Nötron yakalama - Neutron capture

Termal nötron yakalama kesit değerlerini gösteren çekirdeklerin tablosu

Nötron yakalama a, nükleer reaksiyon bir ettiği atom çekirdeği ve bir ya da daha fazla nötron daha ağır bir çekirdek oluşturmak için çarpışır ve birleştirme. Nötronların elektrik yükü olmadığı için, elektrostatik olarak itilen pozitif yüklü protonlardan daha kolay bir çekirdeğe girebilirler .

Nötron yakalama , ağır elementlerin kozmik nükleosentezinde önemli bir rol oynar . Yıldızlarda bu iki şekilde ilerleyebilir: hızlı bir süreç ( r-süreci ) veya yavaş bir süreç ( s-süreci ). Çekirdekleri kütleleri 56 daha büyük oluşturulamayan ile termonükleer reaksiyonları (örneğin, ile nükleer füzyon ), fakat nötron yakalanması ile oluşturulabilir. Protonlar üzerindeki nötron yakalama, güneş patlamalarında tahmin edilen ve yaygın olarak gözlemlenen 2,223 MeV'de bir çizgi verir .

Küçük nötron akısında nötron yakalama

Çürüme düzeni arasında ¹⁹⁸ Au

Küçük nötron akışında , bir nükleer reaktörde olduğu gibi, bir çekirdek tarafından tek bir nötron yakalanır. Örneğin, doğal altın ( ¹⁹⁷ Au) nötronlar (n) tarafından ışınlandığında, ¹⁹⁸ Au izotopu oldukça uyarılmış bir durumda oluşur ve gama ışınlarının (γ) yayılmasıyla ¹⁹⁸ Au'nun temel durumuna hızla bozulur . Bu süreçte kütle sayısı bir artar. Bu, ¹⁹⁷ Au + n → ¹⁹⁸ Au + γ biçiminde veya kısaca ¹⁹⁷ Au (n, γ) ¹⁹⁸ Au biçiminde bir formül olarak yazılmıştır . Eğer ısı nötronlar kullanılır, yöntem sırasında termik yakalama olarak adlandırılır.

İzotop ¹⁹⁸ Au, cıva izotopu ¹⁹⁸ Hg'ye bozunan bir beta yayıcıdır . Bu süreçte atom numarası bir artar.

Yüksek nötron akısında nötron yakalama

R-işlem nötron akı yoğunluğu çok yüksek atom çekirdeği nötron yakalamalar arasındaki beta emisyonu yoluyla çürümeye vakti yok olduğunu ise yıldızlarda olur. Atom numarası (yani element) aynı kalırken kütle numarası büyük miktarda artar. Ayrıca nötron yakalama artık mümkün olduğunda, yüksek oranda dengesiz çekirdekler çok P ile çürümeye ^- zayıflar , beta-kararlı yüksek numaralı elemanların izotopları.

Kesiti yakala

Bir kimyasal elementin bir izotopunun absorpsiyon nötron kesiti , bu izotopun bir atomunun absorpsiyona sunduğu etkili enine kesit alanıdır ve nötron yakalama olasılığının bir ölçüsüdür. Genellikle ahırlarda ölçülür .

Soğurma kesiti genellikle nötron enerjisine oldukça bağımlıdır . Genel olarak, emilme olasılığı, nötronun çekirdeğin yakınında olduğu zamanla orantılıdır. Çekirdeğin çevresinde harcanan zaman, nötron ve çekirdek arasındaki bağıl hız ile ters orantılıdır. Diğer daha spesifik konular bu genel ilkeyi değiştirir. En çok belirtilen ölçümlerden ikisi, termal nötron absorpsiyonu için enine kesit ve genellikle termal aralığın üzerinde olan, belirli bir nüklide özgü belirli nötron enerjilerinde absorpsiyon zirvelerinin katkısını dikkate alan , ancak nötron moderasyonu nötronun yavaşlatmasıyla karşılaşılan rezonans integralidir. orijinal bir yüksek enerjiden.

Çekirdeğin termal enerjisinin de bir etkisi vardır; sıcaklıklar yükseldikçe, Doppler genişlemesi bir rezonans zirvesini yakalama şansını artırır. Özellikle, uranyum- 238'in nötronları daha yüksek sıcaklıklarda absorbe etme (ve bunu fisyon yapmadan yapma) yeteneğindeki artış, nükleer reaktörleri kontrol altında tutmaya yardımcı olan negatif bir geri bildirim mekanizmasıdır.

Termokimyasal önemi

Nötron yakalama, kimyasal elementlerin izotoplarının oluşumunda rol oynar. Nötron yakalama enerjisi, böylece , izotopların standart oluşum entalpisine müdahale eder .

Kullanımlar

Nötron aktivasyon analizi , malzemelerin kimyasal bileşimini uzaktan tespit etmek için kullanılabilir. Bunun nedeni, farklı elementlerin nötronları emdiklerinde farklı karakteristik radyasyon yaymalarıdır. Bu, maden arama ve güvenlikle ilgili birçok alanda yararlı olmasını sağlar.

Nötron emiciler

Borun nötron kesiti (üst eğri ¹⁰ B için ve alt eğri ¹¹ B içindir)

Mühendislikte en önemli nötron emici, nükleer reaktör kontrol çubuklarında bor karbür olarak veya basınçlı su reaktörlerinde soğutucu su katkısı olarak borik asit olarak kullanılan ¹⁰ B'dir . Nükleer reaktörlerde kullanılan diğer nötron emiciler ksenon , kadmiyum , hafniyum , gadolinyum , kobalt , samaryum , titanyum , disprosyum , erbiyum , öropyum , molibden ve iterbiyumdur . Bunların hepsi doğada, bazıları mükemmel nötron emiciler olan çeşitli izotopların karışımları olarak bulunur. Molibden borür, hafniyum diborür , titanyum diborür , disprosyum titanat ve gadolinyum titanat gibi bileşiklerde oluşabilirler .

Hafniyum, nötronları istekle emer ve reaktör kontrol çubuklarında kullanılabilir . Bununla birlikte, aynı dış elektron kabuğu konfigürasyonunu paylaşan ve dolayısıyla benzer kimyasal özelliklere sahip olan zirkonyum ile aynı cevherlerde bulunur . Nükleer özellikleri son derece farklıdır: hafniyum nötronları zirkonyumdan 600 kat daha iyi emer. Nötronlara karşı esasen şeffaf olan ikincisi, yakıt çubuklarının metalik kaplaması dahil olmak üzere dahili reaktör parçaları için değerlidir . Bu elementleri ilgili uygulamalarda kullanmak için, zirkonyum doğal olarak birlikte oluşan hafniyumdan ayrılmalıdır. Bu, iyon değişim reçineleri ile ekonomik olarak gerçekleştirilebilir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

XSP, bir çevrimiçi nötron enine kesit plotterini yerleştir
Termal Nötron Yakalama Verileri
Uluslararası Atom Enerjisi Ajansında Termal Nötron Kesitleri

Languages

In other projects