химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

го происхождения.

Наиболее практически применимым аппаратом для получения мощных потоков быстро движущихся заряженных частиц является циклотрон, общий вид которого показан на рис. XVI-33. Основная рабочая часть циклотрона состоит из располагаемых в вакуумной камере на некотором расстоянии друг от друга полых внутри металлических полудисков (Д, рис. XVI-34). Оба они присоединены к генератору переменного тока высокой частоты и находятся под действием направленного нормально к их плоскости сильного магнитного поля.

Поступающий из центральной части аппарата (К) в пространство между обоими полудисками («дуантами») циклотрона пучок заряженных частиц под действием магнитного поля приходит в круговое движение. Частота переменного электрического поля подбирается при этом таким образом, чтобы каждый раз, когда частицы находятся между обоими полудисками, они получали ускорение. Благодаря наличию последовательного его нарастания общий путь пучка приобретает форму спирали. В конце этого пути поток частиц отклоняется отрицательно заряженной пластиной (Я) и выходит из аппарата с отвечающей заданным условиям скоростью.''2

Еще до разработки конструкции циклотрона (1932 г.) большое число ядерных превращений было изучено с использованием в качестве «снарядов» А-частиц радиоактивного происхождения. Однако наличие на самой А-частице двух положительных зарядов ограничивало применимость этого метода сравнительно легкими элементами: при переходе к атомам с большими положительными зарядами ядер отталкивание ими А-частиц настолько возрастает, что вероятность проникновения последних в ядро становится ничтожно малой. Поэтому превращения под действием А-частиц радиоактивного происхождения наблюдались лишь у элементов с порядковыми номерами не выше приблизительно двадцати.3

Рис. XVI-35. Энергия и длина пробега в воздухе.

В то время как максимальная энергия А-частиц радиоактивного происхождения составляет 8,8 мэв (ThC')> при помощи современных циклотронов удается получать направленные потоки заряженных частиц с энергиями в десятки тысяч мэв и такой мощности, которая превышает число А-частиц, испускаемых за то же время килограммом чистого радия. Область приложимости обстрела А-частицами тем самым сильно расширяется.

Однако еще большие возможности открывает использование протонов и дейтронов. Как видно из рис. XVI-35, их проникающая способность при равной кинетической энергии много выше, чем у А-частиц. Обусловлено это вдвое большим зарядом последних, вследствие чего связанная с потерей энергии ионизация ими встречных молекул гораздо значительнее. Вместе с тем меньший заряд протонов и дейтронов сильно облегчает их сближение с атомными ядрами.

При помощи протонов и дейтронов осуществлены превращения большинства химических элементов. В качестве примера ниже приводится реакция, вызываемая протонной бомбардировкой алюминия:

|Н-т-27А1 = «Не + 2*Mg

Процесс этот идет со сравнительно небольшим выделением энергии (1,6 мэв). По существу он обратен тем, которые обычно наблюдаются при бомбардировке а-частицами: если там имеет место усложнение ядра, то здесь происходит, наоборот, его упрощение.

На рис. XV1-36 показан запечатленный толстослойной фотопленкой результат дейтронной бомбардировки азота, выражающийся реакцией по схеме

2D + "N = 44Не

Реакция эта сопровождается значительным энергетическим эффектом (6,3 мэв), которым и обусловлена большая кинетическая энергия образующихся а-частнц. Как видно из рисунка, длины их пробега в фотопленке исчисляются лишь микронами или немногими десятками микронов, т. е. не сравнимы с длинами пробегов в воздухе. 4-6

Наиболее эффективным «снарядом» для осуществления ядерных превращений является нейтрон. Отсутствие собственного электрического заряда чрезвычайно облегчает нейтронам внедрение в атомные ядра при лобовых столкновениях. Поэтому вероятность осуществления ядерных превращений под действием нейтронов гораздо выше, чем под действием а-частиц, дейтронов илн протонов.

Рис XVI-36. След превращения азота в гелий.

Простейшим источником нейтронов может служить стеклянная ампула, содержащая порошок бериллия в смеси с солью радия. При наличии 0,1 г последней реакция по схеме

4Не + »Ве = ,2С + п + 5,7 мэв

ведет к образованию нескольких сот тысяч нейтронов в секунду.

