Сперва про нейтроны и длине свободного пробега обозначаемой обычно L.
Зачем нам вообще это нужно? А затем, что именно эта величина отвечает за то среднее расстояние, которое пролетит нейтрон в среде до своего первого столкновения, и при L большем чем толщина блока, нейтрон пройдет сквозь блок не вызвав при этом никаких структурных деформаций.
Начнем с состава андезита:
Средний химический состав: SiO2 56-64 %, TiO2 0.5-0.7 %, Al2O3 16-21 %, Fe2O3 3-4 %, FeO 3-5 %, MgO 3-4 %, CaO 6-7 %, Na2O 2-4 %, K2O 1-2 % - Вики.
Как видим больше всего диоксида кремния SiO2 или кварца.
Длина свободного пробега рассчитывается по формуле: L=1/nq=A/pN
aq где A - атомная масса, p-плотность вещества, N
a-число Авогадро, q - сечение рассеяния.
Все величины табличные, сечение рассеяния тоже,
вот, в виде графического интерфейса (до чего наука дощла!) выбираем элемент на графике и снизу из справочников на втором графике получаем сечение рассеяния для нужного типа взаимодействия и энергии нейтрона.
Для кремния при энергии нейтрона 1МеВ q=3 барн.(10
-24см
2). тип взаимодействия - (n,el) - упругое рассеяние на ядрах
Подставив данные L
Si=1/nq=A/pN
aq = 28/(2,5*6,02*10
23*3*10
-24)=
6,2смТо есть если б образец был полностью из кремния то нейтрон бы "пробежал" до своего первого столкновения около 6см, и это хороший результат, если бы полученная цифра была 60см, то нейтроны бы "прошивали" блок без "сопротивления".
Теперь вспомним о составе андезита, там присутствует много хим элементов в различных пропорциях, крайне схематически это выглядит это так:
поэтому абсолютно неизвестно во что "упрется" нейтрон,- кварц, оксид железа, оксид алюминия и т.д., тогда на помощь приходит такая модель
то есть блок для простоты восприятия можно представить многослойным, и тогда длина свободного пробега будет уже некоторой средней для каждого из слоев, более того, нейтрон "не знает", что летит сквозь кристаллическую решетку кварца SiO2,
равновероятно(с учетом сечения рассеяния для данных элементов) может столкнуться как атомом кислорода, так и с атомом кремния, поэтому блок можно представить в виде слоев отдельно взятых хим элементов.
То есть нейтрон летит сквозь прослойку Кремния, Кислорода, Железа, Алюминия, Кальция, и т.д. - одновременно, т.к. неизвестно с чем именно он столкнется в породе.
И тут ситуация меняется, поскольку например железо Fe обладает плотностью в 3 раза выше чем у кремния и сечением рассеяния также большим.
Толщина слоев подлежит расчету, приняв "железосодержание" 5%, при блоке 50х50х50см толщина слоя будет 0,5*2500*0,05/7800=0,008м - 8мм, что на самом деле не так и мало, это далеко не фольга.
Соответственно и свободный пробег для андезита составит не 6см, а в разы меньше, и это важное следствие, нейтрон попав внутрь блока, начнет там "метаться" создавая деффекты структуры. Общий пробег его при 300 соударениях будет около R=N*L=300*2=600см=6м. Это только в том случае, если нейтрон не вылетит из блока, но это вопрос следующий.
Очередь дошла до известняка, состав: " состоит преимущественно из карбоната кальция (CaCO3) Вики"
Хочу обратить внимание на высокое содержания углерода, а нейтроны "не любят" углерод, замедляясь в графите всего за 18 см. Соответственно взаимодействие с известняком будет проходить
активно, может отсюда и
наблюдается выраженная "вздутость" блоков сакса?Итоги:
1.Нейтрон будет активно взаимодействовать с андезитовыми/известняковыми блоками.
2. Баранник "допустил неточность" что "нехорошо" для учебных пособий
длина свободного пробега λ нейтрона в мишени с типической для конденсированных сред плотностью n2 =1023 см-3 равна λ =1n2σ ≈1÷10см
,
указав типичную плотность конденсированных сред 10
23, в то время, как она равна 10
22-10
23,
n=p*N
A/A. и для веществ с плотностью "горных пород/бетон" около 2.5 г/см
3, n=2.5*6.02*10
23/28=0.54*10
23, для кварца, учитывая его молярную массу 60,
n=0,23*10
23, а это увеличивает свободный пробег в разы.
На дальнейшее - рассчитать поточнее средний свободный пробег для андезита/известняка.
Нужно пробовать выйти на зависимость структура->вздутость.
serg я жду вашего хладнокровно-точного комментария. Ваша помощь была бы кстати.
04 ноя 2018, 23:41 сообщения обьединены Atlantukserg писал(а):После застывания, лава имела глянцевую поверхность.
serg спасибо за ссылку. Определенно есть остекление/глазурирование поверхности:
структура не такая как от скола, выраженная глянцевитость, факт, нужно "брать в работу".
просматривая анализы пород карьер/кладка, которые обнаружились благодаря
sleplen (у), заметил странность
не совпадение соседних элементов по таблице, K/Ca и остальные недалеко расположились.
Тут вспоминается, что замедлившись до тепловых энергий, нейтроны никуда не денутся - будут захвачены атомами породы.
В области тепловых сечений основным процессом является поглощение нейтрона с
испусканием протона - реакция (n,p) - сечение которой практически совпадает с полным
сечением взаимодействия.
источник
serg, мы не можем наблюдать количественные/качественные изменения состава в таком случае?
Также вопрос момент со свинцом, он то откуда взялся? Автор исследований даже помыл образец "для чистоты эксперимента" свинец все равно остался, тогда было принято решение - свинец результат осаждения выхлопных газов авто в Куско, цинк - оттуда же. И это красивое решение, только почему в помытом образце свинца больше нежели в загрязненном выхлопными газами 46до очистки 62 после? Впрочем это вопрос риторический, никакими атомными преобразованиями свинец из андезита не получить.
serg, в ядерной реакции с захватом нейтрона есть несколько вариантов:
(A, Z) + n → (A+1, Z) + γ. с испусканием гамма кванта, при этом масса ядра плюс 1 заряд не изменяется, - изотоп (тот же элемент с другим атомным числом)
A+n => B+p где B = A+1, то есть атом испускает протон, при этом элемент теряет заряд ядра и спускается вниз по таблице
A+n => B+α где B = A-3, то есть атом испускает Не 4, при этом элемент теряет заряд ядра на 2 единицы и спускается вниз по таблице
В результате реакции захвата нейтрона образуется более тяжёлый изотоп того же химического элемента, как правило, в возбуждённом состоянии. Возбужденные состояния, энергия возбуждения которых меньше энергии связи частицы или группы частиц в данном ядре, называются связанными. В этом случае возбуждение может сниматься лишь излучением одного или нескольких гамма-квантов. Состояния с энергией возбуждения, превышающей энергию связи частиц, называются квазистационарными. В этом случае ядро может испустить частицу или гамма-квант. Вики
05 ноя 2018, 21:23 сообщения обьединены AtlantukКаким образом можно Из железа получить кобальт? Из железа Fe 56 можно получить Fe 57 Mn 55 Cr 52, но ни как не следующий элемент. Вроде школьный курс.
причем
Fe -будет подниматься по изотопному ряду 57-58-59-60-61 пока не дойдет до нестабильного изотопа и все равно скатиться вниз.