在热中子诱发的铀核裂变中释放出的中子的能量

冯·哈尔班等

编者按

物理学家现在已经知道，原则上铀核裂变释放的中子可以诱发其他核的分裂。但是研究人员关于释放中子的能量知之甚微。这里汉斯·冯·哈尔班和他巴黎的同事阐述清楚了这个问题。他们在一系列的实验中采用电离室来探测“快”中子的能量分布——即那些能量高于1.5兆电子伏的中子。中子数目随着能量升高而降低，但是一些中子携带能量多达11兆电子伏。中子能量分布的认知在核反应堆工程技术中有重要影响，因为慢中子比快中子能够更有效地诱发裂变。　　英文

目前实验已表明，快中子是从初级热中子诱发的铀核裂变过程中释放出来的。已经使用了两种不同的检测方法：在第一种方法中[1]，初级中子和次级中子（如果有的话）在一种可以发生吸能反应的介质中被吸收，以致形成了一种易于检测的放射性核。如果能量阈值高于初级中子的最大能量，那么所观测的一切肯定的结果都必定要归结为次级中子。在第二种方法中[2]，快中子与较重核的弹性碰撞是借助电离室进行观测的，这个电离室充满着一个大气压的气体并与线性放大器相连。为了单独研究由初级热中子所产生的影响，我们在源与铀块之间，分别在加入和没有加入镉屏蔽层的两种情况下进行实验。　　英文

第一种方法向我们表明，产生的次级快中子的能量至少为2兆电子伏（足以将可检测量的32S转变为放射性的32P），我们设法通过第二种方法来确定，能量明显高于2兆电子伏的中子是否也会在次级辐射中出现。在我们的实验里，将充满氧气的电离室置于装有氧化铀且四周用厚的固体石蜡层包裹的近似立方（9厘米×9厘米×8厘米）的盒子中，将用铅屏蔽层包裹（在电离室的方向上的厚度为5厘米）的源（300毫克镭铍源）埋入石蜡之中。为了吸收热中子，我们可以用镉箔将铀盒的所有面都遮挡起来。在镉箔存在或者不存在的两种情况下记录脉冲，并且由此可以估算出受到热中子影响的部分（铀核所释放的快中子导致氧核的反冲）。　　英文

鉴于由源发出强γ辐射所导致随机脉冲的数目很大，我们只考虑反冲能量至少为1.5兆电子伏的核。分布曲线显示，观测到的脉冲频率在能量1.5兆电子伏到2.5兆电子伏之间快速下降；在能量2.5兆电子伏到3.7兆电子伏之间，频率的下降减慢了很多，不过，在这第二个能量区域所观测到的脉冲非常稀少。记录到的总的脉冲数很少（使用镉时：90分钟里有84个脉冲；不使用镉时：90分钟里有161个脉冲）；但是似乎很明确的是，在没有镉时能量约为2.5兆电子伏的反冲明显出现得更为频繁，因此，用热中子辐照铀时释放出至少具有11兆电子伏能量的中子。　　英文

这些快中子所具有的高能量表明，在它们释出时其母核处于高激发态，释出与裂变可能是同时发生的。这样，裂变能中不容忽视的一部分就被转移走了；更大的一部分则被在裂变中生成的核通过发射β射线和γ射线带走了。因此，能够作为反冲核的动能的剩余能量就明显少于裂变过程中释放出的能量总量（约为200兆电子伏）。　　英文

（王耀杨　翻译；夏海鸿　审稿）