Войти
Карта нуклидов, показывающая тепловые нейтроны значения сечения захвата Захват нейтрона - это ядерная реакция, в которой атомное ядро и один или несколько нейтронов сталкиваются и сливаются, образуя более тяжелое ядро. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они могут проникнуть в ядро легче, чем положительно заряженные протоны, которые отталкиваются электростатически.
Захват нейтронов играет важную роль в космическом нуклеосинтезе тяжелых элементов. В звездах он может протекать двумя способами: как быстрый (r-процесс ) или как медленный процесс (s-процесс ). Ядра с массой более 56 не могут быть образованы в результате термоядерных реакций (т.е. в результате ядерного синтеза ), но могут быть образованы путем захвата нейтронов.. Захват нейтронов протонами дает прогнозируемую линию при 2,223 МэВ и обычно наблюдаемую при солнечных вспышках.
Схема распада Au При небольшом потоке нейтронов, как в ядерном реакторе, отдельный нейтрон захватывается ядром. Например, когда природное золото (Au) облучается нейтронами (n), изотоп Au образуется в высоковозбужденном состоянии и быстро распадается до основного состояния Au под действием излучение гамма-лучей (γ). В этом процессе массовое число увеличивается на единицу. Это записывается в виде формулы в виде Au + n → Au + γ, или сокращенно Au (n, γ) Au. Если используются тепловые нейтроны, процесс называется тепловым захватом.
Изотоп Au - это бета-излучатель, который распадается на изотоп ртути Hg. В этом процессе атомный номер увеличивается на единицу.
r-процесс происходит внутри звезд, если плотность потока нейтронов настолько высока, что атомное ядро не успевает распасться через бета эмиссия между захватами нейтронов. Таким образом, массовое число возрастает на большую величину, в то время как атомный номер (то есть элемент) остается прежним. Когда дальнейший захват нейтронов становится невозможным, очень нестабильные ядра распадаются посредством множества β-распадов до бета-стабильных изотопов элементов с более высокими номерами.
Сечение поглощения нейтронов изотопа химического элемента - это эффективная площадь поперечного сечения, которую атом этого изотоп представляет собой поглощение и является мерой вероятности захвата нейтрона. Обычно его измеряют в сараях (b).
Сечение поглощения часто сильно зависит от энергии нейтронов. Как правило, вероятность поглощения пропорциональна времени, в течение которого нейтрон находится вблизи ядра. Время, проведенное рядом с ядром, обратно пропорционально относительной скорости между нейтроном и ядром. Другие, более конкретные вопросы изменяют этот общий принцип. Двумя наиболее часто задаваемыми мерами являются сечение поглощения тепловых нейтронов и резонансный интеграл, который учитывает вклад пиков поглощения при определенных энергиях нейтронов, характерных для конкретного нуклида, обычно выше тепловой диапазон, но встречается как замедление нейтрона, замедляет нейтрон с исходной высокой энергии.
Тепловая энергия ядра также имеет значение; при повышении температуры доплеровское уширение увеличивает вероятность обнаружения резонансного пика. В частности, повышение способности урана-238 поглощать нейтроны при более высоких температурах (и делать это без деления) является механизмом отрицательной обратной связи, который помогает держать ядерные реакторы под контролем..
Захват нейтронов участвует в образовании изотопов химических элементов. Вследствие этого энергия захвата нейтронов вмешивается в стандартную энтальпию образования изотопов.
Нейтронно-активационный анализ можно использовать для дистанционного определения химического состава материалов. Это связано с тем, что при поглощении нейтронов разные элементы испускают различное характеристическое излучение. Это делает его полезным во многих областях, связанных с разведкой полезных ископаемых и безопасностью.
Нейтронное сечение бора (верхняя кривая для B и нижняя кривая для B) Наиболее важным поглотителем нейтронов является B как B4C в управляющие стержни или борная кислота в качестве добавки к охлаждающей воде в PWR. Другими важными поглотителями нейтронов, которые используются в ядерных реакторах, являются ксенон, кадмий, гафний, гадолиний, кобальт, самарий, титан, диспрозий, эрбий, европий, молибден и иттербий ; все они обычно состоят из смесей различных изотопов, некоторые из которых являются отличными поглотителями нейтронов. Они также встречаются в таких комбинациях, как Mo 2B5, диборид гафния, диборид титана, титанат диспрозия и.
Гафний, один из последних открытых стабильных элементов, представляет собой интересный случай. Несмотря на то, что гафний является более тяжелым элементом, его электронная конфигурация делает его практически идентичным элементу цирконий, и они всегда находятся в одних и тех же рудах. Однако их ядерные свойства существенно различаются. Гафний жадно поглощает нейтроны (Hf поглощает в 600 раз больше, чем Zr), и его можно использовать в управляющих стержнях реактора , тогда как природный цирконий практически прозрачен для нейтронов. Таким образом, цирконий является очень желательным конструкционным материалом для внутренних частей реактора, включая металлическую оболочку топливных стержней, которые содержат либо уран, плутоний, либо смешанные оксиды двух элементов (МОКС-топливо ).
Следовательно, очень важно иметь возможность отделить цирконий от гафния в их природном сплаве . Это можно сделать недорого, только используя современные химические ионообменные смолы. Подобные смолы также используются при переработке стержней ядерного топлива, когда необходимо разделить уран и плутоний, а иногда и торий.