Значительно более интенсивные их потоки могут быть получены с помощью циклотрона путем бомбардировки пластинки металлического бериллия дейтронами:

2D + 9Ве = !0В + п + 4,4 мэв

Выход нейтронов начинается при энергии дейтронов около 5 мэв и быстро повышается с ее увеличением. Хотя циклотрон средних размеров может давать 1012 нейтронов в секунду, однако использовать для ядерных превращений удается лишь небольшую их часть.

Получаемые тем или иным путем нейтроны обычно обладают громадной начальной скоростью и большой кинетической энергией. Как уже отмечалось ранее, подобные быстрые нейтроны легко проходят сквозь довольно толстые слои разных веществ. Существенно важно то обстоятельство, что зависимость «прозрачности» последних от их природы по отношению к нейтронам имеет совершенно иной характер, чем в прочих случаях. Например, все виды радиоактивного излучения задерживаются свинцом несравненно лучше, чем водой, тогда как для нейтронов имеет место обратное (рис. XVI-37).

Рис. XVI-37. Прозрачность да быстрых нейтронов.

Обусловлено это тем, что задерживание быстрых нейтронов происходит в основном путем потери ими скорости при

соударениях с ядрами встречных атомов. Так как передача кинетической энергии нейтрона встречному ядру осуществляется тем эффективнее, чем это ядро легче, наиболее сильное задерживающее влияние на быстрые нейтроны при прочих равных условиях оказывает среда, образованная самыми легкими атомами.

В результате потери скорости при соударениях кинетическая энергия нейтронов становится в конце концов соизмеримой с кинетической энергией молекул обычного газа. Подобные нейтроны носят название «тепловых». Из изложенного следует, что для замедления нейтронов достаточно пропустить их поток сквозь более или менее толстый слой вещества, богатого легкими атомами (обычно пользуются графитом, парафином или водой) J

Характер протекания нейтронных реакций сильно зависит от скорости нейтрона. После захвата быстрого нейтрона ядро обычно выбрасывает или а-частицу, или протон. Напротив, захват медленного нейтрона обычно сопровождается лишь испусканием улУча с образованием более тяжелого изотопа исходного элемента. Так ведет себя, например, каДмий, слой которого толщиной в 1 мм почти полностью задерживает тепловые нейтроны.

Простейший пример идущей с участием нейтронов ядерной реакции дает протий (*Н), переходящий при захвате медленного нейтрона в дейтерий:

'H + n-»2D + Y

Испускаемый фотон (у) обладает энергией 2,2 мэв. Реакция эта частично имеет место при бомбардировке нейтронами парафина или воды и в принципе может служить методом синтетического получения тяжелого водорода. В отлнчие от обычной тяжелая вода (D2O) почти не захватывает нейтроны.8

Из многочисленных других нейтронных реакций рассмотрим в качестве примера взаимодействие нейтронов с ядрами ,4N, которое может осуществляться по четырем различным схемам:

UN+ /1 + 0,2 л.эв=пВ + 4Не ,4N + п = 14С + ]Н + 0,6 мэв UN + п + 4,0 мэв = 12С + 3Н + п + 10,5 мэв = ,3N + 2п

Возможность протекания первой реакции (наиболее обычной) обеспечивается кинетической энергией поглощаемого нейтрона сравнительно легко. Напротив, две последние реакции требуют большой затраты энергии: и поэтому могут протекать только под воздействием достаточно быстрых нейтронов. Одним из продуктов третьей реакции является изотоп водорода с массой 3. — т. н. тритий (Т), распространенность которого в природе ничтожно мала (один атом тритня приходится примерно на 1018 атомов протия). В результате четвертой реакции происходит как бы «размножение» нейтронов.9-12

Использование рассмотренных в настоящем параграфе методов воздействия на атомные ядра дает возможность искусственно осуществлять превращения всех элементов. Однако, в отл

страница 230
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
https://wizardfrost.ru/remont_model_5463.html
антресоль шам-05
monsta x концерт в москве
купить билеты в оперный театр

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.09.2017)