Giải các dạng bài tập phản ứng hạt nhân

Một neutron năng lượng không tương đối, tán xạ đàn hồi lên hạt nhân He4đứng yên.. Hãy tính góc bay cực đại trong hệ PTN của deuteron sau tán xạ và động năng của deuteron tương ứng với gó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT

KHOA SAU ĐẠI HỌC

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Mục lục

Phần 1 BÀI TẬP CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1

Bài 1 Hạt αtán xạ đàn hồi lên deuteron Hãy tính động năng của hạt α vào nếu góc giữa các phương bay của hai hạt bay ra là 0 =120  và năng lượng deuteron ra bằng E d 0, 4MeV? 1

Bài giải: 1

Bài 2 Hạt deuteron không tương đối tán xạ đàn hồi lên hạt nhân đứng yên dưới góc 300 Hạt nhân giật lùi cũng bay dưới góc 300 Hỏi hạt nhân giật lùi là hạt nhân gì? 1

Bài giải: 1

Bài 3 Hãy tính độ giảm năng lượng tương đối của hạt khi tán xạ đàn hồi lên hạt nhân C12 dưới góc = 600 trong hệ TQT? 3

Bài giải: 3

Bài 4 Proton với động năng 0,9Mev va chạm chạm trán với deuteron Hãy tính động năng của proton sau tán xạ? 3

Bài giải: 3

Bài 5 Một neutron năng lượng không tương đối, tán xạ đàn hồi lên hạt nhân He4đứng yên Sau tán xạ, hạt He4 bay ra dưới góc 60o Tính góc bay  của neutron so với phương chuyển động của hạt tới? 4

Bài giải: 4

Bài 6 Hạt α năng lượng không tương đối tán xạ đàn hồi lên hạt nhân Hãy xác định góc tán xạ của hạt α : 4

Bài giải: 5

Bài 7 Deuteron với động 0,3 MeV tán xạ đàn hồi lên proton Hãy tính góc bay cực đại trong hệ PTN của deuteron sau tán xạ và động năng của deuteron tương ứng với góc bay cực đại đó? 6

Bài giải: 6

Bài 8 Tính hiệu ứng nhiệt Q của phản ứng Li7(p, )He4? Biết rằng năng lượng liên kết trung bình trên mỗi nucleon trong các hạt nhân Li7 và He4 là 5,6 MeV và 7,06 MeV 6

Bài giải: 6

Bài 9 Xác định hiệu ứng nhiệt Q của các phản ứng sau đây: 7

Bài giải: 7 Bài 10 Hãy tính vận tốc các hạt bay ra từ phản ứng B10( , ) n  Li7do tương tác của neutron nhiệt với hạt

10

Bài giải: 8

Bài 12 Deuteron năng lượng =10MeV tương tác với hạt nhân theo phản ứng 13 11 5,16 dC B  MeV Hãy xác định góc giữa các phương bay của các sản phẩm phản ứng trong hai trường hợp: 9

Bài giải: 9

Bài 13 Hãy tính động năng ngưỡng của các hạt α và neutron rong các phản ứng sau: 10

Bài giải: 10

Bài 14 Xét phản ứng pLi7 nBe7, trong đó động năng của proton vào gấp 1,5 lần động năng ngưỡng với hiệu ứng nhiệt Q = -1,65 MeV Hãy tính động năng của neutron bay ra dưới góc 90o so với phương proton vào? 11

Bài giải: 11

Bài 15 Neutron tương tác với hạt nhân tạo nên hạt nhân ở trạng thái cơ bản Momen quỹ đạo của neutron bị chiếm trong hạt nhân là = 2 Hãy xác định spin của trạng thái cơ bản của hạt nhân Cho biết J(16O ) 0 và J n   1/2? 12

Bài giải: 12

Bài 16 Một chùm neutron năng lượng E0 = 1 MeV tán xạ không đàn hồi lên hạt nhân Li7 Hãy xác định năng lượng kích thích của hạt nhân sau tán xạ? Biết rằng 12

