Wychwyt neutronu ? reakcja j?drowa , w ktorej j?dro atomowe przył?cza neutron lub neutrony i formuje si? nowe ci??sze j?dro. Z powodu braku ładunku elektrycznego neutrony mog? wnika? do j?dra atomowego o wiele łatwiej ni? dodatnio naładowane protony , ktore s? odpychane elektrostatycznie .

Wychwyt neutronu odgrywa wa?n? rol? w procesie kosmicznej nukleosyntezy ci??kich pierwiastkow. W gwiazdach mo?e zachodzi? na dwa sposoby: jako proces szybki ( proces r ) lub powolny ( proces s ). J?dra atomowe o liczbach masowych wi?kszych od 56 nie mog? by? uformowane poprzez reakcje termoj?drowe (np. przez fuzj? j?drow? ), lecz mog? by? tworzone wła?nie przez wychwyt neutronu.

Wychwyt neutronu przy małym strumieniu neutronow [ edytuj | edytuj kod ]

W przypadku relatywnie małego strumienia neutronow , jaki wyst?puje np. w reaktorze j?drowym , j?dro atomowe wychwytuje pojedynczy neutron. Dla przykładu naturalne złoto ( izotop ¹⁹⁷ Au), poddane działaniu strumienia neutronow i wychwycie jednego z nich, tworzy izotop ¹⁹⁸ Au w wysokowzbudzonym stanie energetycznym. Dalej nast?puje szybkie przej?cie do stanu podstawowego ¹⁹⁸ Au poprzez emisj? nadwy?ki energii w formie kwantu promieniowania gamma . W tym procesie liczba masowa (liczba nukleonow w j?drze - suma liczby protonow i neutronow) zwi?ksza si? o 1. W notacji reakcji j?drowych przedstawia si? to zwartym zapisem ¹⁹⁷ Au(n,γ) ¹⁹⁸ Au. Je?li pochłaniany jest neutron termiczny , wychwyt rownie? nazywany jest termicznym.

Izotop ¹⁹⁸ Au jest beta-emiterem rozpadaj?cym si? na izotop rt?ci ¹⁹⁸ Hg. W procesie tym liczba atomowa (liczba protonow w j?drze) wzrasta o 1.

Opisany wy?ej proces s zachodzi rownie? we wn?trzach gwiazd.

Wychwyt neutronu przy du?ym strumieniu neutronow [ edytuj | edytuj kod ]

Wewn?trz gwiazd zachodzi rownie? Proces r , o ile strumie? neutronow jest na tyle wysoki, ?e j?dro atomowe po wchłoni?ciu jednego neutronu nie zd??y rozpa?? si? (przez rozpad beta) przed kolejnym wychwytem neutronu. Tym samym nast?puje wiele pojedynczych aktow absorpcji i liczba masowa wzrasta znacznie przy stałej liczbie atomowej (tj. bez zmiany rodzaju pierwiastka). Dopiero po?niej, kiedy kolejne powstałe j?dro jest wystarczaj?co krotko?yciowe, wysoce niestabilne j?dro z du?ym nadmiarem neutronow rozpada si? poprzez wiele przemian β ^- do bardziej stabilnego j?dra atomowego o wysokiej liczbie atomowej.

Przekroj czynny na wychwyt [ edytuj | edytuj kod ]

Mikroskopowy przekroj czynny na absorpcj? neutronu przez j?dro mo?e by? pogl?dowo interpretowane jako efektywne pole poprzecznego przekroju j?dra atomowego jakie "widzi" neutron, a ?ci?lej ? jest miar? prawdopodobie?stwa absorpcji neutronu przez j?dro. Przekroj ten wyra?any jest w jednostkach pola powierzchni. Ze wzgl?du na bardzo małe warto?ci przekrojow czynnych w jednostkach podstawowych układu SI, najcz??ciej podaje si? je w barnach b; 1 b = 10 ^?28 m ² .

Przekroj czynny na wychwyt neutronu jest silnie zale?ny od energii neutronu. Dwa najcz??ciej stosowane parametry uwzgl?dniaj?ce t? zale?no??, to: przekroj czynny na absorpcj? neutronu termicznego oraz całka rezonansowa, ktora uwzgl?dnia wkład rezonansowych pikow absorpcji w pewnym zakresie energii, specyficznym dla danego nuklidu , zazwyczaj powy?ej zakresu termicznego, obejmuj?cym zakres energii neutronow spowalnianych od pocz?tkowej wysokiej energii.

Energia termiczna j?dra-tarczy dla neutronu rownie? ma znaczenie; ze wzrostem temperatury poszerzenie dopplerowskie zwi?ksza szans? wychwytu w piku rezonansowym. W szczegolno?ci zwi?kszenie mo?liwo?ci wychwytu neutronu przez uran -238 w wy?szych temperaturach (bez nast?puj?cego po nim rozszczepienia ) stanowi mechanizm ujemnego sprz??enia zwrotnego , ktory pomaga utrzymywa? reaktor j?drowy pod kontrol?.

