Поглощение нейтронов

Когда быстрые и промежуточные нейтроны замедлены в результате упругих и неупругих столкновениях, они становятся тепловыми нейтронами с энергиями порядка 0.025 эВ. Большинство тепловых нейтронов поглощаются и становятся частью ядер атомов поглотителя. Затем эти ядра должны избавиться от избыточной энергии, обычно путем испускания гамма-излучения.

Поглощение нейтрона может также быть результатом следующих реакций:

· Для некоторых легких ядер поглощение нейтрона ведет к испусканию протона.

· Поглощение нейтрона в боре или литии ведет к испусканию альфа-излучения.

· Поглощение нейтрона тяжелым ядром, таким как уран или плутоний, может привести к ядерному делению.

· При поглощении нейтронов могут образовываться радиоактивные изотопы, процесс известный как нейтронная активация (смотрите Модуль 1.3 «Ионизирующее излучение и радиоактивный распад»). Примером нейтронной активации является облучение нейтронами стабильного иридия с образованием иридия-192. (Этот изотоп является гамма/бета излучателем, который используется в промышленной гамма-радиографии.)

Способность атомов поглотителя захватывать нейтроны зависит от величины, называемой сечением захвата, которое измеряется в единицах, называемых барн. Кадмий, литий и бор являются очень хорошими поглотителями тепловых нейтронов, но при поглощении в кадмии и боре образуется гамма-излучение, которое следует учитывать при проектировании защиты от нейтронов. Атомы водорода в полиэтилене замедляют до тепловой энергии нейтроны, которые затем могут поглощаться ядрами бора или лития. Альфа-частицы, образующиеся при этом поглощении, быстро ослабляются, а основную опасность представляют кванты гамма-излучения с энергией 0.48 МэВ образующиеся при взаимодействии нейтронов с бором, и возможно, гамма-излучение с энергией 2.26 МэВ, которое образуется при поглощении нейтронов ядрами водорода. При этом поглощение тепловых нейтронов водородом не носит тотального характера, так как сечение захвата у водорода относительно низкое.