Tok neutronů - Neutron flux

Věda s neutrony
Neutron.svg
Nadace
Rozptyl neutronů
Další aplikace
Infrastruktura
Neutronová zařízení

The tok neutronů, φ, je a skalární množství použité v nukleární fyzika a fyzika jaderných reaktorů. Je to celková délka urazená všemi zdarma neutrony za jednotku času a objemu.[1] Ekvivalentně jej lze definovat jako počet neutronů procházejících malou sférou o poloměru v časovém intervalu, děleno (průřez koule) a podle časového intervalu.[2] Obvyklý jednotka je cm−2s−1 (neutrony na centimetr na druhou za sekundu).

The neutronová fluence je definován jako tok neutronů integrovaný za určité časové období, takže jeho obvyklá jednotka je cm−2 (neutrony na centimetr na druhou).

Přirozený tok neutronů

Tok neutronů dovnitř asymptotická obří větev hvězdy a v supernovy je zodpovědný za většinu přírodních nukleosyntéza produkující elementy těžší než žehlička. Ve hvězdách je relativně nízký tok neutronů řádově 105 do 1011 cm−2 s−1, což vede k nukleosyntéze s-proces (pomalý neutron - proces zachycení). Naproti tomu po supernově s kolapsem jádra existuje extrémně vysoký tok neutronů, řádově 1032 cm−2 s−1,[3] vedoucí k nukleosyntéze r-proces (rychlý neutron - proces zachycení).

Tok atmosférického neutronu, zjevně z bouřky, může dosáhnout úrovně 3,10−2 do 9.10+1 cm−2 s−1.[4][5] Nedávné výsledky[6] (původní vyšetřovatelé jej považují za neplatný[7]) získané pomocí nestíněných scintilačních detektorů neutronů ukazují pokles toku neutronů během bouřek. Zdá se, že nedávný výzkum podporuje generování blesků 1013–1015 neutrony na výboj fotonukleárními procesy.[8]

Umělý tok neutronů

Další informace: Neutronové záření

Umělý tok neutronů označuje tok neutronů, který je vytvořen člověkem, buď jako vedlejší produkty při výrobě zbraní nebo jaderné energie, nebo pro konkrétní použití, například z výzkumný reaktor nebo špalda. Tok neutronů se často používá k zahájení štěpení nestabilních velkých jader. Dodatečné neutrony mohou způsobit nestabilitu jádra, což způsobí jeho rozpad (rozdělení) za vzniku stabilnějších produktů. Tento efekt je zásadní v štěpné reaktory a nukleární zbraně.

V reaktoru s jaderným štěpením je tok neutronů primární množství měřené k řízení reakce uvnitř. Tvar toku je termín aplikovaný na hustotu nebo relativní sílu toku, jak se pohybuje kolem reaktoru. Nejsilnější tok neutronů se obvykle vyskytuje uprostřed aktivní zóny reaktoru a směrem k jeho okrajům klesá. Čím vyšší je tok neutronů, tím větší je pravděpodobnost, že dojde k jaderné reakci, protože oblastí projde více neutronů za jednotku času.

Fluence neutronů ve stěně reaktoru

A nádoba reaktoru typické jaderné elektrárny (PWR ) vydrží za 40 let (32 plných reaktorových let) provozu přibližně 6,5 × 1019 cm−2 (E > 1 MeV ) neutronové fluence.[9] Tok neutronů způsobuje, že trpí nádoby reaktoru neutronová křehkost.

Viz také

Reference

  1. ^ Rudi J. J. Stamm'ler, Máximo Julio Abbate, Metody fyziky reaktorů v ustáleném stavu v jaderném designu. ISBN  978-0126633207
  2. ^ K. H. Beckurts, K. Wirtz: Fyzika neutronů. Springer 1964, ISBN  978-3-642-87616-5, s. 82–83
  3. ^ Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R .; Fowler, William A .; Hoyle, F. (říjen 1957). "Syntéza prvků ve hvězdách". Recenze moderní fyziky. 29 (4): 548–650. Bibcode:1957RvMP ... 29..547B. doi:10.1103 / RevModPhys.29.547. Citováno 22. ledna 2020.
  4. ^ Gurevich, A. V .; Antonova, V. P. (2012). „Silný tok nízkoenergetických neutronů produkovaných bouřkami“. Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzikální společnost. 108 (12): 125001. Bibcode:2012PhRvL.108l5001G. doi:10.1103 / PhysRevLett.108.125001. PMID  22540588.
  5. ^ Gurevich, A. V .; Almenova, A. M. (2016). "Pozorování vysokoenergetického záření během bouřek v Tien-Shan". Fyzický přehled D. Americká fyzikální společnost. 94 (2): 023003. Bibcode:2016PhRvD..94b3003G. doi:10.1103 / PhysRevD.94.023003.
  6. ^ Alekseenko, V .; Arneodo, F .; Bruno, G .; Di Giovanni, A .; Fulgion, W .; Gromushkin, D .; Shchegolev, O .; Stenkin, Yu .; Stepanov, V .; Sulakov, V .; Yashin, I. (2015). "Snížení počtu atmosférických neutronů pozorovaných během bouřek". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzikální společnost. 114 (12). Bibcode:2015PhRvL.114l5003A. doi:10.1103 / PhysRevLett.114.125003.
  7. ^ Gurevich, A. V .; Ptitsyn, M. O. (2015). „Komentář k“ Snížení počtu atmosférických neutronů pozorovaných během bouřek"". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzikální společnost. 115 (12): 179501. Bibcode:2015PhRvL.115q9501G. doi:10.1103 / PhysRevLett.115.179501. PMID  26551144.
  8. ^ Köhn, Christoph; Diniz, Gabriel; Harakeh, GMushin (2017). „Produkční mechanismy leptonů, fotonů a hadronů a jejich možná zpětná vazba blízká vůdcům blesků“. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Americká geofyzikální unie. 122 (2): 1366. Bibcode:2017JGRD..122,1365 tis. doi:10.1002 / 2016JD025445. PMC  5349290. PMID  28357174.
  9. ^ Posouzení bezpečnosti tlakových nádob reaktoru Borssele v jaderné elektrárně, str. 29, 5,6 Výpočet fluktuace neutronů.