Bài giải: 12

Bài 17 Hãy tính động năng proton tán xạ không đàn hồi lên hạt nhân Ne20 đứng yên Hạt proton bay ra dưới góc 900 so với phương proton vào? Cho biết các mức kích thích thấp của hạt nhân Ne20 có năng lượng * 1,5 1  E MeV; * 2,2 2  E MeV và E3* 4,2 MeV Động năng proton vào bằng Ep = 4,3 MeV 13

Bài giải: 13

Bài 18 Tìm các giá trị động năng neutron sao cho tiết diện tương tác của nó với hạt nhân O16 là cực đại? Biết rằng mức dưới của hạt nhân trung gian O17 tương ứng với năng lượng kích thích 0,87; 3,0; 3,8; 4,54; 5,07; và 5,36 MeV Cho biết năng lượng tách neutron từ O17 là 4,14 MeV 14

Bài giải: 14

Bài 19 Khi deuteron tương tác với hạt nhân C13, tiết diện đạt cực đại ứng với các gá trị sau đây của đông năng deuteron: 0,60; 0,90; 1,55 và 1,8 MeV Hãy tính các mức kích thích tương ứng của hạt nhân trung gian trong phản ứng này? 15

Bài giải: 15

Bài 20 Chiếu chum deuteron động năng 1,5 MeV lên hạt nhân và proton bay ra dưới góc với chùm deuteron vào Proton có các giá trị động năng 7,64; 5,51 và 4,98 MeV Hãy xác định các mức kích thích của hạt nhân tương ứng với các giá trị động năng nói trên? 16 Bài giải: 16 Bài 21 Chùm neutron năng lượng 1,4MeV chiếu lên bia 27Al và gây nên tán xạ không đàn hồi Hạt nhân 27Al*có các mức kích thích 0,84MeV;1,02MeV;1,85MeV Neutron bay ra theo phương vuông góc với chùm hạt neutron vào Tiết diện tán xạ không đàn hồi này tại miền năng lượng gần ngưỡng tỉ lệ thuận với vận tốc neutron ra Hãy xác định tỉ số cường độ các chùm neutron sau phản ứng? 17 Bài giải: 17 Bài 22 Hãy xác định thời gian sống trung bình của các mức kích thích xuất hiện khi chiếm neutron với năng lượng 250keV bỡi hạt nhân 6Li? Biết thời gian sống của hạt nhân này khi phóng ra neutron và hạt

 là:  n 1,1.1020s;  ,1.1020s (không có các quá trình khác) 18 Bài giải: 18 Bài 23 Tốc độ phản ứng hạt nhân có thể đặc trưng bởi thời gian trung bình bắn phá hạt nhân đó cho đến khi phản ứng xảy ra Cụ thể, hãy xác định thời gian  của phản 60  63

,

Ni  n Zn khi dòng hạt  vào 2

J   A cm và tiết diện phản ứng  0, 5barn? 18 Bài giải: 18 Bài 24 Khi chiếu chùm deuteron năng lượng 10MeV lên hạt nhân 9

  3

,

d d n He bằng 8.10-6 và 0,02 barn Hãy xác định tiết diện phản ứng đối với năng lượng deuteron 2Mev nếu suất ra của phản ứng là 4.10 ? 19 -5Bài giải: 19 Bài 26 Khi chiếu một chùm  năng lượng 17Mev lên đồng dày 1mm thì suất ra cuả phản ứng  , n là -4

4, 2.10 Tìm tiết diện của phản ứng? 19 Bài giải: 19 Bài 27 Chiếu chùm neutron nhiệt với mật độ thông lượng 12 2

10 n cm s lên tấm bia mỏng/ 113

Cd Hãy tìm tiết diện phản ứng n, nếu cho biết số lượng hạt nhân 113Cdgiảm 1% sau 6 ngày chiếu chùm neutron?

