Волновые свойства нейтрона доминируют при
λ R
или
Е
h
2
2
mR
2
.
Таким образом, при взаимодействии с легкими ядрами волновые
свойства нейтрона доминируют при
Е
20
МэВ, с тяжелыми —
при
Е
0
,
2
МэВ [7]. В результате при замедлении нейтрона от
2МэВ (средняя кинетическая энергия, с которой рождаются ней-
троны при делении ядер урана или плутония) до тепловых энергий
(
Е
kT
= 0
,
0253
эВ, где
k
— постоянная Больцмана,
Т
— абсолютная
температура) сечение взаимодействия нейтронов с ядрами, имеющими
нечетное
N
(и сечение деления тяжелых ядер с нечетным
N
) может
увеличиться на порядки. Так сечение деления ядра
235
U нейтроном
увеличивается в 450 раз при замедлении нейтрона от энергии 2МэВ
до 0,0253 эВ [2].
Известно, что тяжелые ядра с четным
N
могут делиться нейтрона-
ми с кинетической энергией менее 1МэВ только за счет туннельного
эффекта. В этом случае сечение деления увеличивается с уменьше-
нием кинетической энергии нейтрона (области тепловых, холодных и
ультрахолодных нейтронов) и в случаях, когда кинетическая энергия
нейтрона близка к энергии возбужденного состояния (область резо-
нансов). Однако это справедливо не для всех атомных ядер. Интерес-
ная закономерность проявляется при уменьшении отношения
N/Z
,
т.е. для тяжелых ядер, перегруженных протонами. Для “чистоты” экс-
перимента, чтобы исключить влияние эффекта спаривания, просле-
дим эту закономерность для изотопов тяжелых ядер с четным числом
нейтронов (см. рис. 2). По мере перегруженности ядра протонами по
отношению к оптимальному
N/Z
, определенному по формуле (1), за-
метно увеличивается сечение деления этих ядер в допороговой обла-
сти (
E <
1
МэВ). Особенно четко эта зависимость прослеживается
при энергии нейтронов, меньшей энергии резонансов. Сильная пе-
регруженность ядра протонами (недогруженность нейтронами) при-
водит к тому, что сечение деления ядра тепловым нейтроном для
ядер с четным
N
превышает сечение деления за порогом, т.е. при
E >
1
. . .
2
МэВ (для материалов, традиционно используемых до по-
следнего времени в ядерной технике, это невозможно.) По отношению
к оптимальному
N/Z
сильная перегруженность определяется всего
лишь в два–пять протонов. Например, для ядер урана перегруженность
одним и тремя протонами (
234
U и
232
U) по отношению к оптимальному
N/Z
, приводит к тому, что сечения деления тепловыми нейтронами
различаются более чем в 100 раз, а для ядер
238
U (перегруженных
тремя нейтронами) и
232
U — почти на 8 порядков (см. рис. 2). Таким
образом, эффект увеличения нейтронных сечений, связанный с пере-
груженностью ядра протонами, в области доминирования волновых
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 4
87
