Перегляд вихідного коду сторінки Захоплення нейтронів

{{ядерна фізика}}
'''Захо́плення нейтро́нів''' ('''нейтро́нне захо́плення''')&nbsp;— вид ядерної реакції, у якій [[ядро атома]] з'єднується з [[нейтрон]]ом й утворюється важче ядро: (A, Z) + n → (A+1, Z) + γ.

Нейтрон може наблизитися до ядра навіть маючи [[Кінетична енергія|кінетичну енергію]], близьку до нуля, оскільки він електрично нейтральний і на нього не діють сили електричного відштовхування (на відміну від позитивно зарядженого [[протон]]а, який спочатку має подолати високий потенційний бар'єр, для чого потрібна велика кінетична енергія)<ref name="Франк-Каменецкий, Хлопов"/>.

== Дочірнє ядро ==
У результаті реакції захоплення нейтрона утворюється важчий [[Ізотопи|ізотоп]] того ж елемента, як правило, у збудженому стані. Збудження зазвичай знімається випромінюванням одного або кількох [[гамма-квант]]ів з переходом ядра до основного стану<ref name="Франк-Каменецкий, Хлопов"/>; у важких ядер можливий [[Поділ ядра|поділ]]. Утворене в результаті нейтронного захоплення ядро може бути як стабільним, так і радіоактивним. [[Наведена радіоактивність]] внаслідок нейтронного опромінення (зокрема, в [[Ядерний реактор|ядерних реакторах]]) є значним джерелом радіоактивних відходів.  
[[Файл:Переріз захоплення нейтронів ізотопами Gd157 та B10.png|міні|320пкс|Перетин захоплення нейтронів ізотопами <sup>157</sup>Gd та <sup>10</sup>B залежно від енергії нейтрона]]

== Перетин захоплення ==
Типові [[Поперечний переріз реакції|перетини захоплення]] [[Теплові нейтрони|теплового нейтрона]] ядрами становлять близько 1 [[барн]]а (що близько до геометричного поперечного перерізу ядра), однак для деяких [[нуклід]]ів спостерігаються відхилення на кілька порядків як у бік збільшення, так і зменшення перетину захоплення. Наприклад, для ядра [[бор]]у <sup>10</sup>B перетин захоплення теплових нейтронів становить 3840 барн, а найбільший переріз захоплення теплових нейтронів — сотні тисяч барн — має [[ізотоп]] [[Гадоліній|гадолінію]] <sup>157</sup>Gd<ref name="medradiologia_2009_3_p363">{{cite journal |url=http://medradiologia.kharkov.ua/assets/files/arch/2009/3/p363.pdf |title=Визначення вмісту та розподілу нейтронозахоплюючих агентів in vivo при нейтронозахоплюючій синовектомії |author=Ю.Б. Шевченко, В.Ф. Разбудей, Ж.С. Янч |journal=Український радіологічний журнал |year=2009 |volume=XVII |issue=3 |page=363—365 |accessdate=24 квітня 2016 |archive-date=24 квітня 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160424230211/http://medradiologia.kharkov.ua/assets/files/arch/2009/3/p363.pdf }}</ref>. Перетин захоплення швидких нейтронів значно менший; зі зростанням енергії нейтрона перетин зменшується обернено пропорційно його швидкості. Однак досить часто трапляється, що для певних енергій нейтрона переріз захоплення нейтрона ядром має різко виражений максимум<ref name="ФРМ"/>.

== Застосування ==
Внаслідок захоплення нейтрона ядрами [[уран-235|урану-235]] утворюється короткоживуче ядро урану-236, яке розпадається на дві частини:
:<math> ^{235}_{92}\text{U} + n \, \rightarrow \, ^{236}_{92}\text{U} \, \rightarrow \, ^{137}_{52}\text{Te} + \, ^{97}_{40}\text{Zr} + 2n </math>
:<math> ^{235}_{92}\text{U} + n \, \rightarrow \, ^{236}_{92}\text{U} \, \rightarrow \, ^{91}_{36}\text{Kr} + \, ^{142}_{56}\text{Ba} + 3n </math>
У результаті таких реакцій вивільняються додаткові нейтрони з енергією від нуля до 7 М[[еВ]] (здебільшого утворюються нейтрони з енергією в діапазоні 10<sup>5</sup>–10<sup>7</sup> еВ<ref name="book-4"/>), які можуть призводити до поділу інших ядер. Таким чином реакція може набувати [[ланцюгова реакція|ланцюгового характеру]], що застосовується в ядерних реакторах та [[ядерна зброя|ядерній зброї]]<ref name="cholpan"/>. 

