Neytronlarning sekinlashishi

Neytronning sekinlashishi - bu erkin neytronlarning moddaning atom yadrolari bilan ko'p marta to'qnashuvi natijasida ularning kinetik energiyasini kamaytirish jarayoni. Neytronning sekinlashishi jarayoni sekinlashadigan moddaga moderator deyiladi. Neytron moderatsiyasi, masalan, termal neytron yadro reaktorlarida qo'llaniladi.

Neytronlarning sekinlashishini birinchi martta E.Fermi (1934-1935) tomonidan kuzatilgan va tushuntirilgan. Neytron sekinlashuvining keng qamrovli nazariyasi SSSR va AQSh olimlari tomonidan XX asr o'rtalarida, atom muammosi ustida ish olib borilgan davrda mustaqil ravishda ishlab chiqilgan.

Yadro reaktsiyalari jarayonida, qoida tariqasida, tez neytronlar hosil bo'ladi (energiyalari > 1 МэВ ). Tez neytronlar atom yadrolari bilan to'qnashuv paytida energiyani katta qismlarda yo'qotadi va uni asosan yadrolarning qo'zg'alishiga yoki ularning bo'linishiga sarflaydi. Bir yoki bir nechta to'qnashuvlar natijasida neytron energiyasi yadroning minimal qo'zg'alish energiyasidan kamroq bo'ladi (yadro xususiyatlariga qarab o'nlab keV dan bir necha MeV gacha). Shundan so'ng, neytronning yadro tomonidan tarqalishi elastik bo'ladi, ya'ni neytron o'zining ichki holatini o'zgartirmasdan yadroga tezlikni yetkazish uchun energiya sarflaydi.

Bitta elastik to'qnashuvda neytron o'rtacha energiya ulushini yo'qotadi ${\frac {2A}{(A+1)^{2}}}$ bu erda A - maqsadli yadroning massa soni. Bu ulush og'ir yadrolar uchun kichik ( qo'rg'oshin uchun 1/100) va engil yadrolar uchun katta ( uglerod uchun 1/7 va vodorod uchun 1/2). Shuning uchun neytronlarning sekinlashishi og'ir yadrolarga qaraganda yengil yadrolarda tezroq sodir bo'ladi.

Modda	N	t,mks	L B, sm
Qo'rg'oshin	1600	1300	200
Grafit	110	70	43
Suv	23	3	13

Neytron chegaralanmagan muhitda 1 MeV energiyadan 0,1 eV energiyagacha sekinlashganda neytronning sekinlashuvining o'rtacha soni N, o'rtacha sekinlashuv vaqti t va neytronning o'rtacha kvadratini manbadan olib tashlash L _B. .

Neytronlarni sekinlashtirish jarayonida issiq neytronlar hosil bo'ladi, ular moderatsiya sodir bo'lgan muhit bilan termal muvozanatda bo'ladi. Xona haroratida issiq neytronning o'rtacha energiyasi 0,04 eV ni tashkil qiladi.

Bir to'qnashuvda neytron energiyasining o'rtacha logarifmik pasayishi, $\xi$, faqat massa soniga bog'liq, $A$, moderator yadrolari:

$\xi =\ln {\frac {E_{0}}{E}}=1+{\frac {(A-1)^{2}}{2A}}\ln \left({\frac {A-1}{A+1}}\right)$

Da $A$ uchtadan ortiq bo'lsa, siz soddalashtirilgan formuladan foydalanishingiz mumkin: $\xi \simeq {\frac {2}{A+2/3}}$ .

Moddaning sekinlashuvi koeffitsienti - tarqalish makroseksiyasining nisbati $\Sigma _{s}$ to'qnashuvda neytron energiyasining o'rtacha logarifmik dekrementiga ko'paytiriladi $\xi$ yutilish makroseksiyasiga $\Sigma _{a}$ : ${\frac {\xi \Sigma _{s}}{\Sigma _{a}}}$ .

Sekinlashuv jarayonida neytronlarning bir qismi yadrolar tomonidan so'riladi yoki muhitdan tashqariga uchadi, ya'ni u yo'qoladi. Yengil yadrolarni o'z ichiga olgan moderatorlarda, yutilish yo'qotishlari kichikdir va moderatorning o'lchamlari L _B o'lchamiga nisbatan etarlicha katta bo'lishi sharti bilan, manba tomonidan chiqarilgan neytronlarning aksariyati issiq neytronlarga aylanadi.

Neytronlarni sekinlashtirish mexanizmi neytronlarning kinetik energiyasiga bog'liq.

Etarlicha tez neytron (Ek=0,1–10 MeV) energiyani asosan yadrolarni qo'zg'atish va yadro reaktsiyalariga, past energiyali neytronning chiqishi bilan birga sarflaydi. Neytronlarning energiyasi va ularning yadrolari bilan to'qnashuvi kamayganda, ular elastik bo'ladi, ya'ni. e. Nima sodir bo'ladi - yadrolarning qo'zg'alishi va to'qnashuv mexanizmi bilyard to'plarining to'qnashuviga o'xshaydi (faqat "to'p" yadrodan kattaroq va "to'p" neytrondan og'irroq). Shuning uchun bitta elastik to'qnashuvda neytron engilroq yadroga qaraganda o'z energiyasining katta qismini yo'qotadi (vodorod uchun yadro massasi taxminan neytron massasiga teng, neytron o'z energiyasining o'rtacha yarmini yo'qotadi va ba'zan hammasi). Neytron tutilishi bo'lmaganda elastik sekinlashtiruvchi neytronlarning energiya taqsimoti qonunga bo'ysunadi.

1/Ek. (Fermi spektri deb ataladi). Neytronning yadrolar bilan bir necha marta to'qnashuvidan so'ng (vodorod uchun - 16, berilliy uchun - 69, grafit uchun - 91) uning energiyasi kamayadi va muhit yadrolarining issiqlik harakati energiyasi bilan taqqoslanadigan bo'ladi (Ek.<0,2 eV). Neytronlarning termallanishi deb ataladigan sekinlashuvning ushbu bosqichida neytron gaz va sekinlashtiruvchi muhit o'rtasida muvozanat o'rnatilgunga qadar (agar neytron birinchi marta ushlanmagan bo'lsa) energiyani yo'qotadigan va oladigan muhit atomlari bilan energiya almashadi. muhitning yadrolari tomonidan).

Adabiyot

• Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок М.: Атомиздат, 1960.
• Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
• Q.T.Teshaboyev Yadro va elementar zarralar fizikasi - O'.: Toshkent 1992 yil.