제 1장 원자력 이론

 
3-3-2 핵반응 에너지
(1) Q값 (Q-Value)
핵반응이 일어나면 반응전후의 핵자량과 전하량은 보존되지만 핵반응 전후의 질량은 차이가 나는데 이는 핵반응에 소요되는 에너지(Q값)때문이다
일반적인 핵반응 식은
X + x -> Y + y
(표적핵) (입사핵) (잔류핵) (생성핵) 으로 볼 때
핵반응이 일어나면 질량차(Δm)가 생기는데
즉 Δm = (Mx + mx) - (Mr + my)
반응에너지(Q)는
Q = Δm ⅹ C2 이 된다
이때 Q > 0 발열반응이고
Q < 0 흡열반응 이다
여기서 Cu (P, n)Zn 의 반응에너지를 알아보기로 한다
단 m = 1.007u
m = 1.008u
M = 62.930u
M = 62.933u
Δm = (M + m ) - (M + m )
= (62.930u + 1.007u) - (62.933u + 1.008u) = -0.004u
따라서
Q = Δm C2 이므로
Δm의 질량을 g으로 변환시키고
C(빛의 속도)를 3ⅹ1010 cm/sec 를 대입시키면 에너지 단위인 erg 로 계산될수 있다
그러나 E = m C2 에서
질량 1u(amu)를 에너지로 환산하면 931.5 MeV 이므로
간편하게 Δm = -0.004u 이므로
Q = Δm C2 = -0.004ⅹ931.5 MeV = -3.726 MeV
따라서 반응에너지(Q)는 -3.726MeV 이고
핵반응은 흡열반응이다
즉, Cu + P -> Zn + n 반응이 일어나기 위해서는 외부에서 에너지를 공급해주어야 핵반응이 일어난다는 의미이다

(2) 문턱에너지(Threshold energy)
앞서 설명한 핵반응에너지(Q)에서 흡열반응시 핵반응을 일으키기 위해서는 이론적으로 계산한 에너지보다 좀더 큰 에너지가 공급되어야 흡열반응이 일어나는데 핵반응을 일으키기 위해 입사핵이 가져야 할 최소한의 에너지를 문턱에너지(E )라 한다

앞에 살펴본 Cu(P, n) Zn의 문턱 에너지는
이미 주어진 M = 62.930u
m = 1.007u
Q = -3.726MeV 에서
= 약 3.786 MeV 이다

핵반응시 문턱 에너지(E )가 필요한 반응은?
흡열반응      발열반응