Ядерный фотоэффект

Под ядерным фотоэффектом понимают ядерные реакции типа (γ, n), (γ, p), (γ, α). Минимальная энергия γ-кванта, при которой возможен ядерный фотоэффект, определяет энергетический порог данной реакции для данного вещества.

При ядерном фотоэффекте γ-квант, взаимодействуя с ядром атома, образует, как правило, промежуточное ядро, которое распадается с испусканием нейтронов, протонов, α-частиц. Вследствие наличия кулоновского барьера выход реакций (в данном случае – выход образовавшихся частиц за пределы облучаемого вещества) (γ, p) и (γ, α) значительно меньше выхода реакции (γ, n). Поэтому для измерений используют именно эту реакцию.

Энергия нейтронов, образующихся при ядерном фотоэффекте, зависит от энергии γ-квантов и с возрастанием последней увеличивается.

Необходимым условием для осуществления фотоядерной реакции является превышение энергии γ-кванта над энергией отделения нейтрона. Полное число образующихся фотонейтронов зависит от активности источника i, сечения фотоядерной реакции ζ_ф.я, расстояния от источника r, полного коэффициента ослабления γ-излучения μ и содержания химического элемента C, вступающего в реакцию. В случае точечного источника монохроматических γ-квантов число нейтронов b, образующихся в секунду в единице объѐма на расстоянии r, можно вычислить:

где n₀ – число ядер в единице объѐма химически чистого расщепляемого вещества, ; N_А – число Авогадро; A – атомная масса вещества; ρ –

плотность вещества.

Каждый химический элемент характеризуется определѐнным порогом (γ, n) реакции и еѐ эффективным сечением ζ_ф.я. Пороги фотоядерной реакции для некоторых изотопов приведены в табл. 6.6, а максимальные сечения фотоядерных реакций – в табл. 6.7.

Таблица 6.7