Ядерные реакции механизм

Изотопы находят широкое применение в научных исследованиях, где они используются как меченые атомы для выяснения механизма химических и, в частности, биохимических, процессов. Для этих целей необходимы значительные количества изотопов. Стабильные изотопы получают выделением из природных элементов, а радиоактивные в большинстве случаев с помощью ядерных реакций, которые осуществляются искусственно в результате действия на подходящие элементы нейтронного излучения ядерных реакторов или мощных потоков частиц с высокими энергиями, например дейтронов (ядер дейтерия й), создаваемых ускорителями. Один и тот же изотоп можно получить различными путями. Так, например, для получения радиоактивных изотопов водорода, углерода, фосфора и серы, наиболее широко используемых в практике биологических исследований, осуществляются следующие ядерные реакции [c.26]

Окончательный успех в деле превращения одних элементов в другие был достигнут физиками, а не химиками тигель алхимика уступил дорогу ядерному реактору. Сначала ученые обратили внимание на огромную энергию, высвобождаемую при ядерных реакциях. Тот факт, что уран превращается при этом в барий и другие легкие элементы, первое время не вызывал столь большого интереса. Но химики быстро осознали, что радиоактивные изотопы обычных элементов представляют собой огромную ценность. Радиоактивный атом может играть роль своеобразной метки, его достаточно ввести в какое-то вещество, принимающее участие в реакции, чтобы при последующем наблюдении за ним раскрыть сложную последовательность всех ее стадий. Например, благодаря исследованиям при помощи меченного радиоактивным изотопом углерода удалось разобраться в механизме реакций фотосинтеза, и трудно представить себе, как бы это оказалось возможным сделать обычными методами. Радиоактивные и устойчивые изотопы позволяют решать химические проблемы, недоступные другим методам. Радиоактивные изотопы дают также возможность точной датировки событий далекого прошлого, представляющих исторический или геологический интерес. С их помощью установлен сравнительный возраст Земли и Луны, что привело к ниспровержению некоторых прежних теорий относительно происхождения Луны. [c.405]

Предполагают, что ядерная реакция 4 Н = Не + 2 ,р протекает по следующему механизму [c.267]

Этот неожиданный эффект называется туннельным переходом. Он имеет большое значение для понимания механизма ядерных реакций. В частности, для объяснения того факта, что а-частицы способны вылететь из ядра атома даже в том случае, когда они не обладают энергией, равной барьеру , разделяющему внутренние области ядра и окружающее пространство. [c.49]

Теория Бора правильно описывает механизм основных ядерных реакций, если энергия бомбардирующих частиц не превышает нескольких десятков МэВ. Однако иногда опытные данные могут быть объяснены только механизмом прямого взаимодействия падающая частица непосредственно выбивает нуклон из ядра. [c.419]

Под ядернЫми реакциями понимается взаимодействие соответст вующих частиц (нейтронов, протонов, а-частиц и других атомных ядер) с ядрами химических элементов. Наиболее Простые ядерные реакции характеризуются следующим механизмом. Одна из бомбардирующих частиц захватывается ядром-мишенью и образуется промежуточное составное ядро с очень короткой продолжительностью жизни ( 10 7 с). Последнее испускает элементарную частицу или легкое ядро и превращается в новое ядро. [c.11]

Преобладающим механизмом ядерных реакций, используемых для активационного анализа, особенно НАА, является образование составного ядра (С в уравнении 8.4-1, время жизни с). Этот механизм состоит из двух [c.93]

С ЭТОГО времени стали считать, что атомы химических элементов состоят из трех элементарных частиц — протонов, нейтронов и электронов. С точки зрения протонно-нейтронной модели можно было объяснить и механизм протекания ядерных реакций. Первая ядерная реакция Резерфорда, согласно этой модели, схематически изображена на рис. 3. [c.20]

