Πώς αλληλεπιδρούν τα νετρόνια με τα υλικά του αντιδραστήρα;

Τα νετρόνια είναι υποατομικά σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και μάζα που είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή ενός πρωτονίου. Βρίσκονται στους πυρήνες των ατόμων, όπου δεσμεύονται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Τα νετρόνια διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στις πυρηνικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που συμβαίνουν σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Στους πυρηνικούς αντιδραστήρες, τα νετρόνια παράγονται κυρίως από τη σχάση των ατόμων ουρανίου-235 ή πλουτωνίου-239. Αυτά τα άτομα χωρίζονται από νετρόνια, απελευθερώνοντας πρόσθετα νετρόνια και μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Τα νετρόνια που απελευθερώνονται σε αυτή τη διαδικασία μπορούν στη συνέχεια να προκαλέσουν περαιτέρω σχάσεις, δημιουργώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση που διατηρεί τον πυρηνικό αντιδραστήρα.

Τα νετρόνια αλληλεπιδρούν με τα υλικά του αντιδραστήρα με διάφορους τρόπους:

1. ελαστική σκέδαση: Τα νετρόνια μπορούν να συγκρουστούν με τους πυρήνες των ατόμων σε υλικά του αντιδραστήρα, μεταφέροντας μέρος της ενέργειας τους στους πυρήνες. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ελαστική σκέδαση, αναγκάζει τα νετρόνια να αλλάξουν την κατεύθυνση και να επιβραδύνουν.

2. Ανελαστική σκέδαση: Σε ανελαστική σκέδαση, τα νετρόνια συγκρούονται με τους πυρήνες των ατόμων και μεταφέρουν αρκετή ενέργεια για να διεγείρουν τους πυρήνες σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Οι ενθουσιασμένοι πυρήνες έπειτα εκπέμπουν ακτίνες γάμμα καθώς επιστρέφουν στην κατάσταση του εδάφους τους.

3. Capture: Τα νετρόνια μπορούν επίσης να απορροφηθούν από τους πυρήνες των ατόμων, μια διαδικασία γνωστή ως σύλληψη. Όταν συλληφθεί ένα νετρόνιο, συνδυάζεται με ένα πρωτόνιο στον πυρήνα για να σχηματίσει ένα νέο ισότοπο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ραδιενεργών ισότοπων, τα οποία μπορεί να είναι επικίνδυνα και να απαιτούν προσεκτική διαχείριση σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

4. σχάση: Τα νετρόνια μπορούν να προκαλέσουν σχάση σε ορισμένα βαριά στοιχεία, όπως το ουράνιο-235 και το πλουτώνιο-239. Η σχάση εμφανίζεται όταν ένα νετρονόμο απορροφάται από έναν βαρύ πυρήνα, προκαλώντας τη διάσπαση του πυρήνα σε δύο μικρότερους πυρήνες και απελευθερώνει πρόσθετα νετρόνια και μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας.

Οι αλληλεπιδράσεις των νετρονίων με υλικά του αντιδραστήρα είναι πολύπλοκες και επηρεάζουν έντονα τη λειτουργία πυρηνικών αντιδραστήρων. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μελετούνται προσεκτικά και ελέγχονται για να εξασφαλιστεί η ασφαλής και αποτελεσματική λειτουργία των πυρηνικών σταθμών.