 0,5cm? Cho biết tiết diện phản ứng  71barnvà khối lượng riêng của bia  0,53 /g cm3 20 Bài giải: 20 Bài 29 Chiếu một chùm deuteron cường độ 10 A  lên bia natrium kim loại một thời gian dài Hãy tính suất ra của phản ứng d p,  để tạo nên đồng vị phóng xạ 24Na? Cho biết hoạt độ của bia là 1,6Ci sau 10 giờ sau khi kết thúc chiếu Thời gian bán rã của 24Na là 15 giờ 20 Bài giải: 20 Bài 30 Chiếu chùm tia neutron 2.1010n s/ với động năng 2MeV lên bản 31P dày 1 /g cm2 trong thời gian 4 giờ Sau thời gian 1 giờ sau khi kết thúc chiếu, hoạt độ của bia bằng 105 Ci  Cho biết phản ứng là

n Pp Si ; trong đó 31Si phóng xạ với thời gian bán rã 2,65 giờ Hãy tìm tiết diện của phản ứng này? 21 Bài giải: 21 Bài 31 Chiếu chùm hạt alpha  với cường độ 50 A  và năng lượng 7MeV lên tấm bia nhôm dày Các hạt neutron bay ra với cường độ 1,6.10 /9n s do phản ứng  ,n Hãy tìm suất ra và tiết diện trung bình của phản ứng trên? 21 Bài giải: 21 Bài 32 Dùng phản ứng dd n He3 với Q=3,26 MeV để xác định spin hạt nhân He Động lượng deuteron vào là E d 10MeV Cho biết tiết diện quá trình này là 1 còn tiết diện quá trình ngược lại 3

nHe dd là 2=1,811 Các giá trị spin như sau: J  d 1, 1

2

n

J  22 Bài giải: 22 Bài 33 Chứng minh rằng tiết diện p n,  của phản ứng thu nhiệt A p n B ,  ở gần ngưỡng phản ứng tỉ

lệ với E pLE ng pL ; nếu tiết diện quá trình ngược lại n p,  tỉ lệ với 1

n

v ? Trong đó v n là vận tốc của neutron 22 Bài giải: 22 Bài 34 Xét phản ứng giữa hạt 1 và hạt 2 đứng yên Sau phản ứng tạo nên hạt 3 và hạt 4 Hãy biểu thị năng lượng phản ứng Q qua số khối của các hạt nhân A A A A1; 2; 3; 4 các động năng E E E E1; 2; 3; 4 và góc 3? 23 Bài giải: 23 Bài 35 Chiếu một chùm neutron với thông lượng  10 /cm 7n 2slên bia nhôm thì xảy ra phản ứng

n Alp Mg Bia nhôm có diện tích S10cm2 và bề bày d1cm Chùm tia neutron vuông

tiết diện của phản ứng nói trên nếu sau thời gian t 20,4 phuùt sau khi chấm dứt đợt chiếu xạ dài thì mẫu

có hoạt độ A 1,13.102 Ci

 ? Cho biết khối lượng riêng của nhôm là 2, 7 /g cm3 23

Bài giải: 23

Bài 36 Để nghiên cứu tiết diện phản ứng 14N n p , 14C người ta dùng bán kính ảnh nhũ tương hạt nhân chưa nitrogen với khối lượng 0,067g trong 1cm3 nhủ tương Ngoài ra còn dùng một kính ảnh nhủ tương hạt nhân khác có chưa lithium với khối lượng 0,016g trong 1cm3 nhủ tương Chiếu cả hai kính ảnh nhủ tương này trong chùm neutron nhiệt Khi xử lí hai kính ảnh này người ta tìm được 5 vết proton trong tấm nhũ tương thứ nhất thì tấm kính ảnh thứ hai tìm được 99,2 vết hạt  trong cùng một thể tích nhũ tương Cho biết tiết diện phản ứng 6Li n ,3H đối với hỗn hợp lithium tự nhiên là 69,7b Trọng lượng phân tử của lthium là 6,94 /g mol và của nitrogen là 14,008 /g mol Hãy xác định tiết diện phản ứng   14N n p, 14C? 24

Bài giải: 24

Bài 37 Hãy xác định năng lượng kích thích của hạt nhân 3He khi deuteron chiếm proton năng lượng 1MeV? 24

Bài giải: 24

Bài 38? Trong phản ứng n181Ta182Ta* 182Ta , tìm thấy cộng hưởng khi năng lượng neutron vào bằng 4,3eV Tiết diện tại cộng hưởng bằng 0 4200b Độ rộng neutron bằng n 2.103eV   Không tính đến ảnh hưởng của spin Ta và neutron Hãy xác định thời gian sống của mức hạt nhân này? ĐS: 2.1025s  25