Процессы изотопного обмена имеют очень важное значение для решения многих химических, биологических и физических проблем. Особый интерес они представляют для радиохимии и изотопных методов исследования. Детальное изучение процессов изотопного обмена — одно из важнейших условий понимания природы химических реакций, индуцированных ядерными превращениями, разработки методов обогащения радиоактивных изотопов и разделения ядерных изомеров. Только с учетом количественных характеристик реакций изотопного обмена можно правильно определять выход продуктов ядерных реакций, а также получать правильные результаты активационного анализа и анализа методом изотопного разбавления. Процессы изотопного обмена лежат в основе установления природы химических связей, их равноценности в молекуле, а также методов получения меченых соединений. Особое значение эти процессы имеют для изучения механизма реакций. [c.10]

Было сделано также предположение, что образовавшиеся радиоактивные ядра исчезают только в результате распада. Однако возможен и другой механизм их исчезновения — вступление в ядерную реакцию с образованием вторичного изотопа, в большинстве случаев тоже радиоактив- [c.19]

Одно из важнейших практических приложений физики изотопов лёгких элементов связано с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Речь идёт о разработке и создании промышленного термоядерного реактора — экономичного и относительно безопасного в сравнении с реакторами деления источника энергии. Немалая роль в этих работах отводится поиску оптимального состава ядерного топлива. Рассматриваются как одно-, так и многокомпонентные смеси лёгких элементов, однако окончательный выбор в пользу только одного топливного цикла ещё не сделан. Изучение свойств лёгких изотопов и возможности их наработки, понимание механизмов ядерных реакций между лёгкими ядрами и знание точных величин сечений этих процессов имеет при этом существенное значение. [c.233]

Недавно была предпринята новая попытка уточнения модели для лазерного термоядерного синтеза, где дополнительно исследована роль нетепловых ядерных реакций в DT + Li мишени [43]. Численное моделирование проводилось на основе модели связанных транспортных и гидродинамических процессов [44]. Были учтены все реакции первого поколения в системе DT + + Li, рассеяние заряженных частиц и нейтронов, реакция развала дейтронов D(n,2n)H, и процессы нетеплового синтеза D + T, D + D и D + Li на ускоренных в нейтронном рассеянии ядрах трития и дейтерия. Типичные результаты в случае объёмного механизма зажигания топлива представлены [c.242]

Замечательно то, что величины Ас и Ус, т. е. скорость цикла и число ядерных реакций на один мюон, зависят от температуры, плотности и относительной концентрации изотопов в смеси D/T (см. рис. 16.5.1), что, в свою очередь, является следствием особенностей резонансного механизма образования мезомолекул d/xt. Это означает, что микроскопическими процессами /х-катализа ядерных реакций можно управлять с помощью макроскопических параметров температуры Т, плотности if и концентрации трития t. [c.257]

Различные государственные организации финансируют исследования в тех областях химии, которые соответствуют специфической деятельности этих учреждений. Ведущее место среди государственных организаций по исследованиям в химии занимает Комиссия по ато.мной энергии. Химическое отделение отдела научных исследований этой организации субсидирует исследования в области атомного ядра и радиохимии, включая такие вопросы, как изучение химическими методами ядерных реакций и их продуктов, применение радиоактивных изотопов для исследования механизма, равновесия и скорости химических реакций. Биологическое и медицинское отделение финансирует исследования в области биохимии, отделение по усовершенствованию реакторов— в области химической технологии, отделение сырьевых материалов — в области методов обработки руды. [c.156]

Более подробные сведения о механизме и закономерностях, определяющих протекание ядерных реакций, можно найти в литературе (см. стр. 84). [c.35]

Указанные особенности процесса образования многозарядных частиц не могут быть объяснены с точки зрения существующих представлений о протекании ядерных реакций при больших энергиях бомбардирующих частиц. Неудовлетворительным оказывается и предположение о механизме асимметричного деления. По-видимому, природа этого процесса отлична от природы обычно рассматриваемого процесса глубокого расщепления. Окончательное решение этого вопроса требует большой экспериментальной работы [31]. [c.659]

Механизм ядерных реакций. Согласно существующим представлениям ядерные реакции протекают в два этапа [c.59]

