stringtranslate.com

Нейтронная эмиссия

Эмиссия нейтронов — это режим радиоактивного распада , при котором один или несколько нейтронов выбрасываются из ядра . Это происходит в наиболее нейтронно-богатых/протонно-дефицитных нуклидах , а также в возбужденных состояниях других нуклидов, например, при испускании фотонейтронов и испускании бета-замедленных нейтронов. Поскольку в этом процессе теряется только нейтрон, число протонов остается неизменным, и атом становится не атомом другого элемента, а другим изотопом того же элемента.

Нейтроны также образуются при спонтанном и вынужденном делении некоторых тяжелых нуклидов.

Спонтанное излучение нейтронов

Вследствие принципа Паули ядра с избытком протонов или нейтронов имеют более высокую среднюю энергию на нуклон. Ядра с достаточным избытком нейтронов обладают большей энергией, чем комбинация свободного нейтрона и ядра с одним нейтроном меньше, и поэтому могут распадаться путем испускания нейтронов. Ядра, которые могут распадаться в результате этого процесса, описываются как лежащие за пределами линии капель нейтронов .

Двумя примерами изотопов, испускающих нейтроны, являются бериллий-13 (распадающийся до бериллия-12 со средней продолжительностью жизни2,7 × 10-21 с  ) и гелий-5 ( гелий -4 ,7 × 10 −22  с ). [1]

В таблицах режимов ядерного распада нейтронное излучение обычно обозначается аббревиатурой n .

Двойная эмиссия нейтронов

Некоторые изотопы, богатые нейтронами, распадаются с испусканием двух или более нейтронов. Например, водород-5 и гелий-10 распадаются с испусканием двух нейтронов, водород-6 с испусканием 3 или 4 нейтронов, а водород-7 с испусканием 4 нейтронов.

Фотонейтронная эмиссия

Некоторые нуклиды можно заставить выбросить нейтрон с помощью гамма-излучения . Одним из таких нуклидов является 9 Be ; его фотораспад имеет важное значение для ядерной астрофизики, поскольку он связан с обилием бериллия и последствиями нестабильности 8 Be . Это также делает этот изотоп полезным в качестве источника нейтронов в ядерных реакторах. [2] Другой нуклид, 181 Ta , также известен как легко способный к фотораспаду; этот процесс, как полагают, ответственен за создание 180m Ta , единственного первичного ядерного изомера и самого редкого первичного нуклида . [3]

Бета-замедленная эмиссия нейтронов

Эмиссия нейтронов обычно происходит из ядер, находящихся в возбужденном состоянии, таких как возбужденный 17 O*, образующийся в результате бета-распада 17 N. Сам процесс эмиссии нейтронов контролируется ядерными силами и поэтому является чрезвычайно быстрым, иногда его называют «почти мгновенно». Этот процесс позволяет нестабильным атомам стать более стабильными. Выброс нейтрона может быть продуктом движения многих нуклонов, но в конечном итоге он опосредован отталкивающим действием ядерной силы, существующей на чрезвычайно малых расстояниях между нуклонами.

Запаздывающие нейтроны в управлении реактором

Большая часть эмиссии нейтронов за пределами производства мгновенных нейтронов, связанного с делением (индуцированным или спонтанным), происходит из-за нейтронно-тяжелых изотопов, образующихся в виде продуктов деления . Эти нейтроны иногда испускаются с задержкой, поэтому их называют запаздывающими нейтронами , но фактическая задержка в их производстве представляет собой задержку в ожидании бета-распада продуктов деления с образованием ядерных предшественников в возбужденном состоянии, которые немедленно подвергаются мгновенному испусканию нейтронов. Таким образом, задержка эмиссии нейтронов связана не с процессом производства нейтронов, а скорее с их бета-распадом-предшественником, который контролируется слабым взаимодействием и, следовательно, требует гораздо большего времени. Период полураспада бета-распада предшественников радиоизотопов-эмиттеров запаздывающих нейтронов обычно составляет от долей секунды до десятков секунд.

Тем не менее, запаздывающие нейтроны, испускаемые продуктами деления , богатыми нейтронами , помогают контролировать ядерные реакторы , заставляя изменение реактивности гораздо медленнее, чем если бы оно контролировалось только быстрыми нейтронами. Около 0,65% нейтронов высвобождаются в цепной ядерной реакции замедленным образом за счет механизма эмиссии нейтронов, и именно эта доля нейтронов позволяет управлять ядерным реактором в масштабах времени человеческой реакции, не переходя к быстрое критическое состояние и неконтролируемый расплав.

Эмиссия нейтронов при делении

Вынужденное деление

Синонимом такого излучения нейтронов является производство « мгновенных нейтронов », тот тип, который, как известно, происходит одновременно с индуцированным ядерным делением . Вынужденное деление происходит только тогда, когда ядро ​​бомбардируется нейтронами, гамма-лучами или другими носителями энергии. Многие тяжелые изотопы, особенно калифорний-252 , также испускают быстрые нейтроны среди продуктов аналогичного процесса спонтанного радиоактивного распада — спонтанного деления .

Спонтанное деление

Спонтанное деление происходит, когда ядро ​​распадается на два (иногда три ) меньших ядра и обычно на один или несколько нейтронов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Нейтронная эмиссия» (веб-страница) . Проверено 30 октября 2014 г.
  2. ^ Одсурен, М.; Като, К.; Кикучи, Ю.; Айкава, М.; Мио, Т. (2014). «Резонансная задача низколежащего резонансного состояния в системе 9Be» (PDF) . Физический журнал: серия конференций . 569 (1): 012072. Бибкод : 2014JPhCS.569a2072O. дои : 10.1088/1742-6596/569/1/012072 .
  3. ^ Утсономия, Х.; Акимунэ, Х.; Гоко, С.; Ямагата, Т.; Охта, М.; Огаки, Х.; Тоёкава, Х.; Сумиёси, К.; Луи, Ю.-В. (2002). «Фотонейтронные сечения для ядерной астрофизики». Журнал ядерной науки и технологий . Приложение 2: 542–545. дои : 10.1080/00223131.2002.10875158. S2CID  124167982.

Внешние ссылки