Bài giải: 25

Bài 39 Hạt deuteron có động năng Ed= 1 Mev tương tác với tritium đứng yên theo phản ứng   4 17,6 ) d T  n He  MeV Hãy tính động năng của neutron bay ra theo phương vuông góc với phương deuteron vào? 25

Bài giải: 25

Bài 40 Xét phản ứng của neutron lên hạt nhân S32 đứng yên n + S32 p + P32 với Q = -0,92 MeV 26

Bài giải: 26

Từ phương trình n + S32 p + P32 – 0,92 MeV 26

Phần 2 BÀI TẬP CƠ SỞ VẬT LÝ HẠT NHÂN 27 Bài 1 Trong tương tác spin quỹ đạo trong hạt nhân Hãy tính tích vô hướng l s 

theo j l; và s? Chứng minh rằng, trên quỹ đạo với j cho trước chỉ có thể có 2j 1 nucleon Từ đó, tìm số nucleon tổng cộng

Bài 2 Cho khối lượng nguyên tử 11Na là M ntNa22, 989771u; khối lượng nguyên tử 12Mg là

và phát kèm theo bức xạ  Hãy xác định năng lượng bức xạ  theo số khối A; k1 và k2? 29 Bài giải: 29 Bài 6 Trong tương tác mạnh giữa hai nuclon trong hạt nhân đã nảy sinh một hạt meson  Biết bán kính tác dụng của hạt nnhân vào cỡ s1, 5.1015m Hãy dùng hệ thức bất định Heisenberg để ước tính khối lượng của meson theo MeV c/ 2? 29 Bài giải: 29 Bài 7 Tính năng lượng và động lượng của neutrino khi hạt nhân 47Be đứng yên bắt một electron (chiếm

k) Biết M ntBe7, 016929u; M nt Li 7, 016004u; 1u931,5MeV c/ 2 29 Bài giải: 29 Bài 8 Chứng tỏ hạt nhân 23694Pu không bền và phân rã  Tìm động năng của hạt ? Biết khối lượng các hạt nhân M Pu 236, 046071u; M U 232, 037168u; M  4, 002603u; 1u931,5MeV c/ 2 30 Bài giải: 30 Bài 9 Khi hạt nhân 23592Ubị vỡ thành hai hạt nhân có tỉ số các số khối là 2 Hãy tìm bán kính hai mảnh vỡ đó? Biết bán kính hạt nhân tính theo biểu thức  

1 3

1, 4 f

R A m 30 Bài giải: 30 Bài 10 Dựa vào mẫu lớp, hãy xác định spin đồng vị, spin, chẵn lẻ của hạt nhân 1532P ở trạng thái cơ bản

Sơ đồ các lớp tương ứng với hàm thế có chứa tương tác spin quỹ đạo kèm theo 30Bài giải: 30

Bài 11 Vàng tự nhiên 19779Au là chất phóng xạ phân rã  với năng lượng E  3,3MeV Theo định

luật Geiger – Nuttal: lg A B

E 

1 2

A B MeV Hãy xác định chu kì bán huỷ (bán

rã) của vàng? Nhận xét? 31

Bài giải: 31

Bài 12 Triti 31T phân rã  với chu kì bán rã 12,5 năm Một mẫu khí Hiđrô chứa 0,1g 3 1T toả ra 20Cal trong một giờ Tính năng lượng trung bình của ? 31

Bài giải: 31

Bài 13 Sử dụng công thức g j j 0 với 2 1 s l j l g g g g l     ; trong đó: dấu   đối với 1 2 j l và dấu   đối với 1 2 j l ; g s và g l là các hệ số từ hồi chuyển spin và quỹ đạo Hãy tính mômen từ của các neutron và proton trong các trạng thái s1 ; p1 và p3 ? Cho biết đối với neutron: g  l 0 và 3,8263 s g   ; đối với proton: g  l 1 và g  s 5, 5855 32

Bài giải: 32

Bài 14 Hãy tính năng lượng kích thích của hạt nhân 24He do 31T chiếm proton với động năng 2MeV? 33 Bài giải: 33

