Экология и производственная безопасность

308 является основной причиной их боль- шой проникающей способности). Количественная характеристика вероятности протекания ядерной реак- ции характеризуется эффективным по- перечным сечением s , которое называ- ют часто просто эффективным сечени- ем . Применимо к таким процессам пер- вой их стадией является сближение вза- имодействующих частиц. Эффективное сечение, характеризующее вероятность того, что при падении пучка частиц на вещество произойдет ядерная реакция, имеет размерность площади и измеря- ется в см 2 или в барнах (1 барн = = 10 -24 см 2 = 10 -28 м 2 ). В случае малой ве- роятности пользуются также дробными единицами: миллибарном (1 мбарн = = 10 -27 см 2 ) и микробарном (1 мкбарн = = 10 -30 см 2 ). С помощью известных эффективных сечений вычисляют ско- рости ядерных реакций или количество прореагировавших частиц. Эффективное сечение s ядерной реакции можно определить по формуле: s = dN / nNdx , где N – число частиц, падающих за еди- ницу времени на единицу площади по- перечного сечения вещества, имеюще- го в единице объема n ядер; dN – число этих частиц, вступающих в ядерную реакцию в слое толщиной dx. Для более полного понимания па- раметров, обеспечивающих число про- реагировавших частиц и скорость ядер- ных процессов, необходимо рассмотреть рассеяние и поглощение энергии при соударении частиц. Если какая-либо частица (ядро, нуклон), двигающаяся с определенной скоростью, встречается с другой части- цей, то эти частицы обмениваются ки- нетической энергией в соответствии с законом сохранения энергии и количе- ства движения. В случае неизменности потенциальной энергии системы, а зна- чит и неизменности при ударе кинети- ческой энергии, говорят об упругом со- ударении или об упругом рассеянии. Величина энергии, передаваемой при упругом соударении, зависит от угла рассеяния: для данного угла рассеяния она обратно пропорциональна массе рассеивающего ядра. Если начальная энергия движу- щейся частицы с массой m равна Е 0 , то энергию E m , приобретенную второй ча- стицей, имеющей массу М и находящу- юся до столкновения в покое, можно вы- числить по формуле: E m = {[4 mМ sin 2 (  /2)]/( m + М ) 2 }  E о , где  – угол между начальным и конеч- ным направлениями траектории движе- ния частицы (угол рассеяния). При втором виде рассеяния, назы- ваемым неупругим рассеянием, налета- ющая частица поглощается ядром с об- разованием составного ядра, а затем выбрасывается такая же частица, но с меньшей кинетической энергией, так что ядро-мишень оказывается в возбуж- денном состоянии. Затем энергия воз- буждения ядра испускается в виде гам- ма-излучения и ядро переходит в основ- ное состояние. При таком рассеянии сохраняется количество движения, но изменяется кинетическая энергия. В зависимости от природы процес- са ядерной реакции различают эффек- тивное сечение рассеяния, поглощения, превращения и т.д. Полное эффективное сечение равно сумме парциальных эф- фективных сечений. Кроме того, необходимо отличать эффективное сечение чистых изотопов Эфф-Эфф