중성자 포획
Neutron capture
| 중성자를 이용한 과학 |
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| 기초 |
| 중성자 산란 |
| 기타 응용 프로그램 |
| 사회 기반 시설 |
| 중성자 시설 |
중성자 포획은 원자핵과 하나 이상의 중성자가 충돌하고 합쳐져 더 무거운 [1]핵을 형성하는 핵 반응이다.중성자는 전하가 없기 때문에 정전기로 [1]물리치는 양전하 양성자보다 더 쉽게 핵에 들어갈 수 있다.
중성자 포획은 무거운 원소의 우주 핵합성에 중요한 역할을 한다.별에서는 빠른 공정(r-공정) 또는 느린 공정(s-공정)[1]의 두 가지 방식으로 진행될 수 있습니다.56보다 큰 질량의 핵은 열핵 반응(즉 핵융합)에 의해 형성될 수 없지만 중성자 포획에 [1]의해 형성될 수 있다.양성자에서의 중성자 포획은 예측되고 태양 플레어에서 일반적으로[3] 관측되는 2.223 MeV의[2] 선을 생성한다.
작은 중성자속에서의 중성자 포획
원자로와 같이 작은 중성자속에서는 하나의 중성자가 핵에 의해 포획된다.예를 들어 천연금(197Au)에 중성자(n)를 조사하면 동위원소 Au가 매우 들뜬 상태로 형성되고 감마선(θ)의 방출에 의해 Au의 지반 상태로 빠르게 소실된다.이 과정에서 질량수는 1씩 증가한다.이것은 Au + n → Au + , 또는 Au(n, 198))Au 형식으로 표기된다.열중성자를 사용할 경우 이 과정을 열포획이라고 합니다.
동위원소 Au는 수은 동위원소 Hg로 분해되는 베타 방출체이다.이 과정에서는 원자 번호가 1씩 증가합니다.
높은 중성자속에서의 중성자 포획
중성자속 밀도가 너무 높아 중성자 포획 사이의 베타 방출을 통해 원자핵이 붕괴할 시간이 없을 때 r-과정은 별 안에서 일어난다.따라서 원자 번호(즉, 원소)는 그대로 유지되는 반면 질량 수는 큰 폭으로 증가한다.더 이상 중성자 포획이 불가능할 경우, 매우 불안정한 핵은 많은− β 붕괴를 통해 더 높은 번호의 원소의 베타 안정 동위원소로 붕괴한다.
단면 캡처
화학 원소의 동위원소 흡수 중성자 단면은 해당 동위원소의 원자가 흡수에 나타내는 유효 단면적이며 중성자 포획 확률의 척도이다.보통 축사 단위로 측정됩니다.
흡수 단면은 종종 중성자 에너지에 크게 의존한다.일반적으로 흡수 가능성은 중성자가 핵 근처에 있는 시간에 비례한다.핵 근처에서 보내는 시간은 중성자와 핵 사이의 상대 속도에 반비례한다.보다 구체적인 다른 문제들은 이 일반적인 원칙을 수정한다.가장 구체적인 측정 중 두 가지는 열 중성자 흡수에 대한 단면과 공진 적분이다. 이 적분은 특정 핵종에 특정한 중성자 에너지에서 흡수 피크(일반적으로 열 범위 이상)의 기여도를 고려하지만 중성자 감속은 원래 높은 에너지로부터 중성자를 느리게 한다..
핵의 열 에너지 또한 영향을 끼친다; 온도가 상승함에 따라, 도플러 확장은 공명 피크를 잡을 가능성을 증가시킨다.특히, 고온에서 중성자를 흡수하는(그리고 핵분열 없이) 우라늄-238의 능력 증가는 원자로를 제어하는 데 도움이 되는 부정적인 피드백 메커니즘이다.
열화학적 중요성
중성자 포획은 화학 원소의 동위원소 형성에 관여한다.따라서[clarification needed] 중성자 포획 에너지는 동위원소 형성의 표준 엔탈피에 개입한다.
사용하다
중성자 활성화 분석은 물질의 화학적 구성을 원격으로 검출하는 데 사용할 수 있다.이는 원소마다 중성자를 흡수할 때 서로 다른 특성 방사선을 방출하기 때문이다.이것은 광물 탐사와 안보와 관련된 많은 분야에서 유용하게 만든다.
중성자 흡수체
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공학에서 가장 중요한 중성자 흡수체는 B로 원자로 제어봉의 탄화붕소 또는 가압수형 원자로의 냉각수 첨가제로서의 붕산으로 사용된다.원자로에 사용되는 다른 중성자 흡수제로는 제논, 카드뮴, 하프늄, 가돌리늄, 코발트, 사마륨, 티타늄, 디스프로슘, 엘비움, 유로피움, 몰리브덴, 이터튬 [4]등이 있다.이 모든 것은 다양한 동위원소의 혼합물로 자연에서 발생하며, 그 중 일부는 뛰어난 중성자 흡수체이다.붕화 몰리브덴, 이보라이드 하프늄, 이보라이드 티타늄, 티타늄산 디스프로슘 및 티타늄산 가돌리늄과 같은 화합물에서 발생할 수 있습니다.
하프늄은 중성자를 열심히 흡수하여 원자로 제어봉에 사용될 수 있다.그러나 지르코늄과 같은 광석에서 발견되는데, 지르코늄은 동일한 외부 전자껍질 구성을 공유하기 때문에 화학적 특성이 유사합니다.그들의 핵 성질은 크게 다르다: 하프늄은 지르코늄보다 중성자를 600배 더 잘 흡수한다.후자는 기본적으로 중성자에 투명하기 때문에 핵연료봉의 금속 피복을 포함한 내부 원자로 부품에 중요하다.각각의 용도에 이러한 원소를 사용하려면 지르코늄을 자연적으로 발생하는 하프늄과 분리해야 합니다.이것은 이온 교환 [5]수지로 경제적으로 달성할 수 있다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ a b c d Ahmad, Ishfaq; Hans Mes; Jacques Hebert (1966). "Progress of theoretical physics: Resonance in the Nucleus". Institute of Physics. 3 (3): 556–600.
- ^ Morrison, P. (1958). "On gamma-ray astronomy". Il Nuovo Cimento. 7 (6): 858–865. Bibcode:1958NCim....7..858M. doi:10.1007/BF02745590. S2CID 121118803.
- ^ Chupp, E.; et al. (1973). "Solar Gamma Ray and Neutron Observations". NASA Special Publication. 342: 285. Bibcode:1973NASSP.342..285C.
- ^ 신속한 감마선 중성자 활성화 분석.국제 원자력 기구
- ^ D. Franklin; R. B. Adamson (1 January 1984). Zirconium in the Nuclear Industry: Sixth International Symposium. ASTM International. pp. 26–. ISBN 978-0-8031-0270-5. Retrieved 7 October 2012.
