Nuklearne reakcije

1. 1
НУКЛЕАРНЕ РЕАКЦИЈЕ
Под нуклеарном реакцијом подразумева се процес при којем атомско језгро неког
елемента интерагује са другим (обично лаким) језгрима, слободним неутронима или
фотонима довољне енергије и при томе се трансформише у друго језгро или више
језгара емитујући при томе честице или електромагнетно зрачење.
Ова интеракција се остварује под дејством нуклеарних сила, када се честица приближи
језгру (на растојање реда 10-15m).
Ако при бомбардовањујезграчестицаманедолазинидо промене језгра,нидо промене
честице, нити до стварања других језгара или емисије честица, такав процес се назива
расејање. Расејање се у ужем смислу не сматра нуклеарном реакцијом, али се обично
изучава у оквиру њих и шире посматрано спада у нуклеарне интеракције.
Најједноставнији тип нуклеарне реакције је онај при коме честице а интерагује са
језгром Х, при чему се као резултат интеракције, образује језгро Y и лака честица b.
 YbaX
bYaX
,

Примери:
Прва вештачки изазвана трансформација једног хемијског елемента у други –
Радерфорд 1919. године – доказ о постојању протона:
pON 1
1
17
8
14
7
4
2 
Чедвиг 1932. године – доказао постојање протона:
nCBe 1
0
12
6
9
4
4
2 

2. 2
Нуклеарне реакције могу да се одвијају и у две фазе, са образовањем сложеног
(компаунд) језгра.
bCYaX A
Z
A
Z
A
Z  3
3
2
2
1
1
Полазна језгро Х (мета) захвата упадну честицу a (пројектил) и прелази у сложено
(компаунд) језгро – међустање Y. Сложено језгро се распада при чему ослобађа неке од
честица (протон, неутрон, алфа, бета честице...) или емисијом гама кванта, а може и
једних и других. Након тога сложено језгро прелази у језгро C.
Сложено језгро може да се распадне на различите начине. Различити путеви којима
може да се одвија нуклеарна рекција називају се канали реакције. Којим ће каналом
сложено језгро да се распадне зависи само од енергије побуђивања, а не зависи од
начина његовог формирања.
За све нуклеарне рекације важе закони одржања: енергије, импулса, момента импулса,
количине наелектрисања, броја нуклеона (ако не долази до образовања античестица)...
Енергија реакције или Q вредност реакције је разлика укупне енергије мировања
честица које ступају у реакцију и укупне енергије мировања честица које настају у
реакцији:
2222
cmcmcmcmQ bYaX 
Ако је:
 Q>0 у нуклеарној реакцији се ослобађа енергије – егзотермна реакција
 Q<0 за одвијање нуклеарне реакције неопходно је улагање енергије –
ендотермна реакција

3. 3
За ендотермну реакцију постоји нека минимална енергија коју треба уложити да би
дошло до реакције – праг реакције.
Нуклеарне реакције се могу класификовати и на основу пројектила који их изазивају и
то:
- нуклеарне реакције при малим енергијама (реда eV) – углавном се остварују под
дејством неутрона
- нуклеарне реакције при средњим енергијама (од неколико MeV) – дешавају се
под дејством наелектрисаних честица (протони, алфа честице, деутерон) и гама
фотона
- нуклеарне реакције при високим енергијама (стотине и хиљаде MeV) – доводе
до настајања честица које не постоје у слободном стању
Проучавање нуклеарних реакција имало је велику улогу у упознавању атомског језгра и
нуклеарних процеса уопште.
Примери:
  OpN
pOFN
17
8
14
7
17
8
18
9
4
2
14
7
,
 
nCBe  12
6
4
2
9
4 
nHeDD
pHDD


3
2
2
1
2
1
3
1
2
1
2
1



eNC
pCnN
14
7
14
6
14
6
14
7
 HepLi 4
2
7
3

4. 4
Ослобађање огромне енергије:
- трансформација 1g радијума (Ra) у олово (Pb)  0,5t каменог угља – ова енергија
може да буде практично искоришћена, јер се процес трансформације одвија
веома споро
- трансформација 7g литијума (Li) у хелијум (He)  50t каменог угља – у овој
реакцији се веома мали број језгара трансформише (вероватноћа – један од
милион) што је са економског становишта неприхватљиво