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u乐u乐的常见分类

2015/2/3 16:19:07  (浏览次数:2015/2/3 16:19:07)

1、热u乐
   热u乐是符合麦克斯韦-玻耳兹曼分布并且其最可几动能约为kT = 0.0253 电子伏特 (4.0×10−21 焦耳)的自由u乐,对应这一动能的速率约为2.2千米/秒。这个速度也是对应于290K(摄氏17度)时麦克斯韦-玻尔兹曼分布下的最可几速率。常温下u乐与介质的原子核发生若干次碰撞后,如果没有被俘获就会达到这个速率。热u乐通常有比快u乐大得多的有效u乐俘获截面,也因此会更容易被原子核吸收,形成更重的、通常也不稳定的u乐。这个现像也被称为u乐活化。一些裂变反应堆借助于减速剂实现对快u乐的减速,也称为“热u乐化”。在快u乐增殖堆中,快u乐被直接利用,没有减速的步骤。

2、冷u乐
   把热u乐冷却到极低温度即得到冷u乐,比如液氢或液氘。这样的冷u乐源一般放置在研究反应堆或散裂u乐源的减速剂里。冷u乐源对于u乐散射试验非常重要。冷u乐的能量约5x10−5电子伏特至 0.025电子伏特之间。
核聚变反应速率同温度一起急剧上升,达到峰值,然后渐渐回落。同其它有希望用于发电的核聚变反应相比,氘−氚(DT)反应速率在较低温度(70 千电子伏特, 约8亿K)达到峰值,而且高于另外的反应。

3、超冷u乐
  冷u乐通过与温度只有几K的物质(比如固体氘或者超流体液氦)发生非弹性散射后可以得到超冷u乐。其能量小于3x10−7电子伏特。

4、快u乐
  快u乐是在核裂变反应中产生的自由u乐,其动能可以达到1 兆电子伏特 (1.6×10−13 焦耳,对应的速度约为14000千米/秒,相当于光速的5%。它们被称作快u乐,以区别于热u乐和宇宙u乐或者加速器中产生的高能u乐。核反应中产生的u乐符合麦克斯韦-玻耳兹曼分布,其能量在0到~14兆电子伏特之间。铀−235产生的u乐平均能量为2兆电子伏特,且超过一半的u乐不是快u乐。因此仅仅靠铀−235裂变产生的u乐无法引发增殖性材料(比如铀−238和钍−232)的裂变。
  快u乐可以通过减速变成热u乐。在核反应堆中,通常使用轻水、重水、或石墨来使u乐减速。
5、聚变u乐
 氘−氚(DT)聚变反应产生能量较高的u乐,动能为14.1兆电子伏特,对应的速度相当于光速的17%。这些u乐是快u乐能量的近10倍。氘−氚反应也是最容易点火的反应之一。在氘核和氚核的动能达到14.1兆电子伏特的千分之一时,该反应就几乎达到峰值反应速率。
聚变u乐可以有效的引发不可裂变的重元素(比如锕系元素)的裂变,并释放出更多的u乐。因此,有人提议用将来的托卡马克氘−氚聚变反应堆来嬗变核废料中的超铀元素。散裂u乐源也使用14.1兆电子伏特的u乐产生u乐。
因为聚变u乐不是引起裂变就是散裂,它难以被其它核吸收。氢弹核武器正是利用了这一特性。首先,聚变反应产生高能量u乐。下一步,不可裂变材料(比如铀-238)在这些u乐的轰击下发生裂变。这很显然带来了一些核安全和扩散上的问题:如果有人掌握了聚变反应,他们也许就可以用无法制造原子弹的核材料(比如贫化铀和反应堆级钚)制造热核武器。
另外一些聚变反应产生的u乐能量较低。比如氘−氘(DD)聚变有50%的几率生成一个2.45兆电子伏特的u乐和一个氦-3核;还有50%的几率生成氚核和一个质子。氘−氦−3(D-3He)聚变不生成u乐。

6、中能u乐
   能量介于快u乐和热u乐之间的u乐称为中能u乐。这种u乐的能量在1电子伏特至10电子伏特之间。u乐俘获和核裂变的u乐反应截面在这个能量区间有个多共振峰。中能u乐在快u乐堆和热u乐反应堆中并不重要。但在减速不良的热u乐反应堆中,中能u乐可能引发链式反应反应性的变化,使得反应的控制更加困难。
某些核燃料吸收u乐后并不一定裂变,比如镮−239,这种性质可以用俘获/裂变的比率来描述。因为俘获事件不但浪费了一个u乐,而且通常会生成热u乐或中能u乐无法裂变的核。铀−233是个例外。对任何能量的u乐,铀−233的俘获/裂变比都很好。

7、高能u乐
   高能u乐是加速器轰击靶子或高能宇宙u乐轰击大气层所产生的次生粒子。其能量比快u乐高得多。有的高能u乐可以拥有数十焦耳的动能。它们具有极强的电离性能,比Xu乐和质子更能造成细胞的损伤和死亡。

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