1tom - 0649.htm

ДИФФУЗИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ≈ распространение излу-чсштя в среде при наличии процессов многократного поглощения и последующего пскогерентпого ислуека-ния фотонов. Д. и. характерна для молекулярных и атомарных систем, в к-рых имеется полное или частичное перекрытие спектров поглощения и испускания, типичное в случае реабсорбции излучения. Примером среды, в к-рой лучистый перенос энергии осуществляется пут╦м Д. п., может служить оптически плотная тазовая плазма (см. Излучение плазмы). В ней кванты резонансного излучения многократно перепоглощаются и переизлучаются, прежде чем покидают излучающий объвм.
Независимость направления спонтанного испускания кванта от направления распространения кванта, приведшего к фотовозбуждению атома среды, ещ╦ в нач. 20-х гг. IA. Комптон (A. Compton)] привела к попытке рассмотреть перенос излучения в условиях перепоглощения как процесс, аналогичный диффузии классич. частиц. В рамках этой аналогии приближ╦нная связь потока / квантов заданной частоты v с их
/_v≈ ≈ D &N
плотностью _V датся выражением
где D ≈l^c/З ≈ коэф, «диффузии» квантов, анало-
гичный коэф, диффузии атомов и молекул; с ≈ скорость «движения» квантов, l_v ≈ длина их пробега в
веществе .
Условием применимости диффузионного приближения при рассмотрении лучистого переноса энергии, как и в случае диффузии частиц, является малость изменения плотности излучения на масштабах порядка длины пробега I . При выполнении этого условия диффу-
аионпое приближение да╦т неплохие результаты и используется, напр., при рассмотрении лучистого теплообмена в среде при небольших отклонениях от термоди-намич. равновесия [1].
В действительности аналогия между Д. и. и диффузией частиц не является точной. Важная особенность распространения фотонов в среде состоит в том, что после поглощения кванта заданной частоты в месте поглощения может быть испущен новый квант др. частоты и в произвольном направлении. Более строгое рассмотрение процесса Д. и. проводится с уч╦том распространения всех фотонов, относящихся к данной спектральной линии вещества. В этом случае ослабление пучка фотонов, распространяющихся в среде, уже не удовлетворяет обычному экспоненциальному Ву-гера ≈ Ламберта ≈ Вера закону, а описывается интегральным выражением вида
изменением их энергии и направления движения в результате столкновений с атомными ядрами. Д. н. аналогична диффузии атомов и молекул в газах и подчиняется тем же закономерностям. Важнейшими характеристиками столкновений нейтронов с атомными ядрами, определяющими Д. н., являются длины свободного пробега до рассеяния ?₅=l/rca₅ и до поглощения l_f ≈ i/no_c (n ≈ число атомов среды в 1 см³, о₅ и о> ≈ сечения рассеяния и поглощения нейтронов) и ср. косинус угла рассеяния (влаб, системе) cos0. Величина
//_г≈ l_sl (I ≈ cos 6), называемая транспортной длиной свободного пробега, равна ср. расстоянию, проходимому нейтроном в направлении первоначального движения (в среде, не поглощающей нейтроны). Величины D = l^_rvl^ и T=l_c/v(v ≈ скорость) наз, коэф. диффузии и средним временем жизни в среде.
Быстрые нейтроны (с энергией, во много раз большой энергии теплового движения частиц среды) при диффузии отдают энергию среде и замедляются (см, Замедление нейтронов). В слабопоглрщающих средах значит, доля нейтронов замедляется до тепловой анергии ≈ тормализуется. Тепловой нейтрон (ТН) диффундирует в среде, пока не поглотится одним из атомных ядер или не выйдет за е╦ границу (бета-распад нейтрона крайне редок в конденсированной среде).
Осн. параметры диффузии ТН ≈ усредн╦нный по Максвелла распределению их скоростей (соответствующему темп-ре среды) коэф. диффузии D_T и ср. квадрат расстояния между точками образования и поглощения ТН в безграничной однородной среде, равный
б/-², где Ь≈Уи_ТТ ≈ т. н. длина диффузия ТН (Т ≈ ср. время жизни ТН в среде). Соответственно ср. квадрат расстояния между точками образования быстрого нейтрона (в ядерной реакции) и его поглощения равен 6А/²≈6 (т-1-L²), где т ≈ т.п. возраст ТН; величина М наз. длиной миграции нейтронов.
Параметры диффузии тепловых нейтронов для иекоторых веществ
Вещество


Параметры	н,о	DO	Be	BeO	Графит (плот-
					ность 1,6)
L, см ......	2,76	160	20,8	32,7	51
By ID"⁴, CM^Z/C .	3,6	20	12	12	21
/* см . . , , . .	0,29	2.2	1,16	1,32	2,6

где w_v ≈ вероятность испускания фотона частоты v, &_v ≈ коэф. поглощения на данной частоте. Строгая
теория Д. и. приводит к интегродифференциалыюму ур-гшю для определения распространяющегося потока квантов [2, 3]; при этом ядро ур-ния есть медленно убывающая с расстоянием ф-ция, вид к-рой определяется типом уширения спектральной линии. Разработаны методы расч╦та задач Д. и, в строгой постановке [3, 4], дающие хорошие результаты при интерпретации данных о распределении поля и распространении излучения в резонансных средах.
Иногда термин «Д. и.& применяется при описании распространения излучения в неоднородных (рассеивающих) средах, однако это употребление не общепринято.
Лит.: 1) Зельдович Я. Б., РаЙзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М., 1963; 2) Б и G о р м а н Л. М., К теории диффузии резонансного излучения, «ЖЭТФ», 1947, т. 17, с. 416; 3) Преображенский Н. Г., Спектроскопия оптически плотной плазмы, Новосиб., 1971; 4) Биберман Л. М., Кинетика иеравновссной низкотемпературной плазмы, м., 1982.
В. Л. Комолое.
ДИФФУЗИЯ НЕЙТРОНОВ ≈ распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным
* Усредн╦ннам по спектру тепловых нейтронов.
Осн. закономерности диффузии ТН можно рассмотреть с помощью ур-ния диффузия;
dt
≈V
(1)
где о (г, t) ≈ число ТН в 1 см³ вблизи точки т в момент времени г, S ≈ т. н. ц л о т н о с т ь замедления нейтронов (число нейтронов в 1 см^а_т пересекающих за 1 с данное значение энергии при движении по элер-гетич. шкале) до тепловой энергии. В случае ограниченной среды (в отсутствие потоков ТН извие) граничное условие для ур-ния (1): р≈ 0 на границе, удал╦нной от истинной границы среды па расстояние J₀=Q,71 Ц_Г. В случае импульсного источника нейтронов и ограниченного объема среды при t≈ *-oo р^ехр( ≈ ╧), где \≈
≈ \\lT-\\~DfB'²' 1 B^z ≈ т. н. гсом. параметр [для куба со стороной a /?²^3n^a/(a-f-2Z₀)²]. Это свойство диффузии ТН используется для измерения DT и Т. Величину L можно измерять непосредственно: на большом расстоянии г от плоского стационарного источника р~
О!
СО >>
689
44 Физическая энциклопедия, т. 1
") }