Современные успехи физики атомного ядра в значительной мере основаны на развитии методов ускорения заряженных частиц— протонов, Дейтонов, ионов гелия, электронов и т. д. Не рассматривая заранее механизм ядерных реакций (это будет сделано в следующей главе), можно утверждать, что реакции между ядрами происходят лишь при тесном их контакте (ядерные силы короткодействующие). Сближение заряженных частиц требует преодоления кулоновских сил отталкивания, что возможно при достаточной начальной кинетической энергии одной из реагирующих ядерных частиц. Кроме того, многие ядерные реакции либо эндотермичны, т. е. протекают с затратой энергии, либо требуют определенной энергии активации, подобно многим химическим реакциям. Источником энергии может быть (при неупругом столкновении ядер) кинетическая энергия частицы, бомбардирующей ядро атома обстреливаемой мишени. [c.136]

МЕХАНИЗМ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИИ, [c.156]

Разберем теперь ядерные реакции с а-частицами и ядрами трития, идущие по механизму группового обменного взаимодействия, при котором входящая в ядро частица замещает место, занятое в ядре, более или менее устойчивой группировкой, так называемой кластером . Сечение таких реакций обычно значительно больше, чем реакций, в которых происходит перестройка кластеров. [c.178]

Образование Ве в соединениях лития и бора происходит по двухстуиен-чатому механизму. Быстрые нейтроны в реакторе образуют быстрые про-топы, дейтроны и тритоны но реакциям п, р), п,ё ) и (п, I) или при столкновении с изотопами водорода, находящимися в мишени. Следующая ступень состоит во взаимодействии этих частиц с В1°, Ы или Ы , в результате чего создается несколько путей для образования Ве . Наиболее вероятные пути в реакторе, основанные на значении энергии ядерной реакции О [13], показаны в табл, 2. [c.7]

TOB, сопровождающих процесс радиоактивного распада или протекания ядерной реакции. При этом формы стабилизации определяются путем растворения облученного или меченого твердого образца и последующего радиохимического анализа раствора, содержащего образовавшийся радиоактивный изотоп. Такой метод изучения носит общий характер и является вынужденным концентрации атомов отдачи столь малы, что принципиально наблюдение за их химическим поведением возможно лишь при использовании присущей им радиоактивности. Пока нас интересуют практические вопросы (например, обогащение изотопов), то применение растворителя и носителя возражений не вызывает. Однако один этот метод исследования недостаточен для развития представлений о механизмах и формах стабилизации атомов отдачи непосредственно в твердых телах. Нельзя, обнаружив в растворе. какие-либо химические формы изучаемого элемента, делать однозначный вывод, что их появление в растворе является следствием только радиоактивного распада или ядерной реакции, протекшей в твердой фазе. Они могут быть также следствием взаимодействия первичных фрагментов распада или ядерной реакции с растворителем. [c.258]

В начале XX в. выделилась также в самостоятельную науку выросшая в недрах физической химии коллоидная химия. Фундамент этой науки был заложен английским химиком Т. Грэмом (1861), введшим понятие коллоида. В 1868 г. было открыто явление Тиндаля, а в 1903 г. сконструирован ультрамикроскоп, которые сыграли большую роль в изучении коллоидных систем. Основные закономерности последних были установлены в первом десятилетии XX в. Важное значение в становлении коллоидной химии как науки имели труды советского химика Н. П. Пескова. Весьма плодотворно в этом направлении работают ныне советские ученые П. А. Ребиндер, В. А. Каргин, А. В. Думанский, Е. М. Александрова-Прейс и другие. В последние двадцать лет в связи с интенсивной разработкой проблем ядерной энергии возникла и получила большое развитие новейшая отрасль физической химии — химия высоких энергий, радиационная химия. Предметом ее изучения являются реакции, протекающие под действием ионизирующего излучения. В этих условиях образуются ионы — возбуждающие молекулы, осколки молекул — свободные радикалы, обладающие большим запасом энергии и легко вступающие во взаимодействие. Это позволяет проводить разнообразные химические реакции, в том числе и такие, которые обычными химическими методами осуществить не удается. Радиационная химия изучает также инициирование цепных химических реакций, механизм реакций полиме-)изации при прохождении потоков заряженных частиц. 1од влиянием достижений ядерной физики в физической химии получает развитие другая новейшая ее отрасль — химия изотопов. [c.89]

