Böylece, 14 N çekirdeğin ışınlanması sırasında 14 C'nin nükleer oluşumu aşağıdaki gibi kaydedilir. yol: 14 N(n, p) 14 C.
Parantez içinde önce bombardıman eden parçacığı veya kuantumu, ardından virgülle ayırarak ortaya çıkan hafif parçacıkları veya kuantumu gösterir. Bu kayıt yöntemine göre, (n, p), (d, p), (n, 2n) ve diğer nükleer.
Aynı parçacıklar çarpıştığında, nükleer parçacıklar ayrışabilir. yollar. Örneğin, bir alüminyum hedef ışınlandığında iz oluşabilir. nükleer: 27 A1(n,) 28 A1, 27 A1(n, n) 27 A1, 27 A1(n, 2n) 26 A1, 27 A1(n, p) 27 Mg, 27 Al(n,) 24 Na ve vb. Çarpışan parçacıklar kümesi denir. nükleerin giriş kanalı ve nükleerin sonucu olarak üretilen parçacıklar çıkış kanalını oluşturur.
BEN nükleer, Q enerjisinin salınması ve emilmesiyle ilerleyebilir. Genel terimlerle nükleeri A (a, b) B olarak yazarsak, o zaman bunun için nükleer enerji eşittir: Q \u003d [(M A + M a) - (M in + M b)] x c 2, burada M, nükleer parçacıkta yer alan parçacıkların kütlesidir; c ışık hızıdır. Uygulamada, deltaM değerlerini kullanmak daha uygundur (bkz.), Q'yu hesaplamak için ifade şu şekildedir: ayrıca, kolaylık nedeniyle, genellikle kiloelektronvolt (keV, 1 amu) olarak ifade edilir. = 931501,59 keV = 1,492443 x 10 -7 kJ).
Bir nükleer enerjinin eşlik ettiği enerjideki değişim, kimya sırasında salınan veya emilen enerjiden 10 6 kat veya daha fazla olabilir. ilçeler. Bu nedenle, nükleer olanla, etkileşen çekirdeklerin kütlelerindeki bir değişiklik fark edilir hale gelir: salınan veya emilen enerji, nükleer olandan önceki ve sonraki parçacıkların kütlelerinin toplamları arasındaki farka eşittir. Nükleerin uygulanmasında büyük miktarlarda enerji açığa çıkarma yeteneği nükleerin temelini oluşturur (bkz.). Nükleerde yer alan parçacıkların enerjileri arasındaki oranların yanı sıra ortaya çıkan parçacıkların saçılmasının meydana geldiği açılar arasındaki oranların incelenmesi, bölümdür. nükleer Fizik- nükleer bölgelerin kinematiği.
Nükleer çıktılar, yani, nükleer parçacık sayısının hedefin birim alanına (1 cm2) düşen parçacık sayısına oranı genellikle 10-6-10-3'ü geçmez. İnce hedefler için (basitçe, içinden geçerken bombardıman parçacıkları akışının belirgin şekilde zayıflamadığı ince bir hedef olarak adlandırılabilir), nükleer verim, hedef yüzeyin 1 cm2'sine düşen parçacıkların sayısıyla orantılıdır, sayı hedefin 1 cm2'sinde bulunan çekirdeklerin ve ayrıca nükleerin etkili kesitinin değeri. Olduğu gibi çok güçlü bir gelen parçacık kaynağı kullanırken bile nükleer reaktör, 1 saat içinde, kural olarak, birkaç taneden fazla olmayan eylem altında nükleer silah elde etmek mümkündür. mg yeni çekirdekler içerir. Genellikle, bir veya başka bir nükleerde elde edilen maddenin kütlesi çok daha azdır.
parçacıkların bombardımanı Nükleer, n, p, döteronlar d, tritonlar t, parçacıklar, ağır (12 C, 22 Ne, 40 Ar, vb.), e ve kuantumların uygulanması için kullanılır. Kaynaklar (bkz.) nükleer iletirken: metalik karışımlar. Be ve uygun bir yayıcı, örn. 226 Ra (sözde ampul kaynakları), nötron jeneratörleri, nükleer reaktörler. Çoğu durumda nükleer, düşük enerjiler (termal) için daha yüksek olduğundan, akışı hedefe yönlendirmeden önce genellikle , ve diğer malzemeler kullanılarak yavaşlatılırlar. yavaş olması durumunda çekirdeğin Coulomb bariyeri parçacıkların kaçmasını engellediğinden, neredeyse tüm çekirdekler için süreç - ışınımsal yakalama - nükleer tiptedir. Eylem kapsamında zincir mahalleler akıyor.
Pozitif taşıyan parçacıklar, döteronlar vb. bombardımanı olarak kullanılması durumunda. şarj, bombardıman parçacığı hızlandırılır yüksek enerji(onlarca MeV'den yüzlerce GeV'ye kadar), dec. hızlandırıcılar Bu, yüklü parçacığın Coulomb potansiyel bariyerini aşabilmesi ve ışınlanmış çekirdeğe girebilmesi için gereklidir. Hedefler pozitif yüklü parçacıklarla ışınlandığında, maks. nükleer verimler döteronlar kullanılarak elde edilir. Bunun nedeni, döterondaki bağlanma enerjisinin nispeten küçük olması ve buna bağlı olarak ve arasındaki mesafenin büyük olmasıdır.
Döteronlar bombardıman parçacıkları olarak kullanıldığında, genellikle yalnızca bir nükleon ışınlanmış çekirdeğe nüfuz eder - veya döteron çekirdeğinin ikinci nükleonu, genellikle gelen döteronla aynı yönde daha uzağa uçar. Döteronlar ve hafif çekirdekler arasında gelen parçacıkların nispeten düşük enerjilerinde (1-10 MeV) nükleer deneyler yaparak yüksek etkili kesitler elde edilebilir. Bu nedenle, döteronların katılımıyla yapılan nükleer deneyler, yalnızca hızlandırıcıda hızlandırılmış döteronlar kullanılarak değil, aynı zamanda etkileşen çekirdeklerin karışımının yakl. 10 7 K. Bu tür nükleer olanlara termonükleer denir. İÇİNDE doğal şartlar sadece yıldızların derinliklerinde akarlar. Dünya üzerinde, termonükleer bölgelerin katılımıyla,