Однак природний уран містить невелику частку ізотопу-235 (близько 0,7%), а основну його частину складає ізотоп-238. Для поділу ядер [[уран-238|урану-238]] потрібні нейтрони з енергією не менше 1,8 МеВ. Нейтрони з енергією менше 1 МеВ поглинаються ядрами не викликаючи їх поділу. Утворене ядро урану-239 зазвичай зазнає двох бета-розпадів та перетворюється на плутоній-239:
:<math> ^{238}_{92}\text{U} + n \, \rightarrow \, ^{239}_{92}\text{U} \, \xrightarrow[T_{\frac{1}{2}} \approx 23 \ \text{хв}] \,\, ^{239}_{93}\text{Np} + e^- + \tilde{\nu} </math>
: <math>^{239}_{93}\text{Np} \ \xrightarrow[T_{\frac{1}{2}} \approx \ 2{,}3 \ \text{дні}] \,\, ^{239}_{94}\text{Pu} + e^- + \tilde{\nu} </math>
Утворений ізотоп плутонію-239 подібно до урану-235 також поділяється як повільними, так і [[Поділ швидкими нейтронами|швидкими нейтронами]], а тому використовується в ядерних технологіях аналогічно урану<ref name="cholpan"/>.

Захоплення нейтронів застосовується в [[Нейтронно-активаційний аналіз|нейтронно-активаційному аналізі]]: досліджувана речовина опромінюється нейтронами, після чого {{Джерело?|визначається кількість радіоактивних ядер, які утворилися в результаті захоплення, що дає інформацію про склад речовини}}. 
Перспективним методом лікування [[онкологія|онкологічних захворювань]] є доставка в [[Пухлина|пухлину]] стабільних ізотопів з великим перетином захоплення нейтрона (<sup>10</sup>B, <sup>157</sup>Gd), які після опромінення тепловими нейтронами перетворюються на радіоактивні ізотопи й руйнують клітини<ref name="Conference_2012"/>.

== Нуклеосинтез ==
{{main|Нуклеосинтез}}

=== Первинний нуклеосинтез ===
Протягом перших декількох хвилин після [[Великий вибух|Великого вибуху]] всі нейтрони, що утворилися в результаті [[баріогенезис]]у, були або захоплені протонами (з утворенням [[дейтрон]]ів), або розпалися. Вимірювання поширеності легких ядер ([[Дейтерій|дейтерію]], [[Гелій|гелію]], [[Літій|літію]]) дозволяють досліджувати цей період раннього Всесвіту.

=== Зоряний нуклеосинтез ===
Нейтронне захоплення важливе для нуклеосинтезу елементів у зорях. Початковим елементом зазвичай є ізотоп [[Залізо|заліза]] <sup>56</sup>Fe. Виділяють 2 види процесів: повільний [[s-процес]], коли утворене радіоактивне ядро встигає розпастися, перш ніж буде захоплено наступний нейтрон, і швидкий [[r-процес]], коли утворені внаслідок захоплення нестабільні ядра встигають до розпаду захопити наступний нейтрон. Умови перебігу таких реакцій вивчає [[астрофізика]]<ref name="Франк-Каменецкий, Хлопов"/>.

* '''s-процес''', або повільний процес захоплення нейтронів,&nbsp;— процес утворення важчих ядер із легших шляхом послідовного захоплення нейтронів під час якого нестабільні ядра розпадаються перш ніж приєднається наступний нейтрон<ref name="aes_465">{{А-Е-С|s-процес|465|s}}</ref>. Характерний час перебігу s-процесів набагато більший періоду β-розпаду, тому до них залучаються або стабільні ядра, або радіоактивні ядра, які мають дуже великі періоди напіврозпаду.
{{Main|s-процес}}
* '''r-процес''', або швидкий процес захоплення нейтронів,&nbsp;— процес утворення важчих ядер із легших шляхом послідовного захоплення нейтронів в ході реакцій<ref name="Франк-Каменецкий, Хлопов"/>. Захоплення нейтронів триває доти, доки темп захоплення нейтронів вищий, ніж темп розпаду ізотопу. Потім ядро зазнає [[Бета-розпад|β-розпаду]], утворюється ядро наступного елемента й захоплення нейтронів триває далі{{Джерело?}}.
{{Main|r-процес}}