Дальнейшие исследования элементов при помощи магнито-элект-рического анализа, усовершенствованного Астоном, который для этих целей сконструировал специальный прибор — масс-спектрограф, установили наличие изотопов для большинства химических элементов. Не найдено естественных нерадиоактивных изотопов для 21 элемента Ве, Р, На, А1, Р, 8с, Мп, Со, Аз, У, НЬ, Кк, I, Сз, Рг, ТЬ, Но, Ти, Та, Аи, В1. Интересно отметить, что атомные массы всех этих элементов выражаются почти целыми числами. Что касается радиоактивных изотопов естественных и искусственных, то их число довольно велико (около 1500). При этом возможность получения искусственных радиоактивных изотопов увеличивается по мере усовершенствования экспериментальной техники осуществления искусственных ядерных реакций. Высокая чувствительность радиометрических методов анализа позволяет применять радиоактивные изотопы для исследования механизма многих химических, технологических и биологических процессов. [c.25]

Рассмотрим кратко механизм протекания ядерной реакции. Первоначально считали, что налетающая частица (например, иротон или а-частица) непосредственно передает свою энергию одному из нуклонов, составляющих ядро, или некоторой устойчивой их группировке в результате именно этот нуклон и покидает ядро. Однако такое представление не соответствует современному уровню знаний о строении ядра и характере ядерных взаимодействий. [c.35]

Ядерные реакции. Кроме радиоактивного распада, превращения элементов происходят при разнообразных ядерных реакциях. Под ядерными реакциями понимается взаимодействие соответствующих частиц (нейтронов, протонов, дейтронов, а-частиц, многозарядных ионов, - -квантов и мезонов) с ядрами химических элементов. Наиболее простые ядерные реакции характеризуются следующим механизмом. Одна из бомбардирующих частиц захватывается ядром-мишенью, и образуется промежуточное составное ядро с очень короткой продолжительностью жизни ( Ю сек). Это так называемое компаунд-ядро испускает элементарную частицу или легкое ядро и превращается в новый изотоп. [c.41]

Описан [731, 732] оригинальный метод локализации энергии излучения в зоне контакта свариваемых деталей из полиэтилена. Метод основан на обработке поверхностей деталей соединениями лития или бора и последующем облучении области сопряжения этих деталей потоком тепловых нейтронов. Таким способом были получены соединения полиэтилена с полистиролом и полиметил-метакрилатом. Авторы [731] считают, что одним из возможных механизмов такого соединения является механизм точечной сварки за счет значительных местных разогревов в треках продуктов ядерных реакций а)Т или В (ге, [c.261]

Механизм ядерных реакций. Конкуренция ядерных процессов. Реакции под действием а-частиц, протонов и нейтронов во многом сходны между собой. Это связано с однотипным механизмом нх протекания. Согласно Бору, ядерные реакции протекают в два этапа. На первом этапе происходит слияние взаимодействующих ядер с образованием нового возбужденного ядра С, называемого составным или комиаунд-ядром А + а = С. Энергия возбуждения многократно перераспределяется между нуклонами. Через определенный промежуток времени на одной частице или группе частиц может сосредоточиться энергия, достаточная для ее вылета. Тогда осуществляется второй этап — распад возбужденного составного ядра = B-f 6. Способ распада составного ядра зависит от его физико-химических свойств и энергии, но не зависит от способа образования. Если после вылета одной частицы из возбужденного ядра оставшаяся энергия достаточно велика, возможен вылет второй, третьей и т. д. частиц. При этом ядро может распадаться различными путями с определенной вероятностью каждого энергетически возможного вида распада. Так, например, при бомбардировке ядер алюминия быстрыми нейтронами (10 МэВ) конкурируют следующие ядерные реакции [c.418]

