低能核反應機理

低能核反應機理

低能核反應主要通過複合核反應和直接反應兩種機理進行。

低能核反應機理定義

低能核反應主要通過複合核反應和直接反應兩種機理進行。

所屬學科:電力(一級學科);核電(二級學科)

分類 

 

複合核反應

複合核反應模型是丹麥科學家N.玻爾於1936年提出來的。該模型假定低能核反應分兩階段進行,而且彼此獨立。第一階段為複合核的形成,即入射粒子和靶核融合為一個新核,稱為複合核,歷時約10-22秒;第二階段為複合核的衰變,即複合核分解為出射粒子和剩餘核,經歷時間比第一階段長得多,約為10-19~10-13秒。這樣,複合核反應可表示為:

A+a─→C─→B+b

式中C表示複合核。以上兩階段是相互獨立的,即複合核如何衰變只決定於複合核本身的性質,而與其形成方式無關。換言之,複合核對於自己的形成方式失去“記憶”。例如,複合核64Zn*可以由兩個核反應生成,有三種衰變方式:

低能核反應機理

實驗測得其反應截面的比為:

低能核反應機理

證實了上述假定。

 

直接反應

入射粒子能量較高時,與靶核表面或內部單個核子相互作用,而將本身一部分能量傳遞給靶核中的一個或幾個核子,後者還來不及把能量分配給其他核子時就被發射出來,這種相互作用稱為直接反應。直接反應是在約等於入射粒子穿越靶核所需的時間(10-22~10-20秒)內完成的。依情況不同又可分為:
①表面直接作用 當入射粒子能量比較低時,主要與靶核表面結合得最松的核子發生作用,而將後者激發(表面激發)或打出(表面嬗變)。

②體內直接作用 當入射粒子能量比較高時,可將靶核深處的核子打出來。這種反應稱敲出反應。

削裂反應 當入射粒子在靶核邊緣掠過時,入射粒子的一個或幾個核子被靶核所俘獲,其餘部分繼續前進,如(d,p)反應和(d,n)反應。

拾取反應 入射粒子掠過靶核時,從它裡面拾取一個或很少幾個核子而結合成較重的粒子並向外飛出,如(p,d)反應和(n,d)反應。

⑤非彈性散射 入射粒子把部分能量直接傳給靶核而使後者激發,其本身則繼續飛行。這種非彈性散射同複合核發射與入射粒子相同的出射粒子不同,屬於直接反應。

⑥電荷交換反應 入射粒子與靶核不交換粒子,只交換電荷,如(p,n)反應和(3He,t)反應。

參考書目

 M.Lefort,Nuclear Chemistry,Van Nostrand,London,1968.

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