§ 32. ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОНОВ

Радиево-бериллиевые источники. Как уже было сказано, впервые нейтроны были получены из реакции -частиц радия с ядрами бериллия. Впоследствии было выяснено, что -частицы, излучаемые радием, вступают в реакцию

Энергетический спектр получаемых таким образом нейтронов изображен на рис. 76.

Источник нейтронов устроен следующим образом. В герметически запаянной ампуле находится смесь и (иногда В результате распада как так и продуктов его распада, находящихся с ним в равновесии, образуются -частицы разных энергий: Пробег их мал и выйти из ампулы -частицы не могут. Вступая в реакцию с бериллием, они создают поток нейтронов, свободно проникающих через стенки ампулы. Разброс в энергии нейтронов обусловлен тем, что с ядрами взаимодействуют -частицы разных энергий, испускаемые не только но и продуктами его распада — и др., а также тем, что в результате реакции ядро образуется и в основном, и в возбужденном состоянии.

Источник отличается простотой изготовления, дешевизной и большим выходом нейтронов (порядка нейтронов на радия в 1 сек). Недостатком таких источников является широкий энергетический спектр нейтронов, а также одновременное испускание что часто мешает проведению эксперимента.

Рис. 76. Энергетический спектр нейтронов, получаемых при облучении бериллия -частицами

Фотонейтронные источники, основанные на реакции дают возможность получать медленные монохроматические нейтроны. Радиоактивный препарат, дающий запаивается в ампуле, через стенки которой не могут пройти -частицы, и помещается в ампулу с бериллием или дейтерием. При этом возможны реакции:

А. Фоторасщепление дейтона:

используемого обычно в качестве облучателя, имеют энергию Так как у-квант не имеет массы покоя, то он практически не передает импульса в процессе ядерной реакции, и образующиеся имеют приблизительно одинаковые

энергии независимо от направления их движения.

Б. Аналогично под действием с энергией —1,78 Мэв, идет фоторасщепление

При этом образуются монохроматические нейтроны с энергией

3. Источники, основанные на реакциях, вызываемых дейтонами, полученными в ускорителях.

Для генерации монохроматических (нейтронов используются реакции срыва.

A. Реакция, получаемая при бомбардировке мишени из может быть записана в виде

Выход ее довольно высок, поэтому, используя относительно сильные дейтонные токи, например при можно получать миллиарды нейтронов в секунду с энергией

Б. Реакция, получаемая при бомбардировке дейтонами дейтонов (в качестве мишени используется лед из тяжелой воды). Она проходит следующим образом:

B. Реакция, получаемая при бомбардировке дейтонами трития (используется мишень из циркониевой фольги, в которой абсорбирован тритий). Реакция записывается в виде

Поскольку эта реакция экзоэнергетическая, то дейтоны надо ускорять до энергий, достаточных для преодоления кулоновского потенциального барьера в сравнительно простых газоразрядных трубках.

Создаваемый поток нейтронов монохроматичен, так как дейтон и тритий не имеют возбужденных состояний. Пучок нейтронов получается при этом коллимированный (90% всех нейтронов летит вперед). Если нейтроны, образованные в реакциях (Б) и (В) регистрировать под углом 90° по отношению к направлению падения дейтонов на мишень, то их энергия соответственно будет равна

Если применять реакцию срыва при высоких энергиях дейтона на тяжелых и средних ядрах, то получаются пучки нейтронов с

4. Ядерные реакторы, в которых происходит деление урана, являются мощными источниками нейтронов. Процесс деления

вызывается одними нейтронами и сопровождается испусканием других нейтронов. При делении тяжелого ядра образуются два осколка среднего веса и дополнительно испускаются 2—3 нейтрона. Ядра, расположенные в середине таблицы Менделеева, наиболее устойчивы. У них число нейтронов лишь немногим больше числа протонов. У тяжелых ядер существенно и поэтому образовавшиеся осколки сильно переполнены нейтронами. Выделившиеся при делении нейтроны, сталкиваясь с ураном, снова вызывают его деление. Этот процесс, называемый цепной реакцией, поддерживается в ядерных реакторах.

Образованные в реакторе нейтроны имеют энергетический спектр от 0 до 13 Мэв. В современных реакторах можно получить поток нейтронов до нейтронов на в 1 сек.