получается радиоактивный изотоп фтора, ядро которого через очень короткий промежуток времени (около 10—14 с), называемый временем жизни возбужденного ядра, теряет избыточную энергию, испуская протон (ядро атома водорода), и превращается в устойчивый изотоп кислорода:
189F-> 178O+11H.
Избыточная энергия выделяется в виде кинетической энергии ядер 178O и 11H, разлетающихся с большой скоростью. Обыно ядерные реакции записывают (опуская промежуточную запись) следующим образом:
147N+42He-> 178O+11H.
В ядерных процессах, происходящих в реакторах, главное значение имеют ядерные реакции, вызываемые нейтронами. Ниже кратко рассматриваются особенности и физическая сущность этих реакций.
Элементарные частицы-нейтроны, не обладая электрическим зарядом, не взаимодействуют с электронами атомов и не подвержены влиянию кулоновских сил ядер. Поэтому нейтроны обладают огромной проникающей способностью. Ядерные реакции, вызываемые нейтронами, происходят с образованием промежуточного ядра, называемого также составным ядром. Ядро, образующееся в результате ядерной реакции, называется ядром отдачи.
Промежуточное ядро обладает энергией возбуждения, т. е. избытком энергии по сравнению с энергией такого же ядра, находящегося в основном состоянии. Этот избыток энергии, приобретаемый ядром при столкновении с нейтроном (энергия возбуждения промежуточного ядра), равен сумме кинетической энергии нейтрона и его энергии связи в составном ядре.
Основными видами ядерных реакций, вызываемых нейтронами, происходящих в ядерных реакторах, являются: упругое рассеяние, неупругое рассеяние, радиационный захват, превращение и деление.
Рассеянием нейтронов атомными ядрами называют процесс, в результате которого происходит только передача кинетической энергии налетевшего нейтрона нуклонам ядра-мишени. Рассеяние может быть упругим и неупругим.
Реакция упругого рассеяния нейтрона ядром аналогична столкновению двух идеально упругих шаров (рис. 1.6).
При этом виде рассеяния нейтрона кинетическая энергия системы «нейтрон плюс ядро-мишень» остается неизменной: не происходит ни поглощения, ни выделения энергии, происходит лишь отдача кинетической энергии нейтрона ядру-мишени без изменения внутреннего состояния ядра. Доля теряемой нейтроном энергии и изменение направления его движения зависят от соотношения кинетических энергий нейтрона и ядра-мишени: если энергия нейтрона больше энергии ядра, то рассеянный нейтрон замедляется, а ядро ускоряется, и наоборот.
Рис. 1.6. Упругое рассеяние нейтронов (схема): а – при соударении под углом; б – при лобовом соударении
Если, например, нейтрон ударяет в ядро легкого водорода (протон), то ввиду малого различия их масс при лобовом ударе вся энергия нейтрона будет передана протону, а нейтрон потеряет свою скорость. При боковых ударах (общие случаи) нейтрон передает протону
