Нуклеарни ударни пресјек
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/U235_Fission_cross_section.png/400px-U235_Fission_cross_section.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Wiki_link_reaction_rate_XS.svg/400px-Wiki_link_reaction_rate_XS.svg.png)
Нуклеарни ударни пресјек је врло важан појам из нуклеарне физике, којим се одређује искористљивост неке нуклеарне реакције или вјероватност да дође до судара између неке улазне елементарне честице и атомског језгра неког атома. Мјерна јединица за нуклеарни ударни пресјек је 1 барн, а то износи 1 × 10−28 m2. Тако је на примјер нуклеарни ударни пресјек за уранијум-235 и споре (термичке) неутроне 700 × 10−28 m2 или 700 барна.[1]
Вјероватност нуклеарних реакција[уреди | уреди извор]
Димензије атомског језгра су врло мале и износе око 10−14 метара. На примјер, од укупног обима атома уранијума, атомско језгро и електрони заузимају само 1 / 10 000 000 000 дио. Зато је разумљиво да само мали дио честица (пројектила) може да погоди језгро. Или, други примјер: само једна од 300 000 алфа честица може да погоди језгро азота или да прође у његовој близини и скрене са своје путање, што се може утврдити у Вилсоновој комори. Из овога произлази да је вјероватност нуклеарних реакција врло мала.
Нуклеарна реакција настаје сударом разних честица с језгрима атома на које наилазе. Треба имати у виду да из снопа честица, само један дио честица се судара с језгрима атома, а остали дио се апсорбује (упија), распрши или само прође без судара.[2]
Математичка дефиниција[уреди | уреди извор]
Замислимо кугласти циљ (сива испресјечена линија) и сноп елементарних честица (плаве куглице), које лете брзином v (црна стрелица) до циља. Желимо знати колико честица удари у циљ у кратком времену dt. Да би се ово догодило, честице треба да буду у зеленом ваљку, који има обим = база × висина. База ваљка је у ствари ударни пресјек σ (црвена површина), а висина је пут честица у времену dt (пут = v × dt):
Ако се са n означи број честица у јединици обима, онда има n V честица у обиму V, које врше нуклеарну реакцију. Ако се са r означи износ реакција, онда се добија:
Зна се да проток неутрона износи Φ = n v:
Зна се да није само један циљ нуклеарних реакција, већ има N реакција по јединици обима. Тако се добија укупан износ реакција:
Ако је полупречник атомског језгра реда величине 10−14 m, онда је ударни пресјек реда величине 10−28 m2, од чега је и произашла дефиниција 1 барна. Експерименти су показали да се величина ударног пресјека знатно мијења, па тако за споре неутроне у неким случајевима је и преко 1000 барна, а ударни пресјек гама честица може да буде и 0,001 барна.[3]
Зависност нуклеарног ударног пресјека од температуре[уреди | уреди извор]
Нуклеарни ударни пресјек се обично мјери на 20 °C (293,15 K). Да би се израчунао ударни пресјек на некој температури, треба употријебити формулу:
- ,
гдје је σ нуклеарни ударни пресјек на температури T и σ0 нуклеарни ударни пресјек на температури T0 (T и T0 у келвинима).
Види још[уреди | уреди извор]
Референце[уреди | уреди извор]
- ^ „Од руде до жутог колача” Архивирано на сајту Wayback Machine (31. јул 2017), Нуклеарна електрана Кршко, 2011.
- ^ „4.1 ФИЗИКА НЕК-а – Фисија” Архивирано на сајту Wayback Machine (5. фебруар 2017), Нуклеарна електрана Кршко, е-школа, 2011.
- ^ „Увод у нуклеарну енергетику”[мртва веза], Проф. др сц. Данило Феретић, 2011.
Литература[уреди | уреди извор]
- Bjorken, J. D.; Drell, S. D. (1964). Relativistic Quantum Mechanics.
- Duderstadt, James J.; Hamilton, Louis J. Nuclear Reactor Analysis. John Wiley & Sons, Inc.
- Fernow, R. C. (1989). Introduction to Experimental Particle Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-37940-3.
- Greiner, W.; Reinhardt, J. (1994). Quantum Electrodynamics.
- Mubarakmand, Samar; Ahmad, Masud; Anwar, M.; Chaudhry, M.S. (1977). „Cross-section measurements with a neutron generator”. The Nucleus. Nilore, Islamabad: PINSTECH. 42 (1—2): 115—185.
- Newton, R. G. (1966). Scattering Theory of Waves and Particles. McGraw Hill.
- Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0.
- Roman, P. (1969). Introduction to Quantum Theory.