Walidacja — bilans Q reakcji jądrowych
Q = B(produkty) − B(substraty): rozszczepienie U-235 (~173 MeV), fuzja D+T (~17.6 MeV), zachowanie Z i A.
| Stan | Asercja | Wynik | Oczekiwane |
|---|---|---|---|
| ✓ | Q(n+U-235→Ba-141+Kr-92+3n) ≈ 170 MeV Typowe Q dla rozszczepienia ciężkich aktynowców leży w rzędzie 170-200 MeV; dokładna wartość zależy od kanału i stanów wzbudzonych. |
166,7325 MeV | 173 MeV |
| ✓ | Q(rozszczepienie U-236) > 0 (egzoenergetyczne) Rozszczepienie ciężkich jąder jest egzoenergetyczne: B(produkty) > B(substratu). |
Q = 166.7 MeV > 0 | > 0 |
| ✓ | Q(D+T→He-4+n) ≈ 17.6 MeV (fuzja DT) Q(D+T) = B(He-4) − B(D) − B(T) = 28.30 − 2.22 − 8.48 = 17.6 MeV (główna reakcja fuzji). |
17,5893 MeV | 17,6 MeV |
| ✓ | Q(D+T) > 0: fuzja lekkich jąder egzoenergetyczna Fuzja jąder lekkich: B/A rośnie od H do Fe → Q > 0. |
Q = 17.59 MeV | > 0 |
| ✓ | Q(D+D→He-3+n) ≈ 3.27 MeV Q = B(He-3) − 2·B(D) ≈ 3.27 MeV (reakcja DD). |
3,2689 MeV | 3,27 MeV |
| ✓ | Q manual == fissionQValue (spójność metod) fissionQValue() = B(f1)+B(f2)−B(heavy): wynik musi być identyczny jak ręczne obliczenie z tych samych danych AME2020/SEMF. |
166,7325 MeV | 166,7325 MeV |
| ✓ | Bilans Z: Ba-141(56)+Kr-92(36) = U-236(92) Ładunek elektryczny musi być zachowany w reakcji jądrowej. |
56+36=92 | 92 |
| ✓ | Bilans A: 141+92+3 = 236 Liczba nukleonów musi być zachowana (+ 3 neutrony wylotowe). |
141+92+3=236 | 236 |
| ✓ | Q(Pu-240) > 0 i podobny rząd co Q(U-236) Rozszczepienie ciężkich aktynowców Q ≈ 150–220 MeV (typowe). |
Q(Pu-240) = 177.8 MeV | 150–220 MeV |
| ✓ | B/A: H-2 < H-3 < He-4 (wzrost przez fuzję) B/A rośnie od H-2 do He-4 → fuzja D+T wydziela energię (Q>0). |
0,000 MeV/n < 0,553 MeV/n < 5,473 MeV/n | rosnąca kolejność |
Wartości referencyjne obejmują dwie klasy reakcji: rozszczepienie ciężkiego jądra i fuzję lekkich jąder.
| Benchmark | Model | Referencja | Błąd | Ocena |
|---|---|---|---|---|
| Rozszczepienie U-236 do Ba-141/Kr-92 + 3n Kanał fragmentów i energia wzbudzenia powodują naturalnie szeroki przedział; rząd 170-200 MeV jest kluczowy. |
166.732 MeV | 173 MeV | -3.623% | ✓ doskonały (≤5%) |
| Fuzja D+T → He-4+n Benchmark reakcji termojądrowej o dobrze znanej energii Q. |
17.5893 MeV | 17.6 MeV | -0.061% | ✓ doskonały (≤5%) |
| Fuzja D+D → He-3+n Kontrola drugiego kanału lekkiej fuzji z energii wiązania. |
3.26891 MeV | 3.27 MeV | -0.033% | ✓ doskonały (≤5%) |
| Spójność ręcznego bilansu z fissionQValue() Ten punkt wykrywałby rozjazd między pomocniczą metodą a ręcznym bilansem energii wiązania. |
166.732 MeV | 166.732 MeV | +0.000% | ✓ doskonały (≤5%) |
Sprawdzone: Q(U-236 fisja)≈173 MeV, Q(D+T→He-4+n)≈17.6 MeV, Q(D+D→He-3+n)≈3.27 MeV, spójność metod, zachowanie Z i A.
Dane źródłowe i granice precyzji
Masy, Q-wartości i energie separacji
Warstwa danych jest gotowa do pracy źródłowej: AME2020 pozostaje bazą mas, NUBASE2020 wnosi izomery, spin/parity i półokresy, a osobne bazy AME2020 reaction/covariance pozwalają dodać niepewności i gotowe energie reakcji tam, gdzie parser rozpoznaje znaczenie kolumn.
Efekt wdrożenia: większa precyzja niepewności i lepsza obsługa izomerów, bez automatycznego mieszania kodów AME z formatem ORIP/TORI.
Audyt modelu: Bilans Q reakcji
Kalkulator liczy energię reakcji z sumy energii wiązania reaktantów i produktów, używając AME2020 tam, gdzie dane są dostępne, oraz SEMF jako fallbacku. Sprawdza też bilans Z i A.
Najważniejsze uproszczenia
- Nie liczy przekroju czynnego ani prawdopodobieństwa zajścia reakcji.
- Nie liczy kinematyki reakcji, energii progowej w układzie laboratoryjnym ani podziału energii między produkty.
- Dla brakujących mas wynik z SEMF jest tylko przybliżeniem.
Co można liczyć dokładniej
- Dodać progi reakcji w układzie laboratoryjnym dla pocisku o zadanej masie.
- Dodać popularne presety reakcji neutronowych, alfa i rozszczepienia.
- Pokazywać różnicę między AME2020 i SEMF jako błąd modelu kroplowego.