Взаимодействие нейтронов с ядрами

Энергетическая классификация нейтронов.

Свободные нейтроны появляются в результате ядерной реакции, при этом их энергия достаточно велика, около 10МэВ (т.к. их Е_св=78МэВ). Однако, взаимодействуя с ядрами среды их энергия изменяется и может приобрести различные значения.

В этой связи реакторные нейтроны по энергии принято делить на три основные группы:

• 
  тепловые (Е_n=10^-30.625 эВ)
  
• 
  промежуточные или резонансные (E_n=0.62510³ эВ)
  
• 
  быстрые (Е_n10³ эВ)
  

Но это формальные признаки, по физической сути быстрые нейтроны –это нейтроны, образованные при делении с Е10³ эВ. Кроме того, практически все ядра характеризуются резонансной структурой взаимодействия с нейтроном, которая расположена в общем случае по всему энергетическому спектру. Однако на физику ЯР основное влияние оказывает резонансная структура тяжелых ядер, которая сосредоточена как раз в области энергий нейтронов 110³ эВ (нижняя граница 0,625 эВ взята для Сd, который поглощает тепловые нейтроны). Тепловые нейтроны - это нейтроны, которые в результате своего движения в среде приобрели энергию теплового движения ее атомов и молекул.
Кроме того, необходимо отметить, что и атомные ядра также принято разбивать на 3 группы:

• 
  легкие с А  40;
  
• 
  средние 40 ;
  
• 
  тяжелые А100.
  

Классификация нейтронных реакций.

Взаимодействие n всех энергий характерных для ЯР, с ядрами материалов активной зоны можно свести к двум механизмам:

1 Упругое рассеяние в поле ядерных сил (потенциальное рассеяние), когда на образование составного ядра положен запрет по энергии.
2. Через образование составного ядра (захват). Однако сам факт образования состояния ядра не означает что, произошло поглощение нейтрона (т.е. реакции, когда исчезает исходный нейтрон и образовывается новая частица). Тип реакции определяется способом распада составного ядра. Очевидно, что сильно возбужденное составное ядро с большей вероятностью будет испускать нейтрон из-за отсутствия кулоновского барьера. В этом случае ядерной реакции не происходит, а имеет место рассеяния нейтрона. Тем не менее, вследствие большого времени жизни составного ядра возможны и другие типы нейтронных реакций, идущих через составное ядро.
Итак, пусть в результате взаимодействия n с ядром образовалось составное ядро:

Рассмотрим наиболее характерные для реакторных нейтронов каналы распада составного ядра:

Реакции рассеяния

1. 
   Резонансное рассеяние:
   
2. 
   Неупругое рассеяние:
   

Реакции поглощения

3. 
   Радиационный захват :
   

4. 
   Деление ядер :
   

5. 
   С ростом энергии налетающего нейтрона возможны и другие реакции поглощения:
   

• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  

При дальнейшем росте энергии налетающего нейтрона реакции становятся все более разнообразными: , и др. Но в ЯР нейтронов с такой энергией очень мало и поэтому такие реакции в ЯР роли практически не играют.