🗊Презентация Характеристика нейтронов

Характеристика нейтронов

Нейтрон Нейтрон - элементарная частица, не имеющая электрического заряда и с массой в одну атомную единицу - нейтральная частица, относящаяся к классу барионов. Вместе с протоном нейтрон образует атомные ядра. Масса нейтрона m = 938.57 МэВ/с2 ≈ 1.675·10-24 г. - время жизни свободного нейтрона τn ≈ 890 сек. В составе атомного ядра нейтрон может быть столь же стабилен, как и протон. - нейтрон, будучи адроном, участвует в сильном взаимодействии. - нейтрон был открыт в 1932 г. Дж. Чедвиком. - нейтрон нестабилен в свободном состоянии.

Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда.

Свойства Так как нейтроны не имеют заряда, они не взаимодействуют с ядрами и поэтому достаточно глубоко проникают в вещество. Нейтроны входят в состав ядер всех химических элементов ( кроме Н) и связаны внутри атомными силами В свободном состоянии они не стабильны и распадаются с периодом полураспада 11.7 мин, переходя в протон и испуская b-частицу(электрон) Поглощающие нейтроны элементы, называют нейтроно-поглощающими В свободном состоянии нейтроны существуют редко.(космические лучи, при распаде урана и тория и при облучении горных пород a-частицами при распаде естественных элементов

Получение нейтронов Для получения нейтронов обычно используют специальные генераторы, которые являются управляемыми источниками нейтронов и представляют собой малогабаритные ускорители заряженных частиц. В качестве таких частиц используют ядра тяжелого водорода – дейтерия 1Н2. Они разгоняются в электрическом поле высокой напряженности и бомбардируют тонкие мишени из материалов, насыщенных дейтерием или сверхтяжелым водородом – тритием 1Н3 1H2+1H2=2He3 + n1 1H2+1H3=2He4 + n1 - чаще используется, выход нейтронов до 10^ нейтр/c Также используют смеси естественных а – излучателей (полония, радия, плутония) с порошком бериллия или бора. 2He4+4Be9 –> 6C12+n1

Энергия нейтронов Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Энергия нейтронов изменяется в очень широких пределах и в зависимости от нее нейтроны условно делятся на следующие группы: Быстрые (Е > 0,5MэВ); Промежуточные (от 1КэВ до 0,5MэВ); Медленные (Е < 1 КэВ); Резонансные (от 1 до 100 эВ); Надтепловые (Е = 0,05 эВ); Тепловые (Е = 0,025 эВ); Холодные (Е < 0,5 эВ);

Если энергию нейтронов выражать в электронвольтах, а скорость в сантиметрах в секунду, то эта зависимость имеет вид Если энергию нейтронов выражать в электронвольтах, а скорость в сантиметрах в секунду, то эта зависимость имеет вид V=1,38*106 *Е^0,5 Таким образом, скорость тепловых нейтронов составляет около 2,2 км/c. При прохождении нейтронов в среде и в результате механического воздействия на ядра элементов нейтроны сначала уменьшают свою кинетическую энергию и замедляются, а затем, становясь тепловыми, поглощаются ядрами нейтронопоглащающих элементов. Наибольшее потеря энергии, а значит наибольшее замедление, наблюдается при соударении с ядром, имеющим равную с нейтроном массу (ядро водорода).

Следовательно, водород является аномально высоким замедлителем нейтронов. Это свойство используется для изучения водородсодержащей среды, а на основании этого изучается ряд физических свойств горных пород, в частности, коэффициенты пористости, водо-, нефте-, газонасыщения ( по методам ГИС ННГ и НГК, ИННК). Кроме того, водородосодержащие среды используются в качестве защитных материалов от нейтронов. Следовательно, водород является аномально высоким замедлителем нейтронов. Это свойство используется для изучения водородсодержащей среды, а на основании этого изучается ряд физических свойств горных пород, в частности, коэффициенты пористости, водо-, нефте-, газонасыщения ( по методам ГИС ННГ и НГК, ИННК). Кроме того, водородосодержащие среды используются в качестве защитных материалов от нейтронов.

Поглощающая способность Поглощающая способность Поглощение нейтронов зависит от присутствия в породе элементов с высоким сечение поглощения нейтронов количественно характеризуется нейтронным эффективным сечением ԍ. Полное сечение равняется сумме отдельных сечений, ԍ= ԍр + ԍ 3. Нейтронное сечение выражается в барнах ( 1 барн=10-24 см 2 /ядро) Некоторые основные аномальные поглотители тепловых нейтронов( по Ю.И. Горбачеву)

Заключение Проникающая способность нейтронов очень велика по причине отсутствия заряда и, как следствие, слабого взаимодействия с веществом они проникают достаточно глубоко. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми они взаимодействуют. Свойства нейтронов поглощаться ядрами различных элементов широко используется на практике для определения содержаний элементов в породе, а так же для определения коэффициентов пористости, водо-, нефте-, газонасыщения в ГИС.