Neutron termiczny

Przeczytaj także...
Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).
Kilometr (symbol: km) – powszechnie stosowana wielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Dokładniej, kilometr to 1000 metrów. Stowarzyszona i dość często używana jednostka powierzchni to kilometr kwadratowy (symbol: km²), a objętości – kilometr sześcienny (symbol: km³).

Neutrony termiczne to neutrony o energii kinetycznej porównywalnej z energią ruchu cieplnego w temperaturze zbliżonej do pokojowej T = 295 K, jest to energia równa E = k B T {\displaystyle \ E=k_{B}T} $\ E=k_{B}T$

gdzie T - temperatura neutronu, k B {\displaystyle k_{B}} $k_{B}$ - stała Boltzmanna.

Temperaturę neutronu można powiązać z jego wektorem falowym, poprzez związek wektora falowego z pędem. Otrzyma się wówczas wzór

Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola H na jeden mol H, 0,0003799 mola O na jeden mol O i 0,0020052 mola O na jeden mol O.

T={\frac {E}{k_{B}}}={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{2m_{N}k_{B}}}

gdzie

Moderator – substancja służąca do zmniejszenia energii kinetycznej (prędkości) neutronów, aż do osiągnięcia przez nie stanu tzw. neutronów termicznych. Powolne neutrony znacznie wydajniej powodują rozszczepienie jąder atomowych w materiale paliwa jądrowego.Wektor falowy – wektor oznaczany k → {displaystyle {overrightarrow {k}}} , wskazujący kierunek rozchodzenia się fali i zwrot promienia fali. Wartość wektora falowego k {displaystyle k} , to liczba falowa:

\hbar

- (h kreślone) stała Plancka,

k

- długość wektora falowego neutronu,

m_{N}

- masa neutronu.

Neutron termiczny ma energię około 25 m eV, prędkość 2,2 km/s, długości fali 1,8 A, i temperaturę 290 K (20°C).

Barn (b) - jednostka przekroju czynnego. Wyraża się nią również elektryczny moment kwadrupolowy jądra. Stosowana w fizyce jądrowej i fizyce cząstek elementarnych. 1 barn to w przybliżeniu pole powierzchni przekroju jądra atomu uranu.Neutron (z łac. neuter – "obojętny") – cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Posiada spin ½.

Najważniejszym zastosowaniem neutronów termicznych jest udział w reakcji rozszczepiania jąder uranu. Przekrój czynny na rozszczepienie izotopu uranu U ma strukturę rezonansową, a jego maksimum występuje dla energii neutronu 0,025 eV, gdzie wartość przekroju wynosi 577 b.

Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.Sekunda (łac. secunda – następna, najbliższa) – jednostka czasu, jednostka podstawowa większości układów jednostek miar np. SI, MKS, CGS – obecnie oznaczana s, niegdyś sek.

Neutrony emitowane po rozszczepieniu jąder uranu mają zbyt duże energie by powodować reakcje łańcuchowe. Aby je spowolnić do około 0,025 eV (2,2 km/s) stosuje się tzw. moderator, czyli ośrodek materialny, przez który przechodzą neutrony i ulegają moderacji. Moderacja polega na dostosowaniu temperatury (ustaleniu równowagi termodynamicznej poprzez zderzenia elastyczne neutronów z jądrami moderatora) neutronów do temperatury moderatora. Moderatorem neutronów termicznych jest najczęściej woda destylowana będąca w obiegu zamkniętym, która schładzana jest na zewnątrz reaktora poprzez chłodnie kominowe.

Chłodnia kominowa - urządzenie służące do schładzania przemysłowego wody w zakładach przemysłowych oraz energetycznych, które nie mają możliwości użycia do chłodzenia wody z rzeki, morza czy jeziora. Jest specyficznym kontaktowym mokrym wymiennikiem ciepła. Wykonana jest w formie budowli żelbetowej (sporadycznie drewnianej), wyposażona w znacznej wysokości komin wymuszający przepływ powietrza umożliwiający chłodzenie wody. Często chłodnie kominowe i para wodna wydostająca się z nich pokazywane są mylnie jako główne źródło skażenia środowiska.Woda destylowana – woda pozbawiona, metodą destylacji, soli mineralnych oraz większości innych substancji ją zanieczyszczających. Zawiera rozpuszczone gazy (głównie dwutlenek węgla, także tlen i azot) oraz zanieczyszczenia lotnymi substancjami organicznymi.

