[科普中国]-吸收曲线

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吸收曲线又称为共振吸收曲线，在原子核物理中表示指入射粒子被靶核吸收的概率，随着入射粒子的能量变化形成的曲线。因为吸收概率又称为吸收截面，为总截面与散射截面之差。而当入射粒子的能量在某一区间时，射向重核会发生强烈的共振吸收现象，曲线也会出现许多共振峰。1

在实际应用中研究最多的是反应堆中中子的吸收曲线。

反应堆中中子的吸收包括被燃料吸收裂变和被非裂变材料吸收，具体包括：

(1)燃料吸收热中子引起的裂变；

(2)慢化剂以及结构材料等物质的辐射俘获；

(3)慢化过程中的共振吸收。

中子吸收中子吸收亦称 “中子俘获”。指的是在核反应堆中，中子在与原子核相互碰撞后，被核所吸收并发出γ射线的过程。在有些情况下亦会导致核的β衰变或裂变。中子吸收包括（n，γ），（n，α），（n，p）以及核裂变反应。1

辐射俘获反应辐射俘获反应（n，γ）是反应堆内最常见的吸收反应。它的一般反应式为：

入射中子进入靶核后形成一种处于激发态的复合核，复合核是不稳定的。它通过发射γ射线而回到生成核基态，生成核的原子序数与靶核相同，但质量数增加1。生成核是靶核的同位素，有时生成核是不稳定的。所以，生成核往往具有放射性。

辐射俘获反应可以在所有的中子能区发生，但低能中子与中等质量核、重核作用时容易发生这种反应。所以在热中子反应堆内，辐射俘获反应显得特别重要。

应该指出，在辐射俘获反应中，原先稳定的原子核通过俘获一个中子后，往往转变成了放射性的原子核，因此辐射俘获反应会产生大量的放射性。这就给反应堆设备维护、三废处理、人员防护带来了不少困难。2

放出带电粒子反应放出带电粒子反应为（n，α），（n，p）反应。中子被靶核吸收后形成激发态的复核，这些复核通过放出带电粒子如α，p粒子而返回到生成核的基态。但这些核反应只对少数几种轻核才能发生。这是因为放出带电粒子要逃出核，除了必须具有等于它的结合能的能量外，还必须有克服库伦势垒所需要的附加能量。而中等质量核核重核的库仑势垒都很高，所以只有轻核才有可能发生这类反应。在核反应堆物理分析中，放出带电粒子的反应可以不加考虑。2

裂变反应裂变反应（n，f）是反应堆内最重要的核反应。易裂变同位素（如233U、235U等）在各种能量的中子作用下均能产生裂变反应，并且在低能中子作用下发生裂变的可能性较大。而可裂变同位素只有在能量高于某一阈值的中子作用下才能发生裂变反应，目前，压水堆内最常用的燃料是二氧化铀，其中235U是易裂变同位素，在任何能量中子的作用下，都能产生裂变反应。

吸收截面吸收截面指入射粒子被靶核吸收的概率，为总截面与散射截面之差，符号为σa。

可由吸收系数除以沿入射方向上单位体积的吸收介质中所含分子的数目求得，它与靶核的性质和中子能量有关：

σa=-∆I/(I N ∆x)

式中，-∆I/I为平行中子束与靶核发生作用的中子所占的份额，N∆x是对应单位面积上的靶核数。

以不同的脚标来表示不同核反应的截面，如下标，s,e,in,γ,f,a,t 分别表示中子与原子核相互作用的散射，弹性散射，非弹性散射，辐射俘获，裂变，吸收和总的反应截面，所以σa表示吸收截面。2

吸收截面的量纲和面积相同。

截面的几何意义是：当两个微观粒子（或粒子系统）碰撞合并时，如果把其中一个看作是点粒子，把碰撞时的相互作用等效成某种极短程的接触作用合并时，吸收几率应正比于沿运动方向来看另一粒子（或粒子系统）等效的几何截面，这个几何截面就是吸收截面。1

曲线变化规律在反应堆中，中子被重核（如U238核）吸收的截面变化规律随其所处的能量区间而变化：

在低能区（E