Сечение ядерной реакции – величина, характеризующая вероятность перехода системы двух взаимодействующих частиц в определенное конечное состояние.
Вероятность ядерного взаимодействия принято определять через эффективную площадь ядра σ, находящегося на пути пучка. Обозначим число частиц упавших на единичную площадь мишени, расположенную перпендикулярно оси пучка через N₀. Пусть на этой площади находится n ядер. Тогда число взаимодействий определяется соотношением

N = N₀σn, (1)

где σ называется полным сечением. Величина сечения может отличаться от геометрической площади сечения ядра на несколько порядков.

Количество ядер на единице площади можно рассчитать, если известна толщина мишени:

n = (2)

Сечения реакций с различными выходными каналами (например (p,n), (p,d) и.т.д.) называются парциальными сечениями. Часто в данной реакции выделяют сечения процессов приводящих к возбуждению различных состояний конечных ядер. Такие сечения также называют парциальными. Полное сечение реакций складывается из всех парциальных сечений реакций, возможных при данной энергии.

σ = (3)

 

Проблема переработки и трансмутации отходов ядерно-энергетических производств является одной из важнейших проблем сегодняшнего дня. Существует несколько предложений по решению этих задач, которые используют для расчетов имеющиеся оцененные данные для сечений ядерных реакций на радиоактивных ядрах. Однако, ввиду недостаточной экспериментальной информации, оценки, включенные в разные национальные библиотеки, различаются очень сильно. Например, разброс оценок для сечений реакции Am²⁴¹ (n, 2n) Am²⁴⁰ составляет 100 - 200%, а для Am²⁴¹ (n, 3n) Am²³⁹ даже около 100 раз.

Оно называется так потому, что имеет размерность площади. В случае столкновения частиц с каким-то шаром эффективное сечение столкновения совпадает с площадью большого сечения шара. В случае ядерных реакций, если даже ядро и рассматривается как шарообразная капля, эффективное сечение той или иной реакции, в том числе и столкновения, может существенно отличаться от геометрического сечения ядра. Оно может быть как меньше, так и на несколько порядков больше геометрического сечения ядра. Последнее представляется на первый взгляд каким-то парадоксом: ведь эффективное сечение наглядно можно представить как такую окружающую ядро площадку, на которую должна упасть частица, чтобы реакция (например, столкновение) произошла. Если сечение реакции значительно превышает геометрическое сечение ядра, то это означает, что реакция происходит даже в том случае, когда частица пролетает как бы в стороне от ядра. Как это понять? Надо учесть, что частицы, о которых идет речь, – квантовые частицы. Квантовая же частица в некотором смысле напоминает волновое образование. В случае большой длины волны это образование может значительно превышать сечение ядра. Если такое волновое образование, как широкое облако, пройдет мимо ядра, то оно в состоянии краем задеть ядро. В этом случае имеет место некоторая вероятность возникновения реакции.