== Див. також ==
* [[p-процес]]&nbsp;— ядерні реакції захоплення протонів важким ядром.
* [[Нейтронний гамма-каротаж]]

== Джерела ==
{{reflist|refs=
<ref name="ФРМ">{{cite book
 |author      = Репецький С.П.
 |title       = Взаємодія випромінювання з речовиною
 |url         = http://195.68.210.53:8080/xmlui/handle/123456789/66?show=full
 |type        = Текст лекцій зі спеціалізації «Фізика радіаційної медицини»
 |place       = К
 |publisher   = Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет»
 |year        = 2007
 |accessdate  = 25 квітня 2016
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20160509040138/http://195.68.210.53:8080/xmlui/handle/123456789/66?show=full
 |archivedate = 9 травня 2016
 |deadurl     = yes
}}</ref>
<ref name="Conference_2012">
{{публікація
 | частина                = Синтез та властивості нанокомпозитів магнетит/γ-амінопропілсилоксан/диетилентриамінпентаоцтова кислота/гадоліній
 | автор                  = Пилипчук Є. В., Турелик М. П., Зубчук Ю. О., Петрановська А. Л., Олексенко Л. П., Горбик П. П.
 | удк                    = 539.211:544.723.23
 | посилання              = http://biotech.kpi.ua/files/Conference_2012.pdf
 | назва                  = Біотехнологія ХХІ століття
 | підзаголовок           = Тези доповідей IV Всеукраїнської науково-практичної конференції
 | відповідальний         = Редакційна колегія: Горобець С. В. д.ф-м.н., професор
 | відповідальний2        = Богдан Т. З. к.б.н., доцент
 | відповідальний3        = Поводзинський В. М. к.т.н, доцент
 | відповідальний4        = Хрокало Л. А. к.б.н., доцент
 | відповідальний5        = Дехтяренко Н. В., к.с-г.н.
 | відповідальний6        = Ліновицька В. М., ст. викл.
 | відповідальний7        = Дзигун Л. П., ст. викл.
 | місце                  = Київ 
 | видавництво            = Національний технічний університет «Київський політехнічний інститут»
 | рік                    = 2012
 | місяць                 = 4
 | день                   = 5 
 | сторінки               = 158—159
}}
</ref>

<ref name="Франк-Каменецкий, Хлопов">
{{публікація
 | частина                = Нейтронный захват
 | частина посилання      = http://www.astronet.ru/db/msg/1188500
 | частина відповідальний = Д. А. Франк-Каменецкий, М. Ю. Хлопов
 | назва                  = Физика космоса
 | підзаголовок           = Маленькая энциклопедия
 | посилання              = http://www.astronet.ru/db/msg/1201919
 | мова                   = ru
 | відповідальний         = гл. ред.: Р. А. Сюняев
 | відповідальний2        = ред. колл.: Ю. Н. Дрожжин-Лабинский, Я. Б. Зельдович, В. Г. Курт, Р. 3. Сагдеев
 | видання                = 2-е изд., перераб. и доп
 | місце                  = М.
 | видавництво            = Советская энциклопедия
 | рік                    = 1986
 | ref                    = Франк-Каменецкий, Хлопов
}}
</ref>

<ref name="cholpan">
{{cite book|chapterurl=http://subject.com.ua/physics/cholpan/185.html|chapter=17.13 Ядерні реакції поділу |title=ФІЗИКА |type=Підручник для студентів природничих факультетів університетів і педагогічних інститутів. 567 стор.|author=Чолпан П.П.|place=К. |publisher=Вища школа |year=2003}}
</ref>

<ref name="book-4">{{cite book|url=http://energetika.in.ua/ua/books/book-4|title=Книга 4. Розвиток атомної енергетики та об’єднаних енергосистем|chapterurl=http://energetika.in.ua/ua/books/book-4/part-1/section-2/2-1|chapter=2.1. Фізичні основи роботи ядерних реакторів|author=Денисевич К.Б. (ч. 2), Ландау Ю.О. (вступ, ч. 1, розділ 1, післямова), Нейман В.О. (ч. 2), Сулейманов В.М. (ч. 2), Шиляєв Б.А. (ч. 1, післямова)|date=|work=|accessdate=25.10.2016|series=Енергетика: історія, сучасність і майбутнє|archive-date=23 листопада 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20161123135014/http://energetika.in.ua/ua/books/book-4}}</ref>

}}

{{^}}
{{ядерні реакції}}
{{ВП-портали|Фізика}}

[[Категорія:Фізика нейтронів]]