原子核反应原子核反应

量级。
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反应堆中子源
通常使用孔道或热柱将中子从反应 堆堆芯引出。反应堆中的γ射线本底很 大，1MW时约为2.58×104 C/（kg·h） 。 为减少热中子引出束中γ射线，设计孔 道时使孔道的轴线与反应堆堆芯相切， 且孔道的内端终止在反射层中
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部分静止质量能转化为生成物的动能
Q<0的反应为吸能反应，反应物动能的一部分转
化为生成物的静止质量能
Q＝0的反应为弹性散射
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核反应中的能量
根据反应能的定义，可以得到
Q＝[(m a＋m A)-(m B＋m b)]c2
在实际计算中可以忽略反应前后电子结合能 的差异。上式中的核质量可用相应的原子质 量代替，因核反应前后总电荷相等，因而总 电子数也相等，在相减时电子质量抵销了
粒子加速器中子源
可用加速到0.1～10MeV左右能量的粒子 进 行 ( p,n)、（d，n） 和 （ α，n） 反 应 产生15MeV以下能量的中子
角度90°
2H(d,n)3He 3H(d,n)4He
Q=3.269MeV En=2.5MeV Q=17.59MeV En=14MeV
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反应堆中子源
（n,γ）反应。很多重要的人工放射性核素就是
用（n,γ）反应制备的。反应堆中（n,γ）反应 的
情况比比皆是。慢中子能引起（n,p）、（n,α）
等反应。快中子能引起（n,p）、（n,α）、
（n,2n）和（n,3n）等反应。
还可引起（n，f)反应—裂变反应。
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荷电粒子核反应
荷电粒子引起的核反应众多，可分为质 子、氘核、α粒子和重离子引起的核反 应
非弹性散射表示为
A＋a→A*＋a'
在此过程中，反应物和生成物也相同， 但散射前后体系的总动能不守恒，原子 核内部的能量发生了变化，常常是生成 核处于激发态
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类
中子核反应
原子核反应分
荷电粒子核反应
光核反应
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中子核反应
中子与物质作用时，由于不存在库仑位垒，能量
很低的慢中子就能引起核反应，其中最重要的是
2 1Hγ 1 1Hn2.22M 4eV
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(γ,n)中子源
用于放射性同位素光中子源的γ发 射体，其γ能量必须大于反应能Q值。
Be（γ，n）反应和D（γ，n）反 应都是(γ,n)中子源
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(γ,n)中子源
普遍使用的光中子源是124Sb-Be，中子能 量为26keV。124Sb由天然锑 （57.2%121Sb,42.8%123Sb)经中子照射发 生123Sb(n ，γ)反应产生。123Sb的热中 子截面为60.9靶，124Sb的半衰期为60.9 天。发射的若干种γ射线中1.692MeV的 占48%。光中子源的结构为：中心为带包 壳的圆柱形或球形的锑，外面包着一层 约2cm的铍。产额约为107中子/居里秒
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原子核反应
当入射粒子能量比较高时，出射粒子的 数目可能是两个或两个以上。例如能量 为30MeV和40MeV的质பைடு நூலகம்轰击靶核63Cu时， 分别发生以下核反应 63Cu＋p→62Cu＋p＋n 63Cu＋p→61Cu＋p＋2n
这两个过程可以分别简写成63Cu（p；p， n）62Cu和63Cu（p；p，2n）61Cu。
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252Cf中子源
252Cf衰变时既发射α粒子，又有自发裂变。中子 的比发射率非常高，因而源的体积很小。中子 能谱近似于裂变中子谱。
1g 252Cf可发射中子2.31X1012个/s T1/2(自发裂变）=85.5a T1/2(α衰变）=2.64a 中子平均能量：2.2MeV
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光核反应
由γ射线引起的反应称光核反应，其中 最常见的是（γ，n）反应，这个反应在 反应堆中很重要。还有（γ，p）、（γ， np）、（γ，2n）和（γ，2p）等反应
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核反应中的能量
核反应中放出的能量称为反应能，常用符号Q表
示，它等于反应前和反应后体系动能之差
Q>0的反应为放能反应，在此过程中反应物的一
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压水堆中常见的中子核反应
见表
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中子源
放射性同位素中子源 粒子加速器中子源 反应堆中子源
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放射性同位素中子源
（α，n）中子源
(γ,n) 中子源
252Cf中子源
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（α，n）中子源
9 4B4 2e H e 1m 2 6C n5.7M 1 eV
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反应堆是一个强大的中子源,而研究堆是专
门为实验目的提供中子源设计的。 至今
所用的研究堆大部分是热中子堆，随着
快中子增殖堆的发展，快中子谱研究堆 和实验堆陆续产生。由于堆内每次裂变
能产生2.5个中子，而每瓦·秒产生 3.1x1010次裂变,所以即使100千瓦的反应
堆,获得的热中子通量也要比放射性同位 素中子源和粒子加速器中子源大几个数
原子核反应
两个原子核或一个原子核和一个粒子，当 其距离为10-15m量级时，两者之间相互作 用引起的各种变化过程称为核反应
核反应所涉及的能量变化比一般的核衰变 大得多，通常大于一个核子的结合能，高 者可达到102～103 MeV
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原子核反应
核反应一般可表示为
A＋a→B＋b
A为靶核，a为入射粒子；B为生成核，b 为出射粒子。上述过程可简写为A(a,b)B
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（α，n）中子源
常用的α发射体是210Po、239Pu、241Am。 Po-Be和Am-Be中子源由极细的铍粉末分 别与金属氧化镅粉末混合制成，而Pu-Be 中子源用金属互化物PuBe13制成。将其先 装在钽制的小盒内，经焊接密封，再放 入不锈钢容器封装
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(γ,n)中子源
9 4Beγ 2n1.6M 7 eV
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弹性散射
出射粒子和入射粒子相同的核反应称为 核散射，它又可以分为弹性散射和非弹 性散射
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弹性散射
弹性散射可以表示为
A＋a→A＋a
在此过程中，反应物和生成物相同，散 射前后体系的总动能保持不变，只是动 能进行重新分配。原子核内部的能量不 变
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非弹性散射