Podstawy fizyki jÄ drowej dla inŜynierów

Rozdział 3.
Reakcje jądrowe i rodziny promieniotwórcze
3.1. Reakcje jądrowe
Pod pojęciem reakcja jądrowa rozumiemy proces prowadzący do zmiany własności jądra lub
rodzaju jądra wywołany bombardowaniem tego jądra cząstkami. Pod pojęcie reakcji jądrowej
podciągamy takŜe rozpady promieniotwórcze, ale rozpatrujemy je jako odrębną grupę
zjawisk. Wszystkie reakcje jądrowe podlegają następującym prawom.
1) Prawo zachowania ładunku, które mówi, Ŝe we wszystkich reakcjach jądrowych
całkowity ładunek cząstek wchodzących w reakcję jest równy całkowitemu ładunkowi
produktów reakcji. Jest to prawo zachowania wskaźników dolnych (
A → Z
X ).
2) Prawo zachowania nukleonów. Mówi ono, Ŝe liczba nukleonów przed reakcją jest
→
równa sumie nukleonów po reakcji. Jest to prawo zachowania wskaźników górnych (
A Z
X ).
3) Prawo zachowania pędu.
4) Prawo zachowania spinu. Spin sumaryczny połówkowy cząstek wchodzących
w reakcję pozostaje połówkowy po reakcji, a spin sumaryczny całkowity pozostaje całkowity.
5) Prawo zachowania masy – energii. Treść i komentarz do tego prawa przedstawiony jest
nieco dalej.
Pierwszą reakcję jądrową zawdzięczamy Rutherfordowi, który bombardował azot
cząstkami 4 214
2
α o energii 7,68 MeV pochodzącymi z polonu
82
Po . Otrzymał tlen i protony:
α
17 1
N → + p
4 14
2
+
7 8O
1
14
17
Skrócony zapis tej reakcji to
7
N( α , p)
8O
.
Typową reakcję jądrową zapisujemy symbolicznie w postaci:
x + X → y + Y
Na rys. 5 przedstawiono schematycznie przebieg reakcji jądrowej, podczas której jądro–
tarcza jest bombardowane jądrem–pociskiem.
4
Na rys. 5 x oznacza cząstkę bombardującą (pocisk), w reakcji Rutherforda
2
He , X –
14
jądro–tarczę, w reakcji Rutherforda
7
N , y – cząstkę–produkt (wylatującą z tarczy), w reakcji
Rutherforda 1 1
p , Y – jądro odrzutu (produkt). W reakcji Rutherforda 17 8
O .
Przykłady innych reakcji jądrowych:
4 1 12 9
12
Be+ α → n C Be( α , ) C
9
4 2 0
+
6
4
n
1 4 16 19
16
F+ p → α O F( p , ) O
19
9 1 2
+
8
9
α
1 0 13 12
13
C+ p → γ N C( p , ) N
12
6 1 0
+
7
6
γ
8
7
6
14
7
N