Радиоактивность (от лат. radio — излучаю и a tivus — деятельный) —самопроизвольное превращение неустойчивых (нестабильных) изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (напр., гелия). Существует а-распад, -распад, которые часто сопровождаются испусканием у-лучей, спонтанное деление и др. Скорость радиоактивного распада характеризуется периодо.м,полураспада (Т" / ). Наиболее распространенной единицей измерения Р. является кюри. Р. используется в науке, технике и медицине. См. Радиоактивные изотопы, Радиоактивные элементы. Радиоактивные изотопы — неустойчивые, самопроизвольно распадающиеся изотопы химических элементов. При радиоактивном распаде происходит превращение атомов Р. и. в атомы одного или нескольких других элементов. Известны Р. и. всех химических элементов. В природе существует около 50 естественных Р. и. с помощью ядерных реакций получено около 1500 искусственных Р, и. Активность Р. и. определяется числом радиоактивных распадов в данной порции Р. и. в единицу времени (единица активности — кюри). Р. и. характеризуются периодом полураспада (время, в течение которого активность убывает вдвое), типом и энергией (жесткостью) излучения. Р. и. широко используются в науке и технике как радиоактивные индикаторы и как источники излучений. В технике применяются только некоторые из искусственных Р. и.— наиболее дешевые, достаточно долговечные с легко регистрируемым излучением. Наиболее важные области применения — радиационная химия, изучение механизма различных химических процессов, в том числе в доменных и мартеновских печах, износа деталей машин, режущего инструмента, процессов диффузии и самодиффузии и др. В у-дефектоскопии используются Р. и. с у-излученнем для просвечивания изделий и материалов, для выявления внутренних дефектов. [c.110]

Несмотря на то, что ионообменные процессы были открыты еще в 60-х годах XIX в., иониты в хроматографических опытах (ионообменная хроматография) начали применять лишь в конце 30-х годов нашего столетия и особенно интенсивно — с момента развития работ в области атомной энергетики для анализа и выделения продуктов ядерных реакций [13]. В 40-х годах были предложены распределительная и осадочная хроматографии— процессы, связанные с использованием сорбентов, пропитанных раствором (распределительная) или химически-активным веществом, дающим осадки с компонентами смеси (осадочная). В 50-х годах были предложены газо-жидкостная хроматография [14] и ее вариант — хроматография капиллярная [15] и, наконец, сравнительно недавно — так называемая тонкослойная хроматография (см., например, [16]), отличающаяся не механизмом сорбционного процесса, а способом использования сорбента опыт проводится не па колонках сорбента, а в тонком слое измельченных веществ самой различной природы. Особый интерес для определения микропримесей представляет вакантная хроматография [17], в которой в анализируемую смесь, циркулирующую через сорбент, вводится порция растворителя или газа-носителя. [c.316]

Основные научные исследования относятся к учению о радиоактивности. Открыла (1917) совместно с Ганом и одновременно с Ф. Содди и его сотрудником Д. Крэнсто-ном радиоактивный элемент протактиний. Развила (1921) теорию строения ядер, согласно которой в их состав входят а-частицы, протоны и электроны. Доказала (1925), что испускание -излуче-ния ядром возможно лишь после вылета а- или Р-частицы. Совместно с Ганом установила (1935) механизм последовательных 3-распадов, приводящих к образованию элементов с 2 < 97. Совместно с датским физиком О. Фришем объяснила (1939), что элемент, обнаруженный Ганом в продуктах ядерных реакций, возникающих в уране под действием медленных нейтронов, является продуктом деления ядер урана (явление, лежащее в основе ядерной энергетики). [c.331]

Интересный метод сшивания различных полимерных материалов был предложен В. И. Гольданским и сотр. [128]. Этот метод основан на обработке сшиваемых поверхностей соединениями лития или бора и последующем облучении тепловыми нейтронами. С помощью этого метода было осуществлено локализованное на поверхности радиационное сшивание многих пар полимеров тефлон — полистирол, тефлон — полиметилметакрилат, полистирол — полиметилметакрилат, полиэтилен — полистирол, полиэтиленполиметилметакрилат. Согласно [128], одним из возможных механизмов такого сшивания является механизм точечной сварки за счет значительных местных ра-зогревов в треках продуктов ядерных реакций Ы (п, а)Т или В10( ,а)ЬГ. [c.292]

Отличительной чертой реакций глубокого расщепления является плавный характер функций возбуждения, не имеющих резких максимумов и минимумов. Этот факт также хорошо объясним с точки зрения представлений, развитых Р. Сербером. Действительно, при низких энергиях бомбардирующих частиц ядерные реакции протекают с образованием сложного ядра. Если ограничиться таким механизмом, то очевидно, что функция возбуждения будет проходить через максимум в точке, где энергия возбуждения наилучшим образом соответствует испарению числа частиц, требуемого для образования ядра-продукта [c.648]