Bài 15 Chiếu chùm hạt proton lên bia sắt Suất ra của phản ứng p56Fe n 56Co là W 1, 2.103 56Co phóng xạ với thời gian bán rã T 77, 2ngày Hãy xác định hoạt độ của bia sau thời gian 2,5 t  giờ? Cho biết dòng proton vào là I 20 A 33

Bài giải: 33

Bài 16 Giả sử mật độ phân bố proton trong hạt nhân là đều với: 34

Bài giải: 34

Bài 17 Một mẫu 20g Cobalt được chiếu xạ trong một lò phản ứng công suất mạnh với một thông lượng 1014 neutron/cm2.s cho 6 năm Tính : 35

Bài giải: 35

Bài 18 Tìm các khoảng góc (ở hệ PTN), trong đó có thể bay ra các sản phẩm của các phản ứng theo sau: 36

Bài giải: 36

Bài 19 Tính năng lượng ngưỡng của các nơtron và  trong các phản ứng sau: 39

Bài giải: 39

Bài 21 Ở giá trị năng lượng nào của proton, nơtron sẽ xuất hiện trong phản ứng 7Li (p,n) 7Be trong hệ

thống PTN 41

Bài giải: 41

Bài 22 Để ghi các nơtron chậm người ta sử dụng các phản ứng: 43

Bài giải: 43

Bài 23 Xác định khoảng động năng hạt  để mà nơtron xuất hiện trong phản ứng 7Li (,n) 10B có góc bay ra vuông góc đối với hướng hạt tới  và có năng lượng trong khoảng từ 0 đến 10MeV? 45

Bài giải: 45

Lời nói đầu

Phản ứng hạt nhân là một lĩnh vực quan trong trong ngành vật lý hạt nhân và kỹ thuật hạt nhân Kiến thức về phản ứng hạt nhân được trang bị cho sinh viên đại học, học viện cao học, nghiên cứu sinh và các nhà nghiên cứu tại các Trường Đại học và Viện nghiên cứu

Các cuốn giáo trình Cơ sở Vật lý hạt nhân và Cơ sở lý thuyết phản ứng hạt nhân của tác giả Ngô Quang Huy nhằm cung cấp cho bạn đọc những vấn đề cơ bản về lý thuyết vật lý hạt nhân

và lý thuyết phản ứng hạt nhân Qua đó, có thể giải thích được các kết quả thực nghiệm đã nhận được hoặc dự đoán những kết quả của thí nghiệm mới, cung cấp cho bạn đọc những thông tin về các phương pháp đo đạc, xử lý số liệu, … Nhằm hỗ trợ cho mục tiêu này, trong phần cuối của mỗi chương hoặc cuối giáo trình có hệ thống bài tập tự giải Việc giải các bài tập đó sẽ giúp cho bạn đọc nắm kỹ hơn phần lý thuyết

Để giải được các bài tập đó, mỗi bạn đọc chắc chắn sẽ dành không ít thời gian và công sức

Từ những rào cản đó; dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn An Sơn cho một nhóm các bạn học viên

lớp Cao học Vật lý kỹ thuật khoá 22A (2014 – 2016) của Trường Đại học Đà Lạt; tiến hành biên

soạn, hệ thống hoá và giải các dạng bài tập dựa trên hai cuốn giáo trình Cơ sở Vật lý hạt nhân và

Cơ sở lý thuyết phản ứng hạt nhân của tác giả Ngô Quang Huy, tham khảo một số giáo trình

khác nữa với mong muốn giúp cho sinh viên đại học, học viên cao học, nghiên cứu sinh và các nhà nghiên cứu tại các Trường Đại học và Viện nghiên cứu có thêm nguồn tài liệu tham khảo

Nhóm biên soạn chân thành cám ơn Trường Đại học Đà Lạt, Khoa Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật hạt nhân đã tạo điều kiện cho nhóm biên soạn hoàn thành tốt công việc Nhóm chúng tôi tỏ lòng cám ơn đến TS Mai Xuân Trung, TS Phù Chí Hoà và TS Nguyễn An Sơn đã tận tình có những giúp đỡ quý báu để hoàn thiện nội dung này Dù nhóm chúng tôi đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong đón nhận ý kiến đóng góp quý báu từ phía bạn đọc, sinh viên đại học, học viên cao học, nghiên cứu sinh, … tại các Trường Đại học và Viện nghiên cứu qua Email: vlktk22@gmail.com hoặc nguyenhongthach@moet.edu.vn Xin chân thành cám ơn!

