Нейтронный поток

Поток нейтронов — скалярная величина, используемая в ядерной физике и физике ядерных реакторов . Это общее расстояние, пройденное всеми свободными нейтронами за единицу времени и объема. Эквивалентно, его можно определить как количество нейтронов, проходящих через небольшую сферу радиуса $R$ за интервал времени, разделенный максимальным сечением сферы ( площадью большого диска , $\pi R^{2}$) и по продолжительности временного интервала. Размерность равна нейтронного потока ${\mathsf {L}}^{-2}{\mathsf {T}}^{-1}$ и обычная единица измерения - см ⁻² с ⁻¹ (обратный квадратный сантиметр , умноженный на обратную секунду ).

Флюенс нейтронов определяется как поток нейтронов , интегрированный за определенный период времени. Значит, его размерность ${\mathsf {L}}^{-2}$ и его обычная единица - см ⁻² (обратный квадратный сантиметр). Вместо см используется более старый термин. ⁻² было «нвт» (нейтроны, скорость, время).

Естественный поток нейтронов

Поток нейтронов в ветви гигантов асимптотических звездах и в сверхновых ответственен за большую часть естественного нуклеосинтеза, производящего элементы тяжелее железа . В звездах сравнительно небольшой поток нейтронов, порядка 10 ⁵ до 10 ¹¹ см ⁻² с ⁻¹ , что приводит к нуклеосинтезу по s-процессу (процессу медленного захвата нейтронов). Напротив, после коллапса ядра сверхновой наблюдается чрезвычайно высокий поток нейтронов, порядка 10 ³² см ⁻² с ⁻¹ , в результате происходит нуклеосинтез посредством r-процесса (процесс быстрого захвата нейтронов).

Поток нейтронов в земной атмосфере, по-видимому, от гроз, может достигать уровней 3·10 ⁻² до 9·10 ⁺¹ см ⁻² с ⁻¹ . Однако последние результаты (признано недействительным первоначальными исследователями ), полученные с помощью неэкранированных сцинтилляционных детекторов нейтронов, показывают уменьшение потока нейтронов во время грозы. Недавние исследования, по-видимому, подтверждают, что молнии порождают 10 ¹³ –10 ¹⁵ нейтронов на разряд в результате фотоядерных процессов .

поток

Дополнительная информация: Нейтронное излучение.

Искусственный нейтронный поток относится к нейтронному потоку, который создается человеком либо в виде побочных продуктов производства оружия или ядерной энергии, либо для конкретного применения, например, из исследовательского реактора, или в результате расщепления . Поток нейтронов часто используется для инициирования деления нестабильных крупных ядер. Дополнительные нейтроны могут привести к тому, что ядро ​​станет нестабильным, вызывая его распад (расщепление) с образованием более стабильных продуктов. Этот эффект важен в реакторах деления и ядерном оружии .

В реакторе ядерного деления поток нейтронов является основной величиной, измеряемой для управления реакцией внутри. Форма потока — это термин, применяемый к плотности или относительной силе потока при его движении вокруг реактора. Обычно самый сильный нейтронный поток возникает в середине активной зоны реактора, уменьшаясь к краям. Чем выше поток нейтронов, тем больше вероятность возникновения ядерной реакции, поскольку больше нейтронов проходит через площадь в единицу времени.

стенке корпуса

Корпус реактора типичной атомной электростанции ( PWR ) выдерживает за 40 лет (32 полных реакторных года) эксплуатации примерно 6,5×10 ¹⁹ см ⁻² ( E > 1 МэВ ) флюенса нейтронов. Нейтронный поток вызывает нейтронное охрупчивание корпусов реакторов .

См. также

• Нейтронное излучение
• Нейтронный транспорт