На повестке дня дальнейшее продвижение к пределам устойчивости атомных ядер как при изучении уже известных трансурановых элементов, так и при исследовании области устойчивости тех изотопов более легких элементов, которые богаче или беднее нейтронами, чем наиболее стабильный изотоп, встречающийся в природе. Использование ускоренных тяжелых ядер в качестве бомбардирующих частиц в ускорителях привело к выявлению новых механизмов ядерных реакций, и это открывает доступ к обогащенным нейтронами и, следовательно, более устойчивым (по сравнению с уже известными) изотопам элементов с атомным номером 2 больше 100 (с временем жизни от минут до часов). В результате становится возможным более детальное изучение химического поведения таких интересных элементов, как замыкающие ряд актиноидов и следуюпще за ним. Поиски так назыраемых супертяжелых элементов , т.е. ядер, входящих в предсказанный остров стабильности или лежащих вблизи него около атомного номера 114 при числе нейтронов в ядре 182, пока не принесли успеха. Но ученые продолжают работать над достижением этой замечательной цели. [c.201]

Опираясь на огромный экспериментальный и теоретический материал, накопленный химией в наше время, ученые стремятся углубить и развить определение Ф. Энгельса. Так, Ю. А. Жданов, исходя из теории химического строения, открытия явления изомерии, столь широко распространенного в органической химии, и новых данных о строении и свойствах веществ, рассматривает химию как науку о качественных шменениях тел, происходящих под влиянием изменения количественного состава и строения ". Такое определение химии полнее раскрывает существо, механизм химического превращения. Однако и оно не вполне решает вопрос, поскольку включает в себя многочисленные ядерные реакции, представляющие не химическую, а качественно другую форму движения. [c.36]

Сцилард и Чалмерс [112] показали, что при определенных условиях активный изотоп, образующийся в ядерной реакции без изменения атомного номера, можно (при большой удельной активности) хищгческим путем отделить от облученного материала. Самой важной ядерной реакцией, идущей без изменения атомного номера, является радиационный захват нейтронов (п, у) однако при реакциях типа (п, 2п), (у, п) и (с1, р) также возникают изотопы облучаемого элемента. Теория эффекта Сциларда—Чалмерса будет рассмотрена в п. 6, но уже здесь можно отметить, что он, по крайней мере частично, обусловливается следующим простым механизмом. Даже если составное ядро не испускает тяжелых частиц, теряя энергию в виде фотонов (радиационный захват), образующееся после испускания фотона ядро (атом) испытывает отдачу. Как правило, энергия отдачи достаточна для разрыва химической связи между данным атомом и остальной молекулой. Это тем более имеет место, если испускается не фотон, а тяжелая нейтральная частица. [c.100]

Множество возможных каналов ядерной реакции означает широкий набор ее продуктов. Разобраться в детальном механизме многоканального превращения, применяя только ядерно-физические методы, не удается, и Я. X. оказывается здесь незаменимой. Число возможных каналов реакции, как правило, возрастает с ростом энергии возбуждения исходного ядра. При малых энергиях возбуждения лишь деление тяжелых ядер характерпзуется широким набором возможных продуктов (осколков). Поскольку, однако, деление сопровождается выходом очень большой энергии, то и здесь можно говорить об очень сильном возбуждении промежуточного состояния (деформированное делящееся ядро с заготовками осколков деления) ио сравнению с конечным. Это и определило содержанпе основного круга ядерно-химич. исследований ядерных реакций исследование процессов деления или превращений под действием частиц высокой энергии. Соответственно центрами Я. х. оказались лаборатории, располагающие ускорителями высокой энергии или мощными ядерными реакторами (изучение деления медленными нейтронами). Их типовые задачп — установление спектра продуктов многоканального превращения и изучение зависимостп выхода тех илн иных продуктов от энергии возбуждения исходного ядра в широком интервале энергий бомбардирующих частиц — вплоть до 30 Бэв (что обеспечивается современными ускорителями). [c.537]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология