Медленные нейтроны

Тепловые нейтроны — свободные нейтроны, кинетическая энергия которых близка к средней энергии теплового движения молекул газа при комнатной температуре (примерно 0,025 эВ).

Общая информация

Быстрые нейтроны, образующиеся, например при ядерной реакции деления, после нескольких столкновений с ядрами вещества теряют свою кинетическую энергию и становятся тепловыми. Сечение поглощения теплового нейтрона ядром ²³⁵U с последующим делением существенно выше по сравнению с сечением деления быстрыми нейтронами. Поэтому, в ядерных реакторах часто используют замедлитель нейтронов для того, чтобы можно было использовать топливо с меньшей концентрацией делящегося вещества.

Применение медленных нейтронов для расщепления ядер

22 октября 1934 года группа итальянских физиков-атомщиков, возглавляемая Энрико Ферми, обнаружила, что ядра атомов захватывают нейтроны в сотни раз эффективнее, если предварительно между мишенью и источником этих нейтронов разместить парафин или массу воды (очень удачно, что в институте в Риме был бассейн с золотыми рыбками). Ферми быстро придумал простое объяснение этому явлению: быстрые нейтроны, сталкиваясь со значительным количеством нуклонов, замедляются, а медленный нейтрон, в отличие от слишком быстрого, может "спокойно" подойти к ядру и быть захваченным ядром с помощью сильного взаимодействия. В результате осуществлялась следующая реакция получения искусственных изотопов: ядро с зарядом Z и массовым числом N, захватив нейтрон превращалось в изотоп с массовым числом N+1. В силу нестабильности данного изотопа нейтрон распадается с образованием протона, электрона и антинейтрино. В результате получается элемент с зарядом ядра Z+1 и массовым числом N+1

Это выглядело очень необычным – ядро привыкли считать чем-то невероятно прочным, и, согласно здравому смыслу, чтобы его изменить необходимо повлиять на него чего-то очень энергичным, очень быстрым – например быстрой альфа-частицей или быстрым протоном. И ускорители были изобретены для той же цели – получить как можно более быстрые частицы для как можно более мощного воздействия на атомы. А для нейтрона все оказалось ровным счетом наоборот – чем медленнее он двигался, тем с большей легкостью возникали реакции превращения элементов. Именно это открытие проложило дорогу к созданию ядерного реактора.

См. также

• Реактор на тепловых нейтронах
• Холодные нейтроны

Ссылки

• Словарь терминов атомной энергетики

Литература

• Пономарев Л.И. "Под знаком кванта" "Наука" 1989