1 / 34

Nükleer Reaksiyonlar

Nükleer Reaksiyonlar. A(a,b)B Genel olarak bu yazım şekli bir nükleer reaksiyonunu gösterir. örnek: 23 Na (p, ) 20 Ne ya da 23 Na + p  20 Ne +  İlk bilinen nükleer reaksiyonu Rutherford 1919 da ispatladı.  + 14 Na +  17 O + p. Nötron un ispatı:1932 Sir James Chadwick

devin-adkins
Download Presentation

Nükleer Reaksiyonlar

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nükleer Reaksiyonlar A(a,b)BGenel olarak bu yazım şekli birnükleer reaksiyonunu gösterir. örnek: 23Na (p,) 20Ne ya da 23Na+p  20Ne + İlk bilinen nükleer reaksiyonu Rutherford 1919 da ispatladı. +14Na+17O+p Tutay Çekirdek Fiziği II

  2. Nötron un ispatı:1932 Sir James Chadwick (Nobel ödülü 1935) ilk hızlandırıcı 1930 yapıldı. Yapılan deney: p+7Li4He+ Temel Çekirdek Reaksiyonları: • Coulomb elastik saçılması • Yüzeysel reaksiyon • Yakın çarpışma (Çekirdek reaksiyonu) • Merkezi çarpışma Tutay Çekirdek Fiziği II

  3. Eğer bir tanecik bir hedef çekirdeğe çarparsa farklı reaksiyonlar meydana gelir. • A+a 1.,2.,3. ve 4. gerçekleşebilir. • A+a elastik saçılma (Ek: sabit kalır) • A*+a’ elastik olmayan saçılma (A* uyarılmış) • B1+b1Çekirdek reaksiyonları. b tanecik veya • B2+b2 olabilir. A hedef (Target), a mermi (projektil) B ve b reaksiyon sonucu oluşan hedef ve mermi benzeri elementler. Tutay Çekirdek Fiziği II

  4. Klasik fizik’ te bilinen; • Yük ve enerji, • Lineer (doğrusal) momentum, • Açısal momentum korunur. • Ayrıca kuvantum mekanikteki parite, izospin dikkate alınmalıdır. • Küçük enerjilerde proton ve nötron sayısı korunur. • Yüksek enerjilerde baryon sayısı korunur. Tutay Çekirdek Fiziği II

  5. Çarpışma öncesi ve sonrası yükler sabittir. • Açısal momentum korunur. • Parite korunur (-1)l. • İzospin T3=(1/2).(Z-N) korunur Tutay Çekirdek Fiziği II

  6. Enerji: Çarpışma dışarıya karşı izole edilmişse çarpışma öncesi ve sonrası yükler sabittir. E(a+A) = mac2+mAc2+T(a+A)= mbc2+mBc2+T(b+B) = E(b+B) T:Kinetik enerji Lineer momentum korunur: p(a+A) = pa+pA=p(b+B) Tutay Çekirdek Fiziği II

  7. Q değeri: Q=(mgiren-mçikan)c2 = (ma+mA – mb-mB)c2 Q değeri eksi, artı veya sıfır olabilir. • Q>0 ise ekzotermik, • Q<0 ise endotermik, • E = mc2 Tutay Çekirdek Fiziği II

  8. Reaksiyon kinematiği: Ölçümler laboratuvar sisteminde ölçülür. Bu durumda transformasyon gereklidir. Laboratuvar sisteminden kütle merkezi (CM) sistemine geçiş yapılır. 2(1,4)3 = A(a,b)B Laboratuvar: p1=p3+p4CM: p’1+p’2=p’3+p’4=0 Laboratuvar Sistemi Kütle-Ağırlık Merkezi Sistemi Çarpışma öncesi Çarpışma sonrası Tutay Çekirdek Fiziği II

  9. Nükleer reaksiyon için gerekli olan teknikler: • Hızlandırılmış mermi (hızlandırıcı/Projektil), • Nükleon başına düşen mermi enerjisi Em  10 MeV , • Hedef (Target), • Dedektör sistemi, • Çarpışma, merkezi çarpışma olmalıdır. Tutay Çekirdek Fiziği II

  10. Elastik saçılma: • Elastik çarpışmada kuvantum sayıları değişmez. • Deneysel ortam: Gelen taneciği düzlem dalga olarak algılarsak, çıkan dalgalar küresel ve z yönünde yayılan dalgadır. Tutay Çekirdek Fiziği II

  11. Önce Coulomb çarpışmasını inceleyelim. Yüklü tanecik çekirdekle reaksiyona girince, tanecik Coulomb itme gücü ile sapar. (Rutherford Deneyi) Tutay Çekirdek Fiziği II

  12. Üsteki formül tesir kesitinin integral formu, alta ki formül ise diferansiyel formudur. Tutay Çekirdek Fiziği II

  13. 1.si Tesir kesiti ile açının fonksiyonu. 2.si Tesir kesiti ile mermi enerjisinin fonksiyonu olan grafk. 16O+197Au reaksiyonu Tutay Çekirdek Fiziği II

  14. Çekirdek çapları hesaplanır. Kısaca Rutherford deneyini hatırlamış olduk. Tutay Çekirdek Fiziği II

  15. Eğer mermi ve hedef çekirdek arasında ki uzaklık (d), Compton dalga () boyundan büyük ise reaksiyon ilişkisi Sommerfeld parametresidir. Çözüm yarı klasiktir. Coulomb uyarılması söz konusudur. Tutay Çekirdek Fiziği II

