بخشی از مقاله
مقدمه :
همجوشی فرآیندي است که دو یا چند هسته برخوردکننده به همدیگر نزدیک می شوند تا یک هسته جدید و سنگین تر تشکیل شود. فرآیند همجوشی با تشکیل هسته مرکب از طریق غلبه بر سد کولنی یا پدیده تونل زنی همراه است که در نهایت هسته مرکب به محصولات نهایی واپاشی خواهد کرد.
سطح مقطع همجوشی (تجربی) از طریق میزان واپاشی هسته مرکب به محصولات نهایی تعیین می گردد. واپاشی هسته مرکب به محصولات نهایی از طریق فرآیند تبخیر یا فرآیند شکافتامکان پذیر می باشد. براي سیستم هاي سبکترفرآیند تبخیر غالب است و میزان تولید باقیمانده تبخیر معیاري از اندازه سطح مقطع همجوشی می باشد(. (fusion-evaporation براي سیستم هاي سنگین تر، فرآیند شکافت مد غالب واپاشی هسته مرکب می باشد و سطح مقطع همجوشی از طریق اندازه گیریسطح مقطع شکافت تعیین می گردد(.[1](fusion-fission
بر اساس انرژي ذره فرودي دو گروه از فرآیندها قابل بررسی می باشد. اگر انرژي ذره فرودي بیشتر از ارتفاع سد کولنی باشد این گروه از فرآیندها را فرآیندهاي کلاسیکی همجوشی می نامند و اگر انرژي ذره فرودي کمتر از ارتفاع سد کولنی باشداین گروه از فرآیندها را فرآیندهاي نیمه کلاسیکی همجوشی می نامند که با پدیده تونل زنیهمراهمی باشد.[2] در این تحقیق روابط سطح مقطع همجوشییون هاي سنگین در رنج انرژي بالاي سد کولنی
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان
(کلاسیکی) محاسبه می گردد و با مقادیر اندازه گیري شده سطح مقطع حاصل از تحقیقات تجربی دیگران مقایسه می شود.
روش کار
براي اولین تخمین از سطح مقطع همجوشی کلاسیکیفرض می شود که پر تابه و هدف تنها از دو روش پراکندگی کشسان یا تشکیل هسته مرکب (انجام فرآیند همجوشی) با همدیگر برهمکنش کنند. پرتابه تحت تاثیر پتانسیل کولنی E و پتانسیل هسته اي V(r)حرکت می کند. براي پارامتر برخورد b، پتانسیل موثر به صورت رابطه (1) تعریف می شود.
(1) V
اگر انرژي پرتابه برابر با پتانسیل موثر باشد، در اینصورت پارامتر برخورد متناسب با این انرژي، پارامتر برخورد گریزینگ((grazing و فاصله شعاعی متناظر با این پارامتر، شعاع سد (RB) نامیده می شود. اگر پارامتر برخورد بزرگتر از پارامتر برخوردگریزینگ باشد (b>bgr) ، پرتابه توسط سد برگشت داده می شود و اگر پارامتر برخورد کوچکتر از پارامتر برخورد گریزینگ باشد (b< bgr) ، پرتابه بر سد غلبه می کند و به داخل سد کشیده می شود و توسط نیروهاي هسته اي جذب شده و با هدف همجوشی می کند.
شکل-1 پتانسیل هسته اي(V(rوپتانسیل موثر Vb(r) براي برهمکنش 18o +58 Niبه ازاي مقادیر مختلف پارامتر برخورد b
پارامتر برخورد گریزینگ که به عنوان پارامتر محدود کننده براي آغاز فرآیند همجوشی شناخته می شود توسط رابطه (3) تعیین می گردد.
E
b
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان
پرتابه هایی با پارامتر برخورد بین b و b+dbرا در نظر بگیرید که به سمت هدف در حرکتند. اگرb < bgr، پرتابه ها وارد هسته شده و فرآیند همجوشی رخ می دهد. با انتگرال گیري از المان سطح مقطع همجوشی (2πbdb) در بازه انتگرال گیري)b٠تا(bgr ،سطح مقطع همجوشی کل به صورت رابطه (4)تعیین می گردد.
σ
با جایگزینی مقدار پارامتر برخورد گریزینگ، اولین رابطه براي سطح مقطع همجوشی کلاسیکی به صورت رابطه (5) به دست می آید3]،4،.[5
σ
نتایج
با رسم نمودار سطح مقطع همجوشی کلاسیکی برحسب انرژي درشکل (2) و مقایسه با نمودارتجربی سطح مقطع همجوشی (نقطه هاي توپر) براي برهمکنش 20Ne + 27Al مشاهده می شود که نمودارهاي تئوري و تجربی تا انرژي خاصی بر هم منطبق و از آن انرژي به بعد مقادیر تجربیکاهش می یابد.
شکل - 2 سطح مقطع همجوشی کلاسیکی برهمکنش20Ne + 27Al به عنوان تابعی از انرژي[6]
فرآیند همجوشی با تشکیل هسته مرکب شناخته می شود. از یک مقدار خاص تکانه زاویه ایکه به آن تکانه زاویه اي بحرانی((Lcrit می گویند هسنه مرکب دیگر تشکیل نخواهد شد. به عبارتی از بین تمام پرتابـه هـایی کـه بـه داخـل هسته راه پیدا می کنند آن هایی منجر به فرآیند همجوشی می شوند که پارامتر برخورد آن ها کوچکتر از یک مقـدار بحرانی bcrit =Lcrit /k باشد.
