Interacțiunea dintre neutroni cu substanța
Proprietățile de neutroni de energii diferite. Trecând prin neutronii substanță provoacă reacții nucleare și diverse împrăștiate prin elastic nucleele. Intensitatea acestor procese microscopice determină în final toate proprietățile macroscopice ale neutronilor care trec prin substanță, cum ar fi retard, difuzie, absorbția și t. D. Deoarece neutronul are sarcina electrica la zero, practic nu interacționează cu electronii atomice ale membranelor. Prin urmare, caracteristicile atomice ale mediului nu joacă nici un rol în răspândirea de neutroni în materie. Acesta este doar un proces nuclear.
Secțiunile transversale ale reacțiilor nucleare diverse neutroni depinde de energia de neutroni, foarte neregulate și variază de la un nucleu la altul atunci când schimbarea sau Z. O secțiune transversală a interacțiunilor neutroni cu nuclee cresc in medie, prin lege „1 / v“ cu descreșterea energiei de neutroni. Conform acestei proprietăți, neutronii sunt împărțite în două grupe - neutroni lente și rapide. Granița dintre aceste grupuri nu este definită strict. Acesta se află în 1000 eV.
Neutronii sunt clasificate în funcție de energie.
Lent. energie <1 эВ, Резонансные. 1 эВ ÷ 10 кэВ, Промежуточные. 10 кэВ ÷ 1 МэВ, Быстрые. 1 МэВ ÷ 100 МэВ, Релятивистские.> 100 MeV.
neutronii lenți sunt de obicei împărțite în căldură și frig, la rândul său.
neutronilor termici sunt în echilibru termic cu atomii mediului. Energia lor medie - sutimi de un electron volt. Frecvent, energia caracteristică neutronului termic indică cantitatea de 0,025 eV este obținută din relația
unde k - constanta Boltzmann, pentru temperatura absolută corespunzătoare termic de neutroni de energie obținută valoarea T = 0. 300 adică temperatura camerei. Astfel, energia Etepl corespunde neutronii de viteză mai probabile, care sunt în echilibru termic cu mediul ambiant, la temperatura camerei.
Rețineți că viteza de neutroni lente este foarte relativă. Chiar și cu energia neutronului
0,025 eV are o viteză de 2 km / sec.
Chemat neutroni reci cu energii mai mici de 0.025 eV:
Jehol <0.025 эВ.
In neutronii rece foarte puternic manifestat proprietăți de undă, așa cum lungimea neutronului rece lungime de undă distanțe mult mai interatomice.
Neutronii cu energii de la ≈ 1 eV până la 10 keV numită rezonanță. pentru că în acest domeniu pentru nuclee medii si grele secțiune totală a neutronilor este mare și dependența acesteia de energie este o grosime de rezonante Palisade.
Neutronii cu energii de la 10 keV până la 1 MeV numite intermediari. includ adesea neutronii intermediare și rezonanță. În acest interval de energie rezonanțele individuale îmbinare (cu excepția nuclee ușoare) și secțiunea o scădere medie cu creșterea energiei.
Prin neutroni rapizi cu energii includ de la 1 la 100 MeV.
Neutronii cu energii mai mari de 100 MeV denumite relativist.
Tabelul 5 prezintă energia și ordinele de mărime ale secțiunilor transversale ale diferitelor reacții nucleare induse de neutroni.
difuzie de neutroni. Incetinita neutroni termici de energie difuze, răspândirea în materialul în toate direcțiile de la sursa. Acest proces este descris aproximativ de ecuația de difuzie de obicei, cu luarea în considerare obligatoriu absorbția, care este intotdeauna mare pentru neutroni termici. Caracteristica principală a mediului, care descrie procesul de difuzie este lungimea de difuzie L, definită prin relația
în cazul în care - distanța medie pătrată, la care un neutron termic merge în substanța de la locul de naștere preluărilor. Lungimea de difuzie este aproximativ aceeași ordine ca și lungimea τ decelerare 1/2. Aceste două cantități determină distanța de la sursa, care va fi o cantitate apreciabilă de neutroni termici.
Tabel. 6 prezintă valorile L și τ pentru cele mai comune relantizori. Acest tabel arată că τ apă normală 1/2> L, ceea ce indică absorbția puternică. În apa grea, din contra, τ 1/2 >> L. Prin urmare, acesta este cel mai bun moderator.
Cantitatea L nu depinde numai de difuzie în sine, ci și asupra proprietăților absorbante ale mediului. Prin urmare, L nu este complet caracterizat prin procesul de difuzie. O caracteristică suplimentară de difuzie independentă este timpul mediu de viață d difuzabila neutroni.
neutroni albedo. O caracteristică interesantă a neutronilor este capacitatea lor de a reflecta asupra diferitelor substanțe. Aceasta nu este o reflectare a coerente și difuze. Mecanismul său este după cum urmează. Un neutron care intră în mediul înconjurător, se confruntă cu coliziuni aleatoare cu nuclee, și după o serie de ciocniri ar putea zbura înapoi. Probabilitatea unei astfel de plecare este cunoscut sub numele de albedo de neutroni pentru mediu. Evident, albedoul este cu atât mai mare secțiune transversală mai mare de împrăștiere și secțiunea inferioară a absorbției de neutroni de nuclee ale mediului. reflectoare bune reflectă o scădere de 90% în acești neutroni, adică, au un albedo de până la 0,9. în special, la albedo normală a apei este de 0,8. Nu este surprinzător, prin urmare, că reflectoarele neutronice sunt utilizate pe scară largă în reactoare nucleare și alte facilități neutronice. Posibilitatea de reflectare a neutronilor este explicată după cum urmează. Introdus în reflectorul de neutroni la fiecare coliziune cu un nucleu pot fi împrăștiate în orice direcție. În cazul în care suprafața neutronului împrăștiate înapoi, zboară înapoi, și anume Acesta a reflectat. În cazul în care neutronul este împrăștiată într-o direcție diferită, se poate împrăștia, astfel încât se retrage din mediu în timpul coliziunilor ulterioare. Același proces duce la faptul că concentrația de neutroni scade brusc în apropierea limita mediul în care acestea sunt produse, deoarece probabilitatea ca un neutron să plece în mare.