Emise neutronů - Neutron emission
Nukleární fyzika |
---|
![]() |
Jádro · Nukleony (str, n ) · Jaderná hmota · Jaderná síla · Jaderná struktura · Jaderná reakce |
Jaderná stabilita |
Vysokoenergetické procesy |
Vědci Alvarez · Becquerel · Být · A. Bohr · N. Bohr · Chadwick · Cockcroft · Ir. Curie · Fr. Curie · Pi. Curie · Skłodowska-Curie · Davisson · Fermi · Hahn · Jensen · Lawrence · Mayer · Meitner · Oliphant · Oppenheimer · Proca · Purcell · Rabi · Rutherford · Soddy · Strassmann · Świątecki · Szilárd · Pokladník · Thomson · Walton · Vůdce |
Emise neutronů je režim radioaktivní rozpad ve kterém jeden nebo více neutrony jsou vyhozeny z a jádro. Vyskytuje se v nejvíce neutronově bohatém / protonově deficitním nuklidy, a také z excitovaných stavů jiných nuklidů jako v emise fotoneutronů a beta-zpožděná emise neutronů. Protože tímto procesem se ztratí pouze neutron, počet protony zůstane nezměněn a atom se nestane atomem jiného prvku, ale jiného izotop stejného prvku.
Neutrony se také vyrábějí v spontánní a indukované štěpení určitých těžkých nuklidů.
Spontánní emise neutronů
V důsledku Pauliho princip vyloučení, jádra s přebytkem protonů nebo neutronů mají vyšší průměrnou energii na nukleon. Jádra s dostatečným přebytkem neutronů mají větší energii než kombinace volného neutronu a jádra s jedním menším počtem neutronů, a proto se mohou rozpadat emisí neutronů. Jádra, která se mohou tímto procesem rozpadat, jsou popsána jako ležící za neutronová odkapávací linka.
Dva příklady izotopů, které emitují neutrony, jsou berylium-13 (rozpadající se na berylium-12 s průměrným životem 2.7×10−21 s) a helium-5 (helium-4, 7×10−22 s).[1]
V tabulkách režimů jaderného rozpadu je emise neutronů běžně označována zkratkou n.
Neutronové zářiče vlevo od spodní přerušované čáry (viz také: Tabulka nuklidů ) Z → 0 1 2 n ↓ n H On 3 4 5 0 1H Li Být B 6 1 1n 2H 3On 4Li 5Být 6B C 7 2 3H 4On 5Li 6Být 7B 8C N 8 3 4H 5On 6Li 7Být 8B 9C 10N Ó 9 4 5H 6On 7Li 8Být 9B 10C 11N12Ó F 10 13 5 6H 7On 8Li 9Být 10B 11C 12N 13Ó 14F Ne 11 12 Al 6 7H 8On 9Li 10Být 11B 12C 13N 14Ó 15F 16Ne Na Mg 19Al 14 7 9On 10Li11Být 12B 13C 14N 15Ó 16F 17Ne 18Na 19Mg 20Al Si 8 10On 11Li 12Být 13B 14C 15N 16Ó 17F 18Ne 19Na 20Mg 21Al 22Si 9 12Li 13Být 14B 15C 16N 17Ó 18F19Ne 20Na 21Mg 22Al 23Si 10 14Být 15B 16C 17N 18Ó 19F 20Ne 21Na 22Mg 23Al24Si 11 15Být 16B 17C 18N 19Ó 20F 21Ne 22Na23Mg 24Al25Si 12 16Být 17B 18C 19N 20Ó 21F 22Ne 23Na 24Mg 25Al 26Si 13 19C 20N 21Ó 22F 23Ne 24Na25Mg 26Al27Si 14 20C 21N 22Ó 23F 24Ne 25Na 26Mg 27Al 28Si
Dvojitá emise neutronů
Některé izotopy bohaté na neutrony se rozpadají emisí dvou nebo více neutronů. Například vodík-5 a hélium-10 se rozpadají vyzařováním dvou neutronů, vodík-6 vyzařováním 3 nebo 4 neutronů a vodík-7 vyzařováním 4 neutronů.
