欲進(jìn)行人工核反應(yīng)，或由人工核反應(yīng)而產(chǎn)生人工放射性，首先要有射彈去射擊(或稱“照射”，或稱“轟擊”)靶核。射彈可以是天然的，例如a粒子、中子;但是多數(shù)是人工加速的粒子，例如質(zhì)子流、氘核流(D?離子)、氨核流(He??離子)，以及由人工核反應(yīng)所產(chǎn)生的中子流。
上述帶陽電的射彈，可由粒子加速器產(chǎn)生。粒子加速器可以是高電壓的直釋型加速器，也可以是迥旋加速器，后者的作用原理如圖27-16所示。有磁場(chǎng)垂直于紙面，H?、D?或He??離子(由源1出發(fā))在高頻(幾百萬周/秒)的交流電壓2 (幾萬伏特)的兩個(gè)半圓金屬匣中鏡轉(zhuǎn)，每到兩個(gè)半圓之間，陰陽電極恰好變換符號(hào)，就得到一次加速。如果鏡轉(zhuǎn)100圈，即加速200次，可使粒子流達(dá)到幾百萬伏特的能量。然后用電極3引出射向靶核。
用氘核射擊靶核所產(chǎn)生的各種反應(yīng)，以(α, p)型為最重要。由于氘核的結(jié)合能僅有2.23兆電子伏特，當(dāng)它射近把核時(shí)，它的P-端的陽電荷與核的陽電荷相排斥，因而受到極化效應(yīng)，致使n-p間的距離達(dá)到幾個(gè)10?¹³厘米，因此n-端進(jìn)入核內(nèi)(由于核力)，而p-端則留在勢(shì)壘之外而斷出。這種類型的已知實(shí)例約有120個(gè)。因核中多了一個(gè)中子，容易發(fā)生β?放射，成為適用的標(biāo)配原子。
其次是(d,n)反應(yīng)，知道的實(shí)例有70種以上。在核中多余了一個(gè)p，可能得到β?放射。
其他如P照射、α照射、γ照射，在實(shí)際工作中很少應(yīng)用到。核反應(yīng)的一個(gè)重要類型是軸核裂變，產(chǎn)生一系列的放射性核，從?²??Zn到¹?¹??Tb。
2.中子源
一般實(shí)驗(yàn)室中常用的中子源是利用下列核反應(yīng)產(chǎn)生的:
??Be+??He→¹²?C+¹?n
以上所引述的核反應(yīng)，都是寫成化學(xué)反應(yīng)的式樣。在物理學(xué)中，常用一種簡(jiǎn)寫法。上述例子可以簡(jiǎn)寫為
??Be(a, n)¹²?C
最簡(jiǎn)的寫法是再略去原子序(核荷數(shù))，因?yàn)樵胤?hào)本身就代表著原子序:
Be?(a, n)C¹²
在實(shí)際操作中，把鐳鹽(氯化物或溴化物)和金屬鈹粉末(或氧化鈹)混和在一起，封好。通常用1克鐳。將中子源浸入水中，使中子減慢速度(可使發(fā)生核反應(yīng)的效果較好)，那么在距離4厘米處的中子源強(qiáng)度就有10?個(gè)中子/平方厘米·秒。
較強(qiáng)的中子源，可將氘核射擊鈹核而獲得。最強(qiáng)的中子源是存在于原子堆的中心部分，數(shù)量毅在10¹³個(gè)中子/平方厘米.秒。
慢中子一般產(chǎn)生(n,γ)反應(yīng)，這是最普通的核反應(yīng)，已知的實(shí)例在200種以上。由于靶核中增多了一個(gè)中子，容易發(fā)生人工放射性，即靶核新得了一個(gè)中子后發(fā)生下列變化(中間還通過介子的步驟):
n→p+e
就得到β?放射核。例如
這一類型的反應(yīng)最為重要，因?yàn)楫a(chǎn)額高，并且鈾堆能供應(yīng)強(qiáng)的中子源。
快中子產(chǎn)生下列類型的核反應(yīng):
二、原子核反應(yīng)中的能量關(guān)系
上面已經(jīng)談到，原子核反應(yīng)的能量效應(yīng)很大，數(shù)量級(jí)在兆電子伏特。一般化學(xué)反應(yīng)能僅有 幾個(gè)電子伏特，例如
C+O?→CO? Q=94千卡
94千卡/克分子約合4個(gè)電子伏特。
關(guān)于原子核反應(yīng)的能量效應(yīng)，不但要考慮到射彈和產(chǎn)核的動(dòng)能，還要對(duì)各個(gè)核間的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。例如
Li?+H¹→2He?
產(chǎn)核的質(zhì)量和反應(yīng)核的質(zhì)量之差△m,容易計(jì)算。今即引用同位素原子的質(zhì)量。
Li?=7.016005
H¹=1.008665
He?=4.002604
△m=2He?-(Li?+H¹)=-0.019462克/克原子
折合能量，為
0.019462x 931.44= 18.13兆電子伏特/克原子。
由實(shí)驗(yàn)測(cè)出的產(chǎn)核動(dòng)能，除去射彈的動(dòng)能后，計(jì)得能量17.33兆電子伏特。這種符合，證明了“質(zhì)量和能量聯(lián)系定律”。
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