|
НЕЙТРОННАЯ ФИЗИКА Физики открыли много различных частиц, но только открытие электрона и нейтрона породили серию последующих открытий с мощным практическим применением. Несмотря на небольшой срок развития “Нейтронная физика” богата событиями и грандиозными и трагическими. Всего лишь через 10 лет после открытия нейтрона (1932 г.) была осуществлена контролируемая цепная реакция, еще через 3 года испытана атомная бомба, а еще через 9 лет (1954 г.) заработала первая атомная электростанция. Задачей “Нейтронной физики” является изучение свойств и структуры нейтрона, его взаимодействий с веществом, исследование строения вещества с помощью нейтронов. Результаты, полученные в рамках “Нейтронной физики”, находят широкое применение как в научных, так и в прикладных исследованиях: в физике элементарных частиц, в ядерной физике, в физике твердого тела, в ядерной энергетике, в радиационной дефектоскопии, в военной технике, медицине и т. д.. Поэтому в настоящее время нельзя быть грамотным специалистом в областях физики, связанных с использованием ионизирующих излучений, без знания основных достижений и положений “Нейтронной физики”. Цель преподавания дисциплины «Нейтронная физика» – изучить процессы взаимодействия нейтронов с веществом и особенности замедления и диффузии нейтронов в тяжелых и легких веществах; знать физику процессов, происходящих в ядерном реакторе; знать типы и характеристики источников нейтронов; знать различные способы регистрации нейтронов и особенности детектирования и спектрометрии нейтронов различных энергий. Дисциплина “Нейтронная физика” является обязательной дисциплиной специальности 140302 "Физика атомного ядра и частиц". Изучение данной дисциплины опирается на знания, полученные при изучении дисциплин: “Высшая математика”, “Атомная физика”, “Теоретическая физика”, “Ядерная физика”, “Взаимодействие изучений с веществом”. Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих формах деятельности: лекции (48 ч), практические занятия (16 ч). Содержание теоретического раздела дисциплины Часть 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕЙТРОНОВ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ 1. Введение. Основные задачи и структура курса. 2. Открытие нейтрона. Свойства нейтрона. Масса нейтрона, время жизни, спин, магнитный момент нейтрона. Опыт Альвареца-Блоха. 3. Сечения взаимодействия нейтронов. Энергетические интервалы нейтронов, составное ядро. Упругое рассеяние: кинематика, летаргия нейтрона, потенциальное и резонансное рассеяние, формула Брейта-Вигнера, зависимость сечения от энергии нейтрона, методы экспериментального определения сечений упругого рассеяния. Неупругое рассеяние: основные закономерности, зависимость сечения от энергии нейтронов, методы экспериментального измерения сечения. Радиационный захват: основные особенности процесса, формула Брейта-Вигнера, поведение сечения в области медленных промежуточных и быстрых нейтронов, гамма-излучение захвата, практическое использование реакции. Неупругие реакции с поглощением нейтронов и вылетом заряженных частиц или нескольких нейтронов. Деление ядер. Полное сечение взаимодействия нейтронов. Часть 2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПЕРЕНОСА НЕЙТРОНОВ 1. Уравнение переноса нейтронов. Кинетическое уравнение для нейтронов, вид интеграла столкновений, индикатрисса рассеяния для упругого и неупругого рассеяния, деления. 2. Замедление нейтронов. Замедление нейтронов в бесконечной среде, замедление в водороде, спектр Ферми, плотность замедления. 3. Диффузия нейтронов. Метод сферических гармоник. Стационарное уравнение диффузии, длина диффузии, ее измерение, вычисление критического размера в диффузионном приближении. 4. Теория возраста Ферми. Уравнение возраста при отсутствии поглощения. 5. Групповой подход в задачах переноса нейтронов. Часть 3. ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ ДЕЛЕНИЯ 1. Ядерный реактор. Формула четырех сомножителей, схема нейтронного цикла в ЯР, критические размеры, роль запаздывающих нейтронов, мощность ЯР. 2. Атомная бомба. Основные требования, проблемы создания, примерная конструкция. Часть 4. ИСТОЧНИКИ И ДЕТЕКТОРЫ НЕЙТРОНОВ 1. Источники нейтронов. Основные характеристики нейтронных источников: выход нейтронов, спектр, угловое распределение, три группы источников. Изотопные источники нейтронов: по реакции (, n), фотонейтронные источники, источники на основе спонтанного деления. Источники на основе ускорителей: (p, n) – реакция, (d, n) – реакция, (, n) – реакция. Ядерный реактор, термоядерный реактор, ядерный взрыв - как источники нейтронов. 2. Детекторы нейтронов. Детекторы нейтронов: на основе (n, ) – реакции, детекторы с 6Li. Детекторы на основе ядер отдачи: метод ядер отдачи, пропорциональный счетчик, сцинтилляционный детектор, камера деления. Радиоактивные индикаторы. Часть 5. СПЕКТРОМЕТРИЯ НЕЙТРОНОВ 1. Времяпролетный метод спектрометрии нейтронов. 2. Интегральные методы спектрометрии нейтронов. Основная литература: 1. В.И. Беспалов Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: учебное пособие. 4-е изд., исправ./ – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 2. Н.А. Власов Нейтроны, М., Наука, 1971 3. К. Бекурц, К. Виртц "Нейтронная физика", М., Атомиздат, 1968 4. Ю.М. Широков, Н.П. Юдин “Ядерная физика”, М., Наука, 1972 5. И.И. Гуревич, В.П. Протасов “Нейтронная физика” ,1997 6. В.В. Смелов “Лекции по теории переноса нейтронов” 7. К.Н. Мухин "Экспериментальная ядерная физика", т. 1,2., М., Атомиздат, 1974 8. А.М. Кольчужкин, В.В. Учайкин "Введение в теорию столкновений", Томск, ТГУ,1979 9. Н.Г. Гусев, В.П. Машкович, А.П. Суворов "Защита от ионизирующих излучений"Т.1. Физические основы защиты от излучений: Учебник для вузов -2е изд М.: Атомиздат, 1980. -461 с.
|
|
Расписание
