Эмиссия нейтронов - Neutron emission

Эмиссия нейтронов - это режим радиоактивного распада, при котором один или несколько нейтронов выбрасываются из ядра . Это происходит в наиболее богатых нейтронами / протонно-дефицитных нуклидах , а также в возбужденных состояниях других нуклидов, таких как испускание фотонейтронов и испускание бета-запаздывающих нейтронов. Поскольку в этом процессе теряется только нейтрон, количество протонов остается неизменным, и атом становится не атомом другого элемента, а другим изотопом того же элемента.

Нейтроны также образуются при спонтанном и индуцированном делении некоторых тяжелых нуклидов.

Спонтанное нейтронное излучение

Как следствие принципа исключения Паули , ядра с избытком протонов или нейтронов имеют более высокую среднюю энергию на нуклон. Ядра с достаточным избытком нейтронов имеют большую энергию, чем комбинация свободного нейтрона и ядра с одним нейтроном меньше, и поэтому могут распадаться с испусканием нейтронов. Ядра, которые могут распадаться в результате этого процесса, описываются как лежащие за пределами нейтронной границы .

Двумя примерами изотопов, испускающих нейтроны, являются бериллий-13 (распадающийся до бериллия-12 со средней продолжительностью жизни. 2,7 × 10 ⁻²¹ с ) и гелий-5 ( гелий-4 , 7 × 10 ⁻²² с ).

В таблицах режимов ядерного распада нейтронное излучение обычно обозначается аббревиатурой n .

Излучатели нейтронов слева от нижней пунктирной линии (см. Также: Таблицу нуклидов )
Z →	0	1	2
п ↓	п	ЧАС	Он	3	4	5
0		¹ ч		Ли	Быть	B	6
1	¹ п	² ч	³ Он	⁴ Ли	⁵ Be	⁶ млрд	C	7
2		³ ч	⁴ Он	⁵ ли	⁶ Be	⁷ млрд	⁸ С	N	8
3		⁴ ч	⁵ Он	⁶ Ли	⁷ Be	⁸ млрд	⁹ С	¹⁰ с.ш.	О	9
4		⁵ часов	⁶ Он	⁷ Ли	⁸ Be	⁹ млрд	¹⁰ С	¹¹ с.ш.	¹² O	F	10			13
5		⁶ часов	⁷ Он	⁸ Ли	⁹ Be	¹⁰ млрд	¹¹ С	¹² с.ш.	¹³ O	¹⁴ F	Ne	11	12	Al
6		⁷ часов	⁸ Он	⁹ Ли	¹⁰ Be	¹¹ млрд	¹² С	¹³ с.ш.	¹⁴ O	¹⁵ F	¹⁶ Ne	Na	Mg	¹⁹ Al	14
		7	⁹ Он	¹⁰ ли	¹¹ Be	¹² млрд	¹³ С	¹⁴ с.ш.	¹⁵ O	¹⁶ F	¹⁷ Ne	¹⁸ Na	¹⁹ мг	²⁰ Аl	Si
		8	¹⁰ Он	¹¹ Ли	¹² Be	¹³ млрд	¹⁴ С	¹⁵ с.ш.	¹⁶ O	¹⁷ F	¹⁸ Ne	¹⁹ Na	²⁰ мг	²¹ Al	²² Si
			9	¹² Ли	¹³ Be	¹⁴ млрд	¹⁵ С	¹⁶ с.ш.	¹⁷ O	¹⁸ F	¹⁹ Ne	²⁰ Na	²¹ мг	²² Al	²³ Si
				10	¹⁴ Be	¹⁵ млрд	¹⁶ С	¹⁷ с.ш.	¹⁸ O	¹⁹ F	²⁰ Ne	²¹ Na	²² мг	²³ Al	²⁴ Si
				11	¹⁵ Be	¹⁶ млрд	¹⁷ С	¹⁸ с.ш.	¹⁹ O	²⁰ F	²¹ Ne	²² Na	²³ мг	²⁴ Al	²⁵ Si
				12	¹⁶ Be	¹⁷ млрд	¹⁸ С	¹⁹ с.ш.	²⁰ O	²¹ F	²² Ne	²³ Na	²⁴ мг	²⁵ Al	²⁶ Si
						13	¹⁹ С	²⁰ с.ш.	²¹ O	²² ж	²³ Ne	²⁴ Na	²⁵ мг	²⁶ Al	²⁷ Si
						14	²⁰ С	²¹ с.ш.	²² O	²³ F	²⁴ Ne	²⁵ Na	²⁶ мг	²⁷ Al	²⁸ Si

Двойное нейтронное излучение

Некоторые изотопы, богатые нейтронами, распадаются с испусканием двух или более нейтронов. Например, водород-5 и гелий-10 распадаются с испусканием двух нейтронов, водород-6 с испусканием 3 или 4 нейтронов, а водород-7 с испусканием 4 нейтронов.