Đà Lạt, tháng 3 năm 2015

Nhóm biên soạn

Phần 1 BÀI TẬP CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Bài 1 Hạt αtán xạ đàn hồi lên deuteron Hãy tính động năng của hạt α vào nếu góc giữa các phương bay của hai hạt bay ra là 0

Cách 2: Lí thuyết về tán xạ đàn hồi:

Tán xạ đàn hồi là quá trình có dạng như sau: aAaA hay A a a A , 

Trong quá trình tán xạ đàn hồi thành phần và trạng thái nội tại của các hạt không hề thay đổi Động năng của các hạt sau tán xạ thay đổi, phụ thuộc vào góc bay của chúng

Áp dụng định luật bào toàn năng lượng toàn phần và định luật bảo toàn động lượng, rút ra công thức:

 

2 2

30 Hỏi hạt nhân giật lùi là hạt nhân gì?

Bài giải:

Cách 1:

0 d x

P P P

  

(1) Chiếu (1) lên trục oy ta cĩ:

vào 2 cos vào 3

m

Bài 3 Hãy tính độ giảm năng lượng tương đối của hạt khi tán xạ đàn hồi lên hạt nhân C12 dưới góc = 600 trong hệ TQT?

Bài giải:

Gọi tới (PTN)

(tán xạ đàn hồi)

O

Với E0 0, 9Mev thay vào ta tính được: E p 0, 316E p0, 09980,1Mev

Bài 5 Một neutron năng lượng không tương đối, tán xạ đàn hồi lên hạt nhân He4đứng yên Sau tán

xạ, hạt He4 bay ra dưới góc 60o Tính góc bay  của neutron so với phương chuyển động của hạt tới?

b trong hệ TQT nếu  L 450 trong hệ TQT

Bài 7 Deuteron với động 0,3 MeV tán xạ đàn hồi lên proton Hãy tính góc bay cực đại trong hệ PTN của deuteron sau tán xạ và động năng của deuteron tương ứng với góc bay cực đại đó?

Với Elk(Li7)= Etb.A= 5,6 7 =39,2

Với Elk(He4)= Etb.A= 7,06 4 =28,24

Suy ra: Q = (Zmp + Nmn + mp- mLi)c2 - 2(Zmp + Nmn - mHe)c2

= (4mp+ 4mn- 4mp- 4mn ) c2+ 2.Elk(He4) - Elk(Li7)

=2.Elk(He4) - Elk(Li7) = 28,24.2 – 39,2 =17,3 MeV

Bài 9 Xác định hiệu ứng nhiệt Q của các phản ứng sau đây:

d Từ phương trình Li6(d,n )He3 suy ra:

Q = m(Li6)+ - - m(He3) = 1,8 MeV

Bài 10 Hãy tính vận tốc các hạt bay ra từ phản ứng B10( , ) n  Li7do tương tác của neutron nhiệt với hạt nhân B10đứng yên?

Bài 11 Tính năng lượng neutron sau phản ứng Be9(γ,n)Be8 với Q = -1,65 MeV và Eγ = 1,78 MeV?

2

;

2

2 2

Be

Be Be

2

215,28

n

MeV p

c

c MeV c MeV m

28 , 215 2

2 2

2 2









Bài 12 Deuteron năng lượng =10MeV tương tác với hạt nhân theo phản ứng

5,16

dC B  MeV Hãy xác định góc giữa các phương bay của các sản phẩm phản ứng trong hai trường hợp:

a Các hạt sau phản ứng bay đối xứng nhau?

b Hạt α bay vuông góc với chùm tia tới?

