중성자 방출
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핵물리학 |
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핵·핵자(p, n)·핵물질·핵력·핵구조·핵반응 |
중성자 방출은 하나 이상의 중성자가 핵에서 방출되는 방사성 붕괴 모드이다.가장 중성자가 풍부한/양성자가 부족한 핵종에서 발생하며, 포토뉴트론 방출 및 베타 지연 중성자 방출에서와 같이 다른 핵종의 들뜬 상태에서도 발생한다.이 과정에서 중성자만 손실되기 때문에 양성자의 수는 변하지 않고 원자는 다른 원소의 원자가 아니라 같은 원소의 다른 동위원소가 된다.
중성자는 또한 특정 무거운 핵종의 자발적이고 유도적인 핵분열에서 생성된다.
자연 중성자 방출
파울리 배제 원리의 결과로, 양성자나 중성자를 초과하는 핵은 핵자당 평균 에너지가 더 높다.중성자가 충분히 과잉인 핵은 자유 중성자와 중성자가 하나 적은 핵의 조합보다 더 큰 에너지를 가지므로 중성자 방출에 의해 붕괴될 수 있다.이 과정에 의해 붕괴될 수 있는 핵은 중성자 드립선 너머에 있는 것으로 설명된다.
중성자를 방출하는 동위원소의 두 가지 예는 베릴륨-13(평균 수명 2.7×10s로−21 베릴륨-12로 감소)과 헬륨-5(헬륨-4, 7×10s−22)[1]이다.
핵붕괴 모드의 표에서 중성자 방출은 일반적으로 약어 n으로 나타난다.
하위 파선 왼쪽에 있는 중성자 방출체(참조 항목:
Z → 0 1 2 n ↓ n H 그 3 4 5 0 1H Li 있다 B 6 1 1n 2H 3그는 4리 5있다 6B. C 7 2 3H 4그는 5리 6있다 7B. 8C. N 8 3 4H 5그는 6리 7있다 8B. 9C. 10N O 9 4 5H 6그는 7리 8있다 9B. 10C. 11N12오 F 10 13 5 6H 7그는 8리 9있다 10B. 11C. 12N 13오 14에프 로마 11 12 알 6 7H 8그는 9리 10있다 11B. 12C. 13N 14오 15에프 16네 나지완 Mg 19알 14 7 9그는 10리11있다 12B. 13C. 14N 15오 16에프 17네 18나 19Mg 20알 Si 8 10그는 11리 12있다 13B. 14C. 15N 16오 17에프 18네 19나 20Mg 21알 22시 9 12리 13있다 14B. 15C. 16N 17오 18에프19네 20나 21Mg 22알 23시 10 14있다 15B. 16C. 17N 18오 19에프 20네 21나 22Mg 23알24시 11 15있다 16B. 17C. 18N 19오 20에프 21네 22나23Mg 24알25시 12 16있다 17B. 18C. 19N 20오 21에프 22네 23나 24Mg 25알 26시 13 19C. 20N 21오 22에프 23네 24나25Mg 26알27시 14 20C. 21N 22오 23에프 24네 25나 26Mg 27알 28시
이중 중성자 방출
일부 중성자가 풍부한 동위원소는 두 개 이상의 중성자의 방출에 의해 붕괴된다.예를 들어 수소-5와 헬륨-10은 중성자 2개의 방출에 의해, 수소-6은 중성자 3, 4개의 방출에 의해, 수소-7은 중성자 4개의 방출에 의해 붕괴된다.
포토뉴트론 방출
일부 핵종은 감마선에 의해 중성자를 방출하도록 유도될 수 있다.그러한 핵종 중 하나는 Be이다; 그것의 광분해는 베릴륨의 풍부함과 Be의 불안정성의 결과와 관련된 핵 천체 물리학에서 중요하다.이것은 또한 이 동위원소를 원자로에서 [2]중성자 선원으로 유용하게 만든다.또 다른 핵종인 Ta도 쉽게 광분해할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이 과정은 유일한 원시 핵 이성질체이자 희귀 원시 [3]핵종인 Ta의 생성에 책임이 있는 것으로 생각된다.
베타 지연 중성자 방출
중성자 방출은 일반적으로 N의 베타 붕괴에서 생성된 들뜬 O*와 같은 들뜬 상태의 핵에서 발생한다.중성자 방출 과정 자체는 핵력에 의해 제어되며, 따라서 "거의 순간적"이라고 불리기도 한다.이 과정을 통해 불안정한 원자가 더 안정되게 된다.중성자의 방출은 많은 핵자의 이동의 산물일 수 있지만, 궁극적으로 핵자 사이의 극히 짧은 거리에 존재하는 핵력의 반발 작용에 의해 매개된다.
원자로 제어에서의 지연 중성자
핵분열(유발 또는 자발적)과 관련된 대부분의 즉각적인 중성자 방출은 핵분열 생성물로 생성된 중성자 중량의 동위원소에서 발생한다.이러한 중성자는 지연과 함께 방출되어 중성자 지연이라는 용어를 제공하지만, 실제 생산 지연은 즉시 중성자 방출을 겪는 들뜬 상태의 핵 전구체를 생성하기 위해 핵분열 생성물의 베타 붕괴를 기다리는 지연이다.따라서 중성자 방출 지연은 중성자 생성 과정이 아니라 약한 힘에 의해 제어되는 전구체 베타 붕괴에 의한 것이며, 따라서 훨씬 더 오랜 시간이 필요하다.지연 중성자 방출 방사성 동위원소에 대한 전구체의 베타 붕괴 반감기는 일반적으로 1초에서 수십 초 사이에 발생한다.
그럼에도 불구하고 중성자가 풍부한 핵분열 생성물에 의해 방출되는 지연 중성자는 반응도 변화를 즉석 중성자만으로 제어할 때보다 훨씬 느리게 함으로써 원자로의 제어를 돕는다.중성자의 약 0.65%는 중성자 방출 메커니즘으로 인해 핵 연쇄 반응으로 지연된 방식으로 방출되며, 이 중성자의 일부분이 원자로가 즉각적인 임계 상태로 진행되지 않고 인간 반응 시간 척도에 따라 제어되고 폭주 용해된다.
핵분열 시 중성자 방출
유도 핵분열
그러한 중성자 방출의 동의어는 유도 핵분열과 동시에 발생하는 것으로 가장 잘 알려진 유형의 "촉진 중성자" 생산이다.유도 핵분열은 핵이 중성자, 감마선 또는 다른 에너지 운반체에 의해 충격을 받을 때만 발생한다.많은 무거운 동위원소, 특히 칼리포늄-252는 유사한 자발적 방사성 붕괴 과정인 자발적 핵분열 생성물 중 즉각적인 중성자를 방출한다.
자연 핵분열
자발적 핵분열은 핵이 두 개의 작은 핵과 한 개 이상의 중성자로 분열될 때 발생합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "Neutron Emission" (webpage). Retrieved 2014-10-30.
- ^ Odsuren, M.; Katō, K.; Kikuchi, Y.; Aikawa, M.; Myo, T. (2014). "A resonance problem on the low-lying resonant state in the 9Be system" (PDF). Journal of Physics: Conference Series. 569 (1): 012072. Bibcode:2014JPhCS.569a2072O. 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). "Photoneutron Cross Sections for Nuclear Astrophysics". Journal of Nuclear Science and Technology. Supplement 2: 542–545. doi:10.1080/00223131.2002.10875158. S2CID 124167982.