Фотонейтронное излучение

Некоторые нуклиды можно заставить испускать нейтрон с помощью гамма-излучения . Один из таких нуклидов - ⁹ Be ; его фоторасщепление имеет большое значение в ядерной астрофизике, поскольку связано с изобилием бериллия и последствиями нестабильности ⁸ Be . Это также делает этот изотоп полезным в качестве источника нейтронов в ядерных реакторах. Другой нуклид, ¹⁸¹ Ta , также известен своей способностью к фотораспаду; этот процесс считается ответственным за создание ^180m Ta , единственного первичного ядерного изомера и самого редкого первичного нуклида .

Эмиссия бета-запаздывающих нейтронов

Эмиссия нейтронов обычно происходит от ядер, которые находятся в возбужденном состоянии, например, возбужденного ¹⁷ O *, образующегося в результате бета-распада ¹⁷ Н. Сам процесс эмиссии нейтронов контролируется ядерной силой и поэтому является чрезвычайно быстрым, что иногда называют «почти мгновенно». Этот процесс позволяет нестабильным атомам стать более стабильными. Выброс нейтрона может быть результатом движения многих нуклонов, но в конечном итоге он опосредуется отталкивающим действием ядерной силы, которая существует на чрезвычайно коротких расстояниях между нуклонами.

Запаздывающие нейтроны в управлении реактором

Большая часть нейтронного излучения помимо мгновенного образования нейтронов, связанного с делением (индуцированным или спонтанным), происходит от тяжелых изотопов нейтронов, образующихся в качестве продуктов деления . Эти нейтроны иногда испускаются с задержкой, что дает им название запаздывающих нейтронов , но фактическая задержка в их производстве - это задержка в ожидании бета-распада продуктов деления с образованием ядерных предшественников в возбужденном состоянии, которые немедленно испускают нейтроны. Таким образом, задержка испускания нейтронов связана не с процессом образования нейтронов, а с его предшественником бета-распадом, который контролируется слабым взаимодействием и, следовательно, требует гораздо большего времени. Периоды полураспада бета-распада предшественников радиоизотопов с запаздывающими нейтронами обычно составляют от долей секунды до десятков секунд.

Тем не менее запаздывающие нейтроны, испускаемые продуктами деления, богатыми нейтронами, помогают управлять ядерными реакторами , заставляя изменяться реактивность намного медленнее, чем если бы она контролировалась только мгновенными нейтронами. Около 0,65% нейтронов высвобождаются в цепной ядерной реакции с задержкой из-за механизма испускания нейтронов, и именно эта доля нейтронов позволяет управлять ядерным реактором в масштабе времени реакции человека, не переходя к быстрое критическое состояние, и побеги тают.

Эмиссия нейтронов при делении

Индуцированное деление

Синонимом такого нейтронного излучения является образование « быстрых нейтронов », тип которого, как известно, происходит одновременно с индуцированным делением ядер . Индуцированное деление происходит только тогда, когда ядро бомбардируют нейтронами, гамма-лучами или другими носителями энергии. Многие тяжелые изотопы, в первую очередь калифорний-252 , также испускают мгновенные нейтроны среди продуктов аналогичного процесса спонтанного радиоактивного распада, спонтанного деления .

Самопроизвольное деление

Спонтанное деление происходит, когда ядро разделяется на два (иногда три ) меньших ядра и, как правило, на один или несколько нейтронов.

Смотрите также

Внешние ссылки

"Почему некоторые атомы радиоактивны?" EPA. Агентство по охране окружающей среды, nd Web. 31 октября 2014 г.
LIVEChart of Nuclides - МАГАТЭ с фильтром по распаду испускания запаздывающих нейтронов
Данные о структуре и распаде ядра - МАГАТЭ с запросом об энергии разделения нейтронов

Languages

In other projects