Bài 13 Hãy tính động năng ngưỡng của các hạt α và neutron rong các phản ứng sau:

Q = [(4,002603 + 7,016004) – (10,012939 +1,008665)].931,5 = -2,79 MeV (phản ứng thu nhiệt),

phản ứng chỉ xảy ra khi động năng E  E  ng 0

- Động năng ngưỡng của hạt α: E ng m Q

7002603,

4

016004,

7.002603,

4

m m

002603,

- Vậy: Q = [(4,002603 + 12) – (14,003074 +2,014102)].931,5 = -13,575 MeV (phản ứng thu nhiệt),

phản ứng chỉ xảy ra khi động năng E  E  ng 0

- Động năng ngưỡng của hạt α: E ng m Q

4

12.002603,

4

m m

4

- Vậy: Q = [(1,008665 + 12) – (9,012186+4,002603)].931,5 = -5,7 MeV (phản ứng thu nhiệt), phản

ứng chỉ xảy ra khi động năng  ng 0

1

12.008665,

1

C n n

m m

m m

- Vậy: E n ng  (5,7)6,2MeVE n

930455,

0

008665,

C O

- Vậy: Q = [(1,008665 + 16,999133) – (14,003242+4,002603)].931,5 = 1,8 MeV (phản ứng tỏa

nhiệt), Q > 0, động năng ngưỡng E n ng 1,910, do đó phản ứng chỉ xảy ra khi động năng E n0

Bài 14 Xét phản ứng pLi7nBe7, trong đó động năng của proton vào gấp 1,5 lần động năng

ngưỡng với hiệu ứng nhiệt Q = -1,65 MeV Hãy tính động năng của neutron bay ra dưới góc 90o so

với phương proton vào?

Bài giải:

Be n Li

Li p

8

771

7.1

p1,5 1,5.1,882,82Định luật bảo toàn động lượng và năng lượng:

Q E

1

p p

Be n

n Be

năng lượng của neutron bay ra dưới góc 900 so với phương

neutron vào là E = 0,33 MeV

Ne p

là véc tơ động lượng của hạt nhân bị kích thích

Định luật bảo toàn động lượng và năng lượng: pn pn' pLi*



 (16.1)

* 0

* '

*

*

E E

E

E

E E

Động năng proton vào bằng Ep = 4,3 MeV

Phương trình tán xạ không đàn hồi:

*

* 20 20

là véc tơ động lượng của hạt nhân bị kích thích

Định luật bảo toàn động lượng và năng lượng:







* ' E 20 * E

p p Ne p

p Ne

m

m E

m m

1

p

p Ne

p

p Ne

1

p

p Ne

p

p Ne

1

p

p Ne

p

p Ne

Bài giải:

Ta có các mức năng lượng kích thích:

Giản đồ năng lượng của phản ứng:

Năng lượng tách neutron từ O17: Sn = 4,14 MeV

Tổng động năng của các hạt sau phản ứng trong hệ

tâm quán tính:

nL n

n O

n

m E

m S E E





m m

m m O n

O n p

18

17

17

1814,487,0

17

1814,43

17

1814,48,3

17

1814,454,4

17

1814,407,5

17

1814,436,5

*



Vậy các giá trị động năng neutron cần tìm là: 0,42 MeV; 0,99 MeV; 1,30 MeV

Bài 19 Khi deuteron tương tác với hạt nhân C13, tiết diện đạt cực đại ứng với các gá trị sau đây của đông năng deuteron: 0,60; 0,90; 1,55 và 1,8 MeV Hãy tính các mức kích thích tương ứng của hạt nhân trung gian trong phản ứng này?

Ta có: 715

13 6 2

Tổng động năng của các hạt trước phản ứng trong hệ tâm quán tính:

dL d

d C

d

m E

MeV

c m m

m

15,165,931)

000108,

15003354,

d d

m S

u m

MeV E

MeV E

MeV E

71,1715,1680

Bài 21 Chùm neutron năng lượng 1,4MeV chiếu lên bia 27Al và gây nên tán xạ không đàn hồi

Hạt nhân 27Al có các mức kích thích 0,84* MeV;1,02MeV;1,85MeV Neutron bay ra theo phương

vuông góc với chùm hạt neutron vào Tiết diện tán xạ không đàn hồi này tại miền năng lượng gần ngưỡng tỉ lệ thuận với vận tốc neutron ra Hãy xác định tỉ số cường độ các chùm neutron sau phản ứng?