Zastosowanie [ edytuj | edytuj kod ]

Nieniszcz?ca neutronowa analiza aktywacyjna jest u?ywana do badania składu chemicznego materiałow. Wykorzystywane jest w niej emitowanie ro?nego rodzaju charakterystycznego promieniowania po absorpcji neutronu przez ro?ne pierwiastki. Czyni to z tej metody analizy składu chemicznego bardzo u?yteczne narz?dzie w wielu dziedzinach, jak np. poszukiwaniu zło?.

Pochłaniacze neutronow [ edytuj | edytuj kod ]

Najbardziej odpowiednimi pochłaniaczami neutronow s? promieniotworcze izotopy pierwiastkow, ktore staj? si? stabilne po pochłoni?ciu neutronu. Przykładem takiego nuklidu jest ksenon -135 ( czas połowicznego zaniku ok. 9,1 h), ktory po absorpcji neutronu przechodzi w stabilny izotop ksenonu-136. Ksenon-135 tworzy si? w reaktorze j?drowym podczas rozszczepienia j?dra uranu , tak 233 jak i 235 lub plutonu -239, ktorej bezpo?rednim produktem jest jod -135. Ten izotop jodu ulega w krotkim czasie rozpadowi beta produkuj?c ksenon-135. W prawidłowo działaj?cym reaktorze niekontrolowana obecno?? substancji pochłaniaj?cej neutrony, a wi?c hamuj?cej przebieg reakcji ła?cuchowej, jest niepo??dana. Z racji szkodliwo?ci zjawisko to, w przypadku ksenonu-135, nazwane jest zatruciem ksenonowym . Nierozpoznane było przyczyn? bł?dnych i niebezpiecznych decyzji operatorow reaktora podczas katastrofy czarnobylskiej .

Samar -149, ktory rownie? powstaje podczas reakcji rozszczepienia j?dra atomowego w reaktorze, jest tak?e bardzo efektywnym pochłaniaczem neutronow. Posiada relatywnie długi czas połowicznego zaniku, przez co istnieje nieprzerwanie (bez rozpadu) w paliwie j?drowym, dopoki nie pochłonie neutronu, staj?c si? stabilnym izotopem samaru-150. Analogicznie do przypadku ksenonu, u?ywa si? terminu: zatrucie samarem reaktora j?drowego.

Innymi wa?nymi pochłaniaczami neutronow s? substancje u?ywane w reaktorach j?drowych do budowy pr?tow kontrolnych . S? to metale: kadm , hafn i czasem inne metale ziem rzadkich , gadolin . Zazwyczaj składaj? si? z mieszaniny ro?nych izotopow, z ktorych niektore s? wy?mienitymi absorbentami neutronow: gadolin-157 wykazuje przekroj czynny na absorpcj? neutronu termicznego rz?du 160 000 b.

Ciekawym przypadkiem jest hafn , przedostatni odkryty pierwiastek stabilny. Hafn, pomimo prawie dwukrotnie wi?kszej liczby atomowej, posiada konfiguracj? elektronow? czyni?c? go praktycznie identycznym pod wzgl?dem chemicznym z cyrkonem, pierwiastkiem le??cym dokładnie nad hafnem w układzie okresowym . W zwi?zku z tym, te dwa pierwiastki wyst?puj? zawsze w tych samych rudach, w alwicie - odmianie minerału cyrkonu zawieraj?cego do 16% hafnu. Jednak ich własno?ci j?drowe, w przeciwie?stwie do chemicznych, s? diametralnie odmienne. Hafn silnie absorbuje neutrony, przez co znajduje zastosowanie w konstrukcji pr?tow kontrolnych w reaktorach j?drowych, podczas gdy naturalny cyrkon jest praktycznie przezroczysty dla neutronow. Dzi?ki temu cyrkon przy konstruowaniu reaktorow jest bardzo po??danym materiałem, ktory nie ma wpływu na strumie? neutronow, np. do budowy metalowych obudow (koszulek) pr?tow paliwowych (zawieraj?cych paliwo j?drowe).

Dlatego istotne jest dokładne rozdzielenie cyrkonu i hafnu wyst?puj?cych naturalnie razem. Jest to ekonomicznie opłacalne jedynie przy u?yciu techniki wymiany jonowej . Podobnie jonowymienne ?ywice s? u?ywane w przerobce wypalonego paliwa j?drowego w celu rozdzielenia uranu i plutonu (czasami rownie? toru ).

Pozostałymi znacz?cymi absorbentami neutronow s? hel -3, staj?cy si? trytem , ci??kim izotopem wodoru i bor -10, ktory rozpada si? na lit -7 cz?stk? alfa .

Zobacz te? [ edytuj | edytuj kod ]

• rozpad beta
• Emisja neutronu
• przemiana promieniotworcza
• proces p
• proces s

Linki zewn?trzne [ edytuj | edytuj kod ]

• Thermal Neutron Capture Data . ie.lbl.gov. [zarchiwizowane z tego adresu (2006-05-26)].