Fotoydinreaktiot

Fotoydinreaktiot ( englanniksi photodisintegration , phototransmutation ) ovat ydinreaktioita, jotka tapahtuvat, kun atomiytimet absorboivat gammasäteitä [1] . Tämän reaktion aikana tapahtuvaa nukleonien emission ytimistä kutsutaan ydinvalovaikutukseksi . Tämän ilmiön löysivät Chadwick ja Goldhaber vuonna 1934 [2] , ja Bothe ja Wolfgang Gentner [3] ja myöhemmin Niels Bohr [4] [5] tutkivat sitä edelleen .

Kun gammasäde absorboituu, ydin saa ylimääräistä energiaa muuttamatta sen nukleonikoostumusta, ja ydin, jossa on ylienergiaa, on yhdisteydin . Kuten muutkin ydinreaktiot, gamma-kvantin absorptio ytimeen on mahdollista vain, jos tarvittavat energia- ja spin - suhteet täyttyvät. Jos ytimeen siirtyvä energia ylittää ytimessä olevan nukleonin sitoutumisenergian , muodostuneen yhdisteytimen hajoaminen tapahtuu useimmiten nukleonien, pääasiassa neutronien , emission yhteydessä . Tällainen hajoaminen johtaa ydinreaktioihin, joita kutsutaan fotoytimeiksi , ja nukleoniemissioilmiö näissä reaktioissa on ydinvoiman valosähköinen vaikutus . Nimitykset: ${\näyttötyyli (\gamma ,n)}$ ${\näyttötyyli (\gamma ,p)}$

$\gamma$ - gammasäteilyn tai gamma-kvantin hiukkanen ( suuren energian omaava fotoni );
$n$ - neutroni ;
$s$ - protoni .

Fotoydinreaktioiden teoriassa käytetään yhdisteytimen tilastollista mallia ja resonanssin suoran valosähköisen vaikutuksen mallia [6] .

Fotoydinreaktiot etenevät yhdisteytimen muodostuksella, mutta kun reaktioita käynnistettiin ytimissä, joiden massaluku on , todettiin kokeellisesti saannon olevan liian korkea verrattuna tämän mekanismin ennustamaan saantoon. Lisäksi suurimman energian protonien kulmajakauma osoittautui ei-isotrooppiseksi. Nämä tosiasiat osoittavat suoran vuorovaikutuksen lisämekanismin, joka on olennainen vain raskaiden ja keskisuurten ytimien -reaktioiden tapauksessa. Reaktio etenee aina yhdisteytimen muodostuessa. ${\näyttötyyli (\gamma ,p)}$ $A>100$ ${\näyttötyyli (\gamma ,p)}$ ${\näyttötyyli (\gamma ,n)}$

Ensimmäinen havaittu fotoydinreaktio oli deuteronin fotohajoaminen :

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

Se menee ilman yhdisteytimen muodostumista, koska deuteriumytimessä ei ole virittyneitä tiloja, ja sen voivat aiheuttaa suhteellisen alhaisen energian gamma-kvanti (yli 2,23 MeV [7] ).

Nuklideja , joilla on alhainen nukleonien sitoutumisenergia , on kuitenkin vain muutama , ja fotonukleaaristen reaktioiden herättämiseksi muiden ytimien kanssa tarvitaan fotoneja, joiden energia on vähintään 8 MeV. Tällaista energiaa omaavia fotoneja syntyy joissakin ydinreaktioissa tai niitä saadaan, kun erittäin nopeat elektronit hidastuvat aineessa . Radioaktiivisen hajoamisen aikana tällaisia gamma-kvantteja ei yleensä muodostu, joten β-hajoamisen gamma- kvantit eivät voi herättää fotoydinreaktioita ja aiheuttaa uuden indusoidun radioaktiivisuuden ilmaantumista muissa aineissa.

Jos beryllium tai raskas vesi toimii hidastimena ydinreaktorissa , 9 Be:n ja 2H :n neutronin epätavallisen alhaisesta sitoutumisenergiasta johtuen fotoydinreaktiot etenevät tehokkaasti näiden nuklidien ytimissä radioaktiivisten aineiden gamma-kvanttien vaikutuksesta. rappeutuminen . Samaan aikaan uraanin radioaktiivisista fissiotuotteista vapautuu erityisen paljon gamma-kvantteja , mutta ydinreaktorissa gamma-kvanteista vapautuu myös muita neutronien aktivoimia aineita. Raskasvesi- ja berylliumydinreaktoreissa on siis fotoydinreaktion vuoksi ylimääräinen neutronien lähde [1] . ${\näyttötyyli (\gamma ,n)}$

Muistiinpanot

↑ 1 2 Klimov A.N. Ydinfysiikka ja ydinreaktorit. - Moskova: Energoatomizdat, 1985. - S. 352.
↑ J. Chadwick , M. Goldhaber . Ydinvalosähköinen vaikutus (deuteronin hajoaminen γ-säteiden vaikutuksesta) // Phys . - 1934 . - T. 14 , nro 8 . Arkistoitu alkuperäisestä 22. toukokuuta 2013.
↑ W. Bothe ja W. Gentner. Atomumwandlungen durch γ-Strahlen // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. – 1937 . - T. 106 , nro 3-4 . (linkki ei saatavilla)
↑ N.Bohr . Ydinvalokuvaefektit // Luonto . – 1938 . - Nro 141 . Arkistoitu alkuperäisestä 20. maaliskuuta 2012.
↑ N. Bor . Ydinvalosähköinen vaikutus // UFN . – 1938 . - Nro 7 . Arkistoitu alkuperäisestä 20. maaliskuuta 2012.
↑ J. Levinger. fotoydinreaktiot. - Moskova: IL, 1962. - S. 258.
↑ NCRP-raportti #79. Neutronikontaminaatio lääketieteellisistä elektronikiihdyttimistä. - National Council on Radiation Protection and Measurements, 1984. - S. 19. - ISBN 0-913392-70-7 . ISSN 0083-209X

Linkit

Fotoydinreaktiot - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .
Photonuclear Reactions , Encyclopedia of Physics .