Взаимодействие нейтронов с ядрами

Столкновительные реакции.

Ядерных реакции такого типа достаточно много. Их сущность состоит во взаимодействие ядер с протонами, нейтронами, -квантами, другими ядрами и другими частицами. Существует два механизма столкновения реакций.

1. Через образование составного ядра. (compound). Этот механизм реализуется, когда энергия налетающей частицы не очень большая (<10 МэВ). Теория таких реакций была разработана Нильсом Бором и она достаточно хорошо описывает особенности таких реакций. Согласно теории, реакция через образование составного ядра идет в 2 этапа.
а) Поглощение налетающей частицы и образование промежуточного или составного ядра. Оно всегда сильно возбуждено за счет кинетической энергии, вносимой поглощенной частицей. Внесенная энергия перераспределяется между нуклонами ядра и на этом 1 этап заканчивается
Ядро + частица  compound ядро
б) Перераспределение избыточной энергии может привести к тому, что она сконцентрируется на одном (или нескольких нуклонах). В результате основное ядро распадается с испусканием той или иной частицы.
Conpaud ядро  ядро + частица
Однако, как известно, существуют разрешенные уровни возбужденного ядра. Поэтому если величина энергии налетающей частицы не удовлетворяет разрешенному уровню энергии ядра, то поглощение частицы не происходит и составное ядро не образуется, а сама частица просто отклоняется в поле ядерных сил ядра. В этом случае говорят о потенциальном рассеянии частицы.
Время жизни составного ядра достаточно велико (~ 10^-14 c) и приблизительно равно времени снятия возбуждения. Вместе с тем время непосредственного взаимодействия значительно меньше (~ 10^-23с). Поэтому ядро как бы «забывает», каким путем оно образовалось. Кроме того, хотя энергия возбужденного состояния ядра велика, интенсивный межнуклонный энергообмен может препятствовать выбросу нуклона (или их группы). В некоторых случаях распад настолько длителен, что с испусканием частиц начинает конкурировать снятие возбуждения через испускание -кванта под действием более слабых электромагнитных сил. Таким образом, ядро может распадаться различными путями независимо от способа его образования. Эти пути называются каналами ядерной реакции и реализация какого-либо канала характеризуется соответствующей вероятностью. Например,

2. 
   Второй механизм столкновения реакции называется прямое взаимодействие. Он проявляется при очень больших энергиях бомбардирующих частиц, когда нуклоны ядра можно рассматривать как свободные. Поэтому налетающая частица взаимодействует не с ядром в целом, а с отдельными его нуклонами. В этой связи переход от начального состояния ядра к конечному осуществляется непосредственно, то есть без промежуточного этапа образования составного ядра. Однако вследствие того, что в ядерном реакторе нейтроны в основном имеют Е<10 МэВ, реакции прямого взаимодействия нами подробно рассматриваться не будут.
   

Надо сказать, что в ядерных реакциях соблюдаются все законы сохранения: энергии, импульса, механического момента, заряда, числа нуклонов массы.
Наибольший интерес для нашего курса представляют ядерные реакции с участием n, так как именно они преобладают в ЯР. При этом необходимо заметить, что взаимодействие n с ядрами наиболее обширно и разнообразно, так как отсутствует кулоновский барьер.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ЯДРАМИ
Наибольший интерес для нас представляют ядерные реакции под действием нейтронов, широкий спектр которых осуществляется в ядерном реакторе. Поэтому взаимодействие нейтронов с ядрами мы должны изучать профессионально. Кроме того, нужно отметить, что взаимодействие нейтронов с ядрами наиболее обширно и разнообразно, т.к. отсутствует кулоновский барьер.