Neutronów termicznych używa się głównie do badań ciała stałego. Badania te polegają na wykorzystaniu zjawiska dyfrakcji neutronów na sieci krystalicznej badanej substancji.

Długość fali neutronu termicznego porównywalna jest z odległościami międzyatomowymi w substancji. Dzięki temu, neutrony bardzo dobrze nadają się do badania struktur krystalicznych i, z racji tego, że neutron posiada moment magnetyczny, struktur magnetycznych.

Energia kinetyczna neutronu termicznego porównywalna jest z energiami elementarnych wzbudzeń sieci krystalicznej (fononów) i sieci magnetycznej (magnonów). Dzięki rozpraszaniu nieelastycznemu neutronów, można badać kreację i anihilację fononów i magnonów, przez co zyskuje się wiedzę o własnościach badanego materiału.

Angstrem – jednostka długości równa 10 m. Oznaczenie: Å. Nie jest jednostką układu SI. Służy do liczbowego wyrażania wartości bardzo małych długości, porównywalnych z rozmiarami atomów. Często stosowany w chemii i fizyce przy opisywaniu obiektów i zjawisk zachodzących w skali atomowej, gdzie posługiwanie się jednostkami układu SI wymagałoby używania ułamków (1 Å = 0,1 nm) lub liczbami rzędu setek (1 Å = 100 pm). Przykładowo atom wodoru ma promień rzędu 0,37 Å, a długość wiązania H−H w cząsteczkach H2 to nieco więcej niż 1 Å. Jednostka ta używana jest też do oznaczania długości fal promieniowania, np. widzialnego, ultrafioletowego, rentgenowskiego i in.Detekcja neutronów – neutrony rejestruje się mierząc efekty wtórne oddziaływania promieniowania neutronowego i tzw. materiałów tarczowych. W wyniku reakcji z neutronami generują cząstki jonizujące jak: fotony gamma, cząstki alfa, fragmenty rozszczepień.

Zobacz[edytuj kod]

detekcja neutronów

neutron zimny

neutron

neutrony epitermiczne

neutrony prędkie

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Warto wiedzieć że... beta

Stała Boltzmanna – stała fizyczna pojawiająca się w równaniach określających rozkłady energii cząsteczek. Oznaczana jest symbolem k lub kB i związana jest równaniem

Przekrój czynny – wielkość fizyczna stosowana w statystycznym opisie zderzeń cząstek bądź obiektów. Określa prawdopodobieństwo zajścia zderzenia, a zdefiniowana jest jako pole powierzchni, mierzone na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu pocisku, w które musi on trafiać, by doszło do zderzenia.

Neutrony epitermiczne to neutrony o energii od 0,025 eV do 10 keV. Folia kadmowa o grubości 1 mm absorbuje wszystkie neutrony termiczne, ale przepuszcza neutrony epitermiczne oraz prędkie. W typowym nieosłoniętym reaktorze, w przestrzeni napromieniowanej, neutrony epitermiczne stanowią ok 2% wszystkich neutronów. Neutrony epitermiczne podobnie jak termiczne indukują na jądrze reakcję (n,γ). Reakcja ta wywołana przez neutrony epitermiczne, poprzez napromieniowanie nimi analizowanej próbki, znajdującej się w osłonie kadmowej, zwana jest ENAA (epithermal neutron activation analysis)

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje bądź traci elektron, który przemieścił się w polu elektrycznym o różnicy potencjałów równej 1 woltowi:

Skala Celsjusza – skala termometryczna (od nazwiska szwedzkiego uczonego Andersa Celsiusa, który zaproponował ją w roku 1742).

Rezonans – zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się wzrostem amplitudy drgań układu drgającego dla określonych częstotliwości drgań wymuszających. Częstotliwości dla których drgania mają największą amplitudę nazywa się częstotliwością rezonansową. Dla tych częstotliwości, nawet małe okresowe siły wymuszające mogą wytwarzać drgania o znacznej amplitudzie. Wiele systemów ma wiele odrębnych częstotliwości rezonansowych.

Masa – jedna z podstawowych wielkości fizycznych określająca bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływanie grawitacyjne (masa grawitacyjna) obiektów fizycznych. Jest wielkością skalarną. Potocznie rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego. W szczególnej teorii względności związana z ilością energii zawartej w obiekcie fizycznym. Najczęściej oznaczana literą m.

Neutron termiczny

Zobacz[edytuj kod]

Reklama