核反应产额

原子核反应核反应概述Q方程核反应截面及产额细致平衡原理光学模型复合核模型核反应概述几个著名的核反应第一个人工核反应：（1919）第一个在加速器上实现的核反应：（1932）O),N(ON17141714ppHe),Li(Li477pp核反应概述产生第一个人工放射性核素的核反应：（1934）导致中子发现的核反应：（1930）P),Al(PAl30273027nnC),Be(CBe129129nn核反应概述核反应分类：按轰击粒子能量分类：低能（140MeV)、中能（1GeV)、高能（1GeV)按轰击粒子种类分类：中子核反应、质子核反应、光核反应、轻离子核反应、重离子核反应按靶核的质量分类：轻核反应（A30)、中核反应（30A90)、重核反应（A90)核反应概述反应道守恒律：电荷守恒、核子数守恒、角动量守恒、能量守恒、动量守恒LiBeLiLi5775.07MeVMeV89.1keV5007tnppQ方程及其应用反应能QBBbbAAaaEcMEcMEcMEcM2222结合能动能静止能量)()()()()(2AaBbAaBbBbAaBBBBEEEEcMMMMQ吸能反应放能反应00QQ*'BEQQ剩余核处于激发态Q方程及其应用Q方程能量和动量守恒关系Q方程：LLPaPbPBABbaBbaaBbEEEQPPPLBbabaaBabBbMMMEEEMMEMMQcos2)1()1(Q方程及其应用若剩余核处于激发态，Q用Q’代替；此时，在同一角度下可以测量到几个Eb，进而计算不同激发态的激发能。若方程右面各参数已知，可以求反应能；Q方程可以用于靶核质量的测量；LBbabaaBabBbAAAEEEAAEAAQcos2)1()1(Q方程及其应用Q方程的讨论出射粒子动能是出射角的函数由u2w0有Q0,无阈能限制；Q0,BbBaaBLBbabaLbMMQMEMMMMEMMuuuE)(cos)(2wwAAathaBbBbthMMMQEMMMMMQEQ方程及其应用临界能量临界能：对Q0,存在临界能量Ecr,当EthEaEcr时，Eb有双值。此时出射角有极大值：aBBcrMMQME)()(cos2/1BbabaLMMMMMMwQ方程及其应用L系和C系的转换质心系能量：aaAaccaAcaaAAacAavMMMvvMMEEMMMvEEEEE22'')(2121'''EEQEEQEEEEEEBbAacBbQ方程及其应用散射角：Lcvbvcvb’2/12'1)cos1(coscos)sin(sinccLbcLLcvvQ方程及其应用值的计算212/1''2/1'')()(MMQEEAAAAQEEMMMMBAbaBAba弹性散射：Q方程及其应用运动学因子2122122101sincosMMMMMKEEEEKaAAaLLab核反应截面和产额核反应截面截面单位：1靶（b）=10-24cm2NtnnNnnirSir单位面积内的靶核数入射粒子数数）出射粒子数（反应粒子核反应截面和产额核反应产额核反应产额与靶厚度的关系：（无能量损失近似）NtrNtennYentnxNxnxn1)(d)()(d00irnnY入射粒子数反应粒子数核反应截面和产额微分散射截面一个入射粒子到单位面积上，发生核反应后，在某一方向上的单位立体角内产生出射粒子的几率。dNndnddSirabab单位面积内的靶核数入射粒子数粒子数方向单位立体角的出射在),(),(核反应截面和产额分截面：某一特定反应道的积分截面角分布：020),(sin),(),(dddbaabab20),()(dabab核反应截面和产额总截面：激发曲线：反应截面随入射粒子能量的变化核反应能谱：对特定的反应道，不同出射粒子能量所对应的反射截面。),(babt核反应截面和产额L系和C系中微分截面的转换C系中微分截面的特征：各向同性，90o对称，前倾，后倾等)()sin1cos(sin1)()(cos1)cos21()(222222/32LLLLLccccccLL细致平衡原理细致平衡原理：只对质心系成立，且要求正、逆过程的入射粒子必须能量匹配；对微分截面要求满足角度匹配。'2'22222)12)(12()12)(12(EPEPIIPIIPbBAaAaBb细致平衡原理能量匹配：逆过程中的入射道质心能量等于正过程中的出射道质心能量。角度匹配：在质心系中，正过程中出射的b粒子的角度等于逆过程中出射的a粒子的角度。QEEE正正逆''2/1''1)sin(sin正正正正正正正逆正QEEMMMMBAbaLLcc细致平衡原理角度匹配的逆关系：正逆逆逆逆逆逆逆逆逆QQQEEMMMMBAbaccL2/1''2cos21coscos光学模型核反应过程的三阶段图像独立粒子阶段复合系统阶段最后阶段光学模型光学势入射粒子与原子核的相互作用类似于光波在半透明物质中的传播，一部分透过（散射），另一部分被吸收（核反应）纯实数势不能产生入射粒子的吸收方阱复势：RrRriWVrV0)()(0光学模型光学模型的应用)1)((2)(20)(20'0'20'20'222VEWiVEhiWVEhKeiWVEdxdiKx光学模型薛定谔方程的解：0'120'2121021)(2'VEWKKVEhKiKKKVEW时：当光学模型核反应几率：（吸收几率）平均自由程：LxxKee/22210'221WKVEKL光学模型复合核模型基本思想核反应过程：复合核形成+复合核衰变复合核处于激发态，并在外界入射粒子的作用下发生共振；复合核的衰变方式与形成无关。反应截面：衰变形成复合核模型实验证据：截面关系：ZnZn2ZnZnNiCu626263*646063pnnnpZn])2,Ni([Zn])2,Cu([Cu]),Ni([Cu]),Cu([Zn]),Ni([Zn]),Cu([626062636260626363606363nnppnpnpnnp复合核模型反应截面的实验比较复合核模型复合核的特征复合核寿命：复合核从形成到衰变的过程与入射粒子直接穿透靶核的时间（10-22s）相比是一个慢过程，其特征时间为10-19-10-14s。复合核衰变时的出射粒子角分布在质心系具有90o对称。出射粒子的能谱具有统计特征，服从统计分布规律：kTEbbbeAEEf/)(复合核模型共振能级与激发态BbAa*C2''*)(cMMMBEmmmEBEECAaaAaAaAaA结合能质心动能激发能复合核模型能级宽度与寿命B-W公式n2122'2)2/()()12)(12()12(),(rbaAaCEEIIIba复合核模型B-W公式的讨论半峰最大；,2/)2/()()12)(12()12(),(''22'2rCNrraAaCCNbCNEEEEEEIIIba