  16. Gelen düzlem dalga y(z)=exp(i(kz-wt)) Giden küresel dalga (1/r)(ikr) (hocsor) Toplam dalga: Bu durumda Schrödinger denklemi çözülür. Sapan dalga genliği f() ile diferansiyel tesir kesiti arasındaki bağ. (d/d)=  açısı ile sapan saniyedeki tanecik sayısı/ gelen taneciğin akımı Tutay Çekirdek Fiziği II

  17. Genel olarak tanecik akımı P=*=ll2 ve akım yoğunluğu j=v.P [s-1cm-2] dir. Gelen dalga için P=lA.exp(ikz)l2 =A2 ve j0=v0A2 dır. Çıkışta ki akım dI için: dI=jadF=vaA2lf()l2d buradan elastik saçılma için vçıkan=vgelendir. Sonuç: (d/d)=lf()l2 F() Schrödinger denklemi çözülmelidir. Tutay Çekirdek Fiziği II

  18. b ve p arasındaki bağıntı x ve y düzlemine açısal momentum değerlerine denk gelen daireler çizilir. Bura da dairelere denk gelen tesir kesitine l (Potansiyelin etki alanına bağlı) diyoruz. Tutay Çekirdek Fiziği II

  19. Kuvantum mekanik olarak tesir kesitinin çözümü Schrödinger denklemidir. Matematiksel hesaplamalar sonucunda tesir kesitinin çözümü: Tutay Çekirdek Fiziği II

  20. Elastik sapma Va=Vb;  = sabit Ekzotermik Nötron Emisyonu: Q=1 MeV >0; Ta = 1eV ve Vb =sabit;  ~ 1/ Va Endotermik p-n reaksiyonu için Tutay Çekirdek Fiziği II

  21. Burada elastik sapmalll2=1 için dalganın genliği değişmiyor. lll2<1 ise inelastik sapma ağırlıktadır. Toplam tesir kesiti: t= el+inel Şekilde elastik ve inelastik sapmalar verilmektedir. Sommerfeld l sabiti açısal momentuma bağlıdır. Tutay Çekirdek Fiziği II

  22. AĞIR İYONLARIN REAKSİYONLARI:  Denge durumuResonanz Kinetik enerji B uyarılma enerjisi B Ağır iyon reaksiyonları sonrası rest çekirdeğin tesir kesiti ile olan deneysel bağıntısı gözlenmektedir. Uyarılma enerjisi artıkça hedef çekirdeğin bozunma olasılığı görülmektedir. Tutay Çekirdek Fiziği II

  23. Şekil a) da direkt reaksiyon çekirdeğin yüzeyine yakın yerde oluşmaktadır. k dalga vektörü.(hcsor) Tutay Çekirdek Fiziği II

  24. Bileşik (Compound =C*) çekirdek a+A  C* B+b C*reaksiyonu oluşurken C* oluşturan elementlerin özeliklerini göstermez. Giriş ve çıkış kanalları birbirinden bağımsızdır. Giriş füzyondur. Örnek: d+d  3He+n+3.25 MeV d+3He 4He+p+18.3 MeV d+d  t+p+4 MeV d+t  4He+n+17.6 MeV Bu deneylerin laboratuvarda gerçekleşmesi zordur çünkü 109 K sıcaklık elde etmek zor. Buharlaşma parçalanma t=10-19 - 10-15 s Tutay Çekirdek Fiziği II

  25. Tutay Çekirdek Fiziği II

  26. Tam olmayan Elastik Füzyon Derin inelastik Elastik Tutay Çekirdek Fiziği II

  27. Uyarılma enerjisi emisyon ya da parçalanma Nötron emisyon Ağır iyon reaksiyonlarında açısal momentum transferi önem kazanıyor. Açısal momentum Tutay Çekirdek Fiziği II

  28. Derin inelastik saçılma Quasi elastik saçılma Buharlaşma parçalanma Tl Transmisyon Eğer b<bg ve l<lg ise Tl=1 Reaksiyon var Eğer b>bg ve l>lg ise Tl=0 Reaksiyon yok Tutay Çekirdek Fiziği II

  29. Şekilde y ekseni tesir kesitini gösterir. Ağır iyon reaksiyonlarda buharlaşmayı göstermektedir. 64Zn*bileşik çekirdeğin bozunumu p+63Cu 63Zn+n +60Ni 64Zn*62Zn+2n 62Cu+n+p Tutay Çekirdek Fiziği II

  30. Şekil deki bg ve g ağır iyonlarda optik modeldeki gibi Fraunhofer veya Fresnel kırılması gibidir. Nokta yük yüklü küre Tutay Çekirdek Fiziği II

  31. d=bg/sing ve a=bg alınırsa g<<1 ve d>>bg İse n=1/2 (lgg) Yani n<<1 Fraunhofer n>>1 Fresnel Tutay Çekirdek Fiziği II

  32. n/l= (Z1Z2e2/2Eb) • =2arctan (n/l) ve n=l tan(/2)  =b2= R2[1-(v(r)/E0)] Tutay Çekirdek Fiziği II

  33. Fresnel kırılması: kesikli çizgiler hesaplanan değerler (toerik) kesiksizlerde deney sonuçlarıdır. Burada çekirdek bir küre alınmıştır • b) Coulomb efekt küçük olursa Fraunhofer. Tutay Çekirdek Fiziği II

  34. Fraunhofer Fresnel Tutay Çekirdek Fiziği II

More Related