Emise fotoneutronu
Některé nuklidy mohou být indukovány k vysunutí neutronu pomocí gama záření. Jeden takový nuklid je 9Být; jeho fotodisintegrace je významná v jaderné astrofyzice, týkající se množství berylia a důsledků nestability 8Být. Díky tomu je tento izotop užitečný jako zdroj neutronů v jaderných reaktorech.[2] Další nuklid, 181Ta je také známo, že je snadno schopný fotodisintegrace; tento proces je považován za odpovědný za vytvoření 180 mTa, jediný prvotní jaderný izomer a nejvzácnější prvotní nuklid.[3]
Beta-zpožděná emise neutronů
Emise neutronů se obvykle odehrává z jader, která jsou ve vzrušeném stavu, jako je excitovaná 17O * vyrobený z beta rozpadu 17N. Samotný proces emise neutronů je řízen jaderná síla a proto je extrémně rychlý, někdy označovaný jako „téměř okamžitý“. Tento proces umožňuje, aby se nestabilní atomy staly stabilnějšími. Vysunutí neutronu může být výsledkem pohybu mnoha nukleonů, ale nakonec je zprostředkováno odpudivým působením jaderné síly, které existuje v extrémně krátkých vzdálenostech mezi nukleony.
Zpožděné neutrony v řízení reaktoru
Většina emisí neutronů mimo rychlou produkci neutronů spojená s štěpením (ať už indukovanou nebo spontánní) pochází z izotopů těžkých neutronů produkovaných jako štěpné produkty. Tyto neutrony jsou někdy emitovány se zpožděním, což jim dává termín opožděné neutrony, ale skutečné zpoždění v jejich výrobě je zpoždění čekající na rozpad beta štěpných produktů k výrobě jaderných prekurzorů excitovaného stavu, které okamžitě podléhají okamžité emisi neutronů. Zpoždění emise neutronů tedy není způsobeno procesem produkce neutronů, ale spíše jeho rozpadem prekurzoru beta, který je řízen slabou silou, a proto vyžaduje mnohem delší dobu. Poločas rozpadu beta pro prekurzory zpožděných radioizotopů vysílajících neutrony, jsou obvykle zlomky sekundy až desítek sekund.
Zpožděné neutrony emitované neutrony bohatými štěpné produkty podpora kontroly jaderné reaktory tím, že se reaktivita změní mnohem pomaleji, než kdyby byla řízena samotnými pohotovými neutrony. Asi 0,65% neutronů je uvolněno v a jaderná řetězová reakce zpožděně kvůli mechanismu neutronové emise, a právě tento zlomek neutronů umožňuje, aby byl jaderný reaktor řízen v časových měřítcích lidské reakce, aniž by došlo k výzva kritická stát, a uprchlý roztavit.
Emise neutronů při štěpení
Indukované štěpení
Synonymem pro takovou emisi neutronů je „okamžitý neutron "výroba typu, o kterém je nejznámější, že se vyskytuje současně s indukovaným jaderné štěpení. K indukovanému štěpení dochází pouze tehdy, když je jádro bombardováno neutrony, gama paprsky nebo jinými nosiči energie. Mnoho těžkých izotopů, nejvíce pozoruhodně kalifornium-252, také emitují rychlé neutrony mezi produkty podobného procesu spontánního radioaktivního rozpadu, spontánní štěpení.
Spontánní štěpení
Spontánní štěpení nastane, když se jádro rozdělí na dvě části (občas tři ) menší jádra a obecně jeden nebo více neutronů.
Viz také
Reference
- ^ "Emise neutronů" (webová stránka). Citováno 2014-10-30.
- ^ Odsuren, M .; Kato, K .; Kikuchi, Y .; Aikawa, M .; Myo, T. (2014). „Problém rezonance v nízko položeném rezonančním stavu v systému 9Be“ (PDF). Journal of Physics: Conference Series. 569: 012072. doi:10.1088/1742-6596/569/1/012072.
- ^ Utsonomiya, H .; Akimune, H .; Goko, S .; Yamagata, T .; Ohta, M .; Ohgaki, H .; Toyokawa, H .; Sumiyoshi, K .; Lui, Y.-W. (2002). "Fotoneutronové průřezy pro jadernou astrofyziku". Journal of Nuclear Science and Technology. Dodatek 2: 542–545. doi:10.1080/00223131.2002.10875158.
externí odkazy
- „Proč jsou některé atomy radioaktivní?“ EPA. Agentura na ochranu životního prostředí, n.d. Web. 31. října 2014
- ŽIVÝ graf nuklidů - IAEA s filtrem na zpožděném rozpadu emisí neutronů
- Údaje o jaderné struktuře a rozpadu - IAEA s